Thi công vùng địa chất đặc biệt

Trong khi thi công dùng đường hầm thường gặp một số vùng địa chất đặc biệt bất lợi cho thi công như: vùng hang động, vùng đất sụt, vùng địa tàng rời rạc, vùng cát chảy, vùng khí mẽtan v.v… Trong quá trình đào, che chống và xây vỏ do ảnh hưởng của nhiều loại nhân tô có thể phát sinh sụt lở đất đá, hầm đào bị biến dạng làm hỏng che chống, két cấu vỏ hầm bị nút vỡ và các loại vấn đè thi công đặc biệt khác. Gặp những trở ngại như vậy sẽ ảnh hưởng rất lớn đến tiến độ thi công, an toàn và chất lượng. Néu đường hầm mà đi qua các vùng có địa tầng mang khí mêtan lại càng uy hiếp nghiêm trọng an toàn thi công.
Chương này sẽ giới thiệu những tri thúc cơ bản cần nắm vững và biện pháp thi công tương ứng cần thiết dê đối phó khi gặp nhũng tình huống như trên.
Khi thi công qua vùng địa chất đặc biệt, cần chú ý các điểm sau:
(1) Trước lúc thi công, cần tién hành phân tích tìm hiểu tỷ mỷ các tư liệu địa chất công trình và địa chất thuỷ văn mà bên thiết ké đã cung cấp, đi sâu làm công tác điều tra thi công thật chi tiết, biên soạn phương pháp và biện pháp thi công tương úng, chuẩn bị đầy đủ máy móc dụng cụ vật liệu có liên quan, biên soạn và thực thi cẩn thận thiết kế tô chức thi công, làm cho công trình đạt được mục đích an toàn chất lượng tốt, hiệu quả cao. Neu không, cho dù địa chất chẳng phải xấu lắm, cũng sẽ do chuẩn bị không đầy đủ, phương pháp thi công không thoả dáng, biện pháp sơ sài mà dẫn đén sự cố trong thi công, kéo dài tiến độ thi công.
(2) Thi công đường hầm vùng địa chất đặc biệt cần lấy nguyên tắc chỉ đạo : “Trước tiên trị thuỷ, đào bới ngắn, nô phá yếu, che chống chắc xây vỏ sớm, thường xuyên kiêm tra, tiến lên từng bước vững chắc”. Khi lựa chọn phương pháp thi công đường hầm (bao gồm cả đào và che chống) cần lấy an toàn làm tiền đề, cân nhắc tổng họp các điều kiện như: địa chất công trình, địa chất thuý văn, hình thức mặt cắt, kích thước, độ sâu đặt hầm, trang bị cơ giới thi công, tính khá thi về thời hạn về kinh tế v.v… và các nhân tố khác để quyết định. Đồng thời phải cân nhắc tính thích nghi cúa phương pháp thi công khi vi phạm đã thay đổi và khả năng biến đổi khác, đé tranh tôn thát chơ công trình và tăng vôn đàu tư.
(3) về phương thức đào hầm: dù dùng phương thức đào bằng nổ phá, phương thức đào bằng cơ giới, hoặc phương thức hỗn hợp cơ giới và thủ công đều phải xem xét điều kiện địa chắt, môi trường, an toàn v.v… mà lựa chọn cho họp lý. Nếu dùng phương pháp thi công bằng nô phá. dù là nô phá toàn mặt cắt hay kỹ thuật nổ phá om, đều phải làm cho đường chu vi đào phù hợp yêu cầu thiết kế, lại vừa giảm thiểu lay động phá hoại đất đá xung quanh. Nô’ phá phái dựa vào thiết kế khoan nô mà thi công, nếu dịa chất đã thay đổi cần phải kịp thời đối lại thiết kế.
(4) Khi dường hầm di qua vùng nham thể vụn nát mềm yéu thời gian tự ổn định kém, chôn nông trong vùng nham thê mềm và chịu áp lực lệch nghiêm trọng, vùng nham thể chảy, bùn cháy, tầng cát tầng sỏi cuội cát, vùng đoạn tầng vụn nát, cho đến vùng đầm lầy v.v… đê báo đảm thi công có thê dùng hệ neo vượt lên trước, ống thép nhỏ vượt lên trước, lán ống hoặc dung biện pháp gia cố địa tầng, gia cố mặt đất, vi phạm bằng biện pháp phun vữa, tiến hành gia cố trước đối với địa tằng, che chống vượt lên trước hoặc chắn nước.
(5) Đường hầm thi công bằng NATM (phương pháp áo mới):
Cần thực hiện ché độ hiện trường đo đạc giám sát khống chế trạng thái sức bền và mức độ ôn định cùa vi nham, cùa che chống cho đến cả việc xác định trình tự thi công, bảo đảm thi công an toàn, phải qua do đạc giám sát khống chế một cách đầy đủ để chỉ đạo thi công. Đối với dất dá yếu mà hầm lại chôn cạn thì cần tiến hành quan trắc lún mặt đất đó là điều rất trọng yếu dế dự báo trạng thái ôn dịnh cùa hầm để điều chình thi công cho phù hợp.
(6) Đường hàm đoạn địa chất dặc biệt, trừ vùng đàm lầy vùng cát chảy, vùng địa tầng rời rạc. khi thi công cằn có biện pháp tương ứng ra, đều có thể dùng cách phun neo thi công che chắn, khi nổ phá xong nếu mặt dào có khả năng sụt lở, thì cần phun bê tông bảo vệ mặt đào sau khi dã sỡ hết dắt dá nguy hiểm xong. Nếu vi nham tự ổn định kém, đào không thê hình thành mặt cắt thì có thế dọc theo chu vi mặt đào thiết kế cắm các neo vượt lên trước, nếu gặp khi phun neo che chăn xong vẫn không thể cung cấp năng lực che chống đầy đủ, thì cần sớm lắp đặt vòm giá thép và tăng cường hệ che chống.
(7) Khi dùng cấu kiện làm hệ che chống tạm thời, hệ che chống phải có cường độ và dộ cứng dầy dú có thế chịu dược áp lực vi nham sau khi đã bị đào. Khi vi nham xuất hiện áp lực ở bộ phận đáy, sản sinh hiện tượng đáy vồng lên hoặc có thể gây sụt lở thì cần lắp thêm dầm đáy. Khi vi nham cực kỳ nứt vỡ rời rạc, thì cần dùng cách che chống trước sau rồi mới đào, bề mặt lòi ra càn phái dùng che chắn bịt kín. Dựa vào điều kiện hiện trường có thể kết hợp hình thành hệ che chông kết hợp giữa hệ neo và lán ống tạo ra một hệ che chống liên họp. Thi công hệ che chong cần nhanh chóng, kịp thời, nhằm phát huy tác dụng đầy đủ của cấu kiện che chống.
(8) Khi áp lực vi nham quá lớn, hệ chống bị lún phạm vào mặt cắt thiết kế vỏ hầm thì phải nâng cao đỉnh hầm lên. Cách xử lý là: trước lúc đảo mớ rộng phát hiện thấy đỉnh vòm lún xuống, cằn nâng đỉnh lên trước, sau mới đào mở rộng. Khi đào mở rộng một bộ phận xong phát hiện bộ phận vòm ấy lại bị lún, cần dựng ngay giá vòm thép và cốp pha đổ ngay bê tông vòm đỉnh chỗ đó cho đúng mặt cắt thiết kế, đợi cho bê tông đạt đến cường độ cần thiết và sau khi gia cố thêm giá vòm thép xong, mới tiến hành nâng đỉnh vòm lên và đô bê tông các bộ phận còn lại. Thao tác nâng đỉnh cần che chống trước sau mới đào.
(9) Đối với vi phạm rời rạc không cố kết và tự ổn định kém, nếu dùng phương pháp che chống trước, sau mói đào vẫn không thể tạo hình mặt đào, thì nên dùng phương pháp phun vữa xi măng cát hoặc phun ép nhũ tương hoá chất để có kết vi nham, nâng cao tính tự ổn định của chúng.
(10) Vỏ hằm vùng địa chất đặc biệt phải bảo đảm ngăn chặn tác dụng của vi nham long rời, của áp lực đất lên két cấu vỏ hầm không gây ra các hiện tượng rạn nứt, lún sụt và hiện tượng xấu khác. Vì thế khi dùng cốp pha đổ vỏ hầm, ngoài việc phải tuân theo quy phạm kỹ thuật thi công đường hàm ra, còn cần chú ý: khi chân vòm, móng tường gặp đất mềm yếu, trước lúc đổ bê tông cằn có biện pháp gia cố đáy móng. Bê tông vỏ hầm phải dùng mác cao hoặc xi măng ninh két nhanh, tìm cách nâng cao mác bê tông, hoặc dùng chất ninh két nhanh, chất chống rắn v.v…, nâng cao năng lực chịu tải sớm của vỏ hầm. Khi thi công vòm đáy cần tién hành khẩn trương sau khi xây tường xong, hoặc dựa vào sự cần thiết khi hoàn thành che chống lan thứ nhất xong lập túc thi công đáy hầm, làm cho két cấu vỏ hầm được bịt kín sớm nhất tạo thành vòm kín cải thiện được trạng thái chịu lực nhằm bảo đảm tính ổn định kiên cố lâu dài của kết cấu vỏ hầm.