Đang tải... (xem toàn văn)
NỔ MÌN VÀ CÔNG TÁC ĐÁ Chương 11 (4,0 - 1,4) LÝ LUẬN CƠ BẢN VỀ NỔ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN CƠ BẢN Yêu cầu: - Các nhân tố ảnh hưởng đến công tác nổ mìn - Lý luận cơ bản và các giả thiết - Tính năng và các điều kiện sử dụng của các loại thuốc nổ - Các phương pháp nổ cơ bản 11.1. KHÁI NIỆM CHUNG * Về thủy lợi: đã biết sử dụng tư cuốí thế kỷ thứ VIII * Trên thế giới * Ở Việt Nam: Thác bà, Núi cốc, Kè gỗ, Sông Đà * Ưu điểm: -Tốc độ nhanh -Nhẹ nhàng và tiết kiệm sức lao động, giảm được sử dụng máy móc -Rất ít ảnh hưởng của điều kiện khí hậu thủy văn * Những nhân tố ảnh hưởng: -Điều kiện địa hình -Điều kiện địa chất và địa chất thuỷ văn -Tính chất của thuốc nổ (loại thuốc mạnh, loại yếu, loại chịu được nước, loại không chịu nước,.. ) và phương tiện gây nổ -Điều kiện thi công: kỹ thuật nạp thuốc, lấp bua, bố trí, sơ đồ thiết kế nổ phá, kỹ thuật gây nổ,...
Thi công CTTL - Phần (2007) PHẦN THỨ BA (15,0 - 5,0) NỔ MÌN VÀ CÔNG TÁC ĐÁ Chương 11 (4,0 - 1,4) LÝ LUẬN CƠ BẢN VỀ NỔ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN CƠ BẢN Yêu cầu: - Các nhân tố ảnh hưởng đến công tác nổ mìn - Lý luận giả thiết - Tính điều kiện sử dụng loại thuốc nổ - Các phương pháp nổ 11.1 KHÁI NIỆM CHUNG * Về thủy lợi: biết sử dụng tư cuốí kỷ thứ VIII * Trên giới * Ở Việt Nam: Thác bà, Núi cốc, Kè gỗ, Sông Đà * Ưu điểm: -Tốc độ nhanh -Nhẹ nhàng tiết kiệm sức lao động, giảm sử dụng máy móc -Rất ảnh hưởng điều kiện khí hậu thủy văn * Những nhân tố ảnh hưởng: -Điều kiện đòa hình -Điều kiện đòa chất đòa chất thuỷ văn -Tính chất thuốc nổ (loại thuốc mạnh, loại yếu, loại chòu nước, loại không chòu nước, ) phương tiện gây nổ -Điều kiện thi công: kỹ thuật nạp thuốc, lấp bua, bố trí, sơ đồ thiết kế nổ phá, kỹ thuật gây nổ, 11.2 LÝ LUẬN CƠ BẢN VỀ NỔ PHÁ VÀ NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN KHỐI THUỐC NỔ 11.2.1 Lý luận nổ phá 1) Hiện tượng nổ Chôn khối thuốc nổ môi trường, khối thuốc bò kích thích (va đập, gặp tia lửa, nhiệt độ cao) xảy phản ứng hóa học làm cho nhiệt độ tăng đột ngột, thể tích tăng đột ngột, áp suất tăng đột ngột, khối thuốc trở thành thể khí phá vỡ môi trường sóng xung kích t0 = 1.5000 ÷ 4.0000C p = 6.000 ÷ 8.000 at 2) Các giả thiết nghiên cứu nổ mìn - Môi trường đẳng hướng, đồng chất - Môi trường nổ phá vô hạn T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) - Hình dạng khối thuốc nổ hình cầu 3) Sơ đồ tác dụng nổ phá (Hình 11.2): dựa giả thiết 0: tâm khối thuốc nổ (1): biểu thò vùng nén ép (nát vụn) (2): biểu thò vùng văng (nếu môi trường vô hạn đất đá bò vỡ mảnh, gần mặt thoáng đất đá bò văng đi) (3): vùng long rời: đất đá bò phá mảnh lớn, không văng R: bán kính phá hoại (4): vùng chấn động: đất đá bò ảnh hưởng đòa chấn mà không bò phá hoại 11.2.2 Khái niệm khối thuốc nổ phểu nổ 1) Khối thuốc nổ a) Theo cách bố trí: thường có loại: * Khối thuốc nổ tập trung: khối thuốc nổ có chiều dài (l)< lần đường kính (d) đường chéo đáy khối thuốc nổ * Khối thuốc hình dài: l > 4d (Hình 11.2a) Trong trường hợp nổ lớn người ta qui đònh sau: buồng hình T, I, + dùng hệ số tập trung ϕ để đánh giaù ϕ = 0,62 V b ≥ 0,41 , khối nổ tập trung (m ) V: thể tích toàn khối thuốc b: khoảng cách từ tâm đến điểm xa khối thuốc (m) b) Theo hiệu qủa phương án nổ phá (phụ thuộc vào trò số tác dụng nổ phá) * Khối thuốc nổ văng mạnh * Khối thuốc nổ văng yếu * Khối thuốc nổ om * Khối thuốc nổ tiêu chuẩn 2) Phểu nổ mìn (Hình 11.4) R: bán kính phá hoại (m) r: bán kính phểu nổ (m) T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) W: đường cản ngắn từ tâm bao thuốc tới mặt tự (m) h: độ sâu nhìn thấy phểu (m) * Lập tỷ số r w để so sánh đánh giá đặc trưng phểu nổ n= r đặc trưng tác dụng nổ phá w n =1 : gọi nổ mìn tiêu chuẩn → gọi phễu nổ mìn tiêu chuẩn n > 1: nổ mìn văng mạnh → phểu nổ mìn văng mạnh 0,75 < n < 1: nổ mìn văng yếu→ phểu nổ mìn văng yếu n < 0,75 : nổ mìn om (không có phểu) 11.2.3 Tính toán lượng thuốc nổ (Q) 1) Khối thuốc tập trung Q phụ thuộc vào thể tích đất đá nổ phá (V) Q = F(V, f(n), K) V= Π.r W = W 3 Công thức tổng quát: Q = K W3 f(n) (kg) - Nổ mìn tiêu chuẩn: n =1 → f(n) =1 → Q = K W3 - Nổ mìn văng mạnh: Q = K W3 (0,4 + 0,6n3) - Noå mìn văng yếu: + 3n Q = K.W 3 - Noå mìn om: Q = 0,33 K W3 K: lượng hao thuốc đơn vò (kg/m3), bảng 11.1 2) Với khối thuốc hình dài: Tạm tính theo khối thuốc tập trung có tính quy đổi đònh - Khối thuốc dài, đặt vuông góc mặt thoáng (Hình 11.5), quy đònh lấy: l = h/3; c = 2h/3: để tính toán (l chiều dài khối thuốc (m), h chiều sâu hố khoan (m) → T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) W =c+ l = h 5 Q = K. h f (n ) 6 - Khi khối thuốc hình dài nằm song song với mặt thoáng (Hình 11.6): V = W r l Trøng hợp nổ văng tiêu chuẩn: V = W l Q = K W2 l f(n) - Lượng thuốc phải phù hợp theo công thức: Π.d l ' Q= ∆ (kg) ∇ ’: mật độ nạp thuốc (kg/m3), tính theo công thức: ∆' = ∆ K' ∇ : mật độ thuốc nổ (kg/m3) K’: hệ số xét đến điều kiện nạp thuốc (K’>1) d: đường kính lỗ mìn (m) (Tài liệu: ứng dụng nổ mìn xây dựng thủy lợi: tập 1) 11.3 THUỐC NỔ VÀ CÁCH GÂY NỔ 11.3.1 Tính thuốc nổ (Xem giáo trình) 11.3.2 Phân loại số thuốc nổ thường dùng 1) Phân loại - Thuốc nổ mạnh: Đinanít, Amônít, TNT - Thuốc nổ yếu: Thuốc đen 2) Các loại thuốc nổ thường dùng xây dựng a) Thuốc nổ Amônít: Thành phần (NH 4NO3) 90% Loại chòu nước, Loại không chòu nước: * Đặc điểm: - Ở dạng tinh thể màu trắng vàng, vò đắng, nổ yếu T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) - Rất an toàn, chế tạo đơn giản - Dể hút ẩm → vón cục → với loại không chòu nước độ ẩm ≥ 3% không nổ b) Thuốc Đinamít (hợp chất C3H5(ONO2)3 + Chất bắt lửa + hợp chất : Loại chòu nước * Đặc điểm: - Mật độ thuốc cao, ∆ = 0,9 ÷ 1,1 (g/cm3) - Không hút ẩm - Sức công phá mạnh Thông thường khối thuốc lớn dùng Đinamít mồi cho Amônít *Nhược điểm: -Có tính đổ “mồ hôi” nên trình bảo quản thuốc nổ giọt C3H5(ONO2)3 tách khỏi khối thuốc bám bề mặt khối thuốc Khi sử dụng mà có va đập nhỏ vào giọt gây kích nổ ⇒ không an toàn sử dụng -Tính hóa già: Nếu không bảo quản tốt bọt khí khối thuốc bay ra, làm cho khối thuốc chặt ⇒ khó nổ -Dể bò đông cứng trời lạnh, nhiệt độ < 0C giọt C3H5(ONO2)3 bò tách dể sinh nổ c) Loại Trôtin :(C6H2(NO2)3CH3 (TNT): *Đặc tính: - Dạng tinh thể bột, màu vàng - Không tan nước không hút ẩm - Không tác dụng với kim loại - Tính ổn đònh lý hóa cao * Ưu điểm: - Độ bền cao, để lâu vẩn không phẩm chất - Sử dụng an toàn, nhạy vơi môi trường bên - Có thể nổ nước * Chú ý: Sau nổ thải độc CO ⇒ dùng thi công đường hầm kín d) Thuốc đen: Thành phần KNO3 NeNO3 + Lưu huỳnh + boat than * Đặc điểm: - Hạt nhỏ, màu đen tro - Dể hút ẩm Khi W = 1% không nổ - Rất nhạy với tia lửa 11.3.3 Vật gây nổ 1) Kíp: Có loại - Kíp lửa (kíp thường) có tác dụng nhận tia lửa, thiết bò kích nổ, truyền sang kích động cho thuốc Bộ phận truyền lửa dây cháy chậm - Kíp điện: Cũng giống kíp lửa khác nhận tia lửa từ dây tóc bên kíp, kích nổ T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 2) Dây cháy chậm: Bên thường loại thuốc đen (bắt lửa chậm) Cách dùng: Đốt đầu đầu cắm vào kíp lửa, bên thường bọc vải đen Tốc độ dây cháy chậm 0,8 ÷ 1,0 cm/s (loại dùng cho kíp lửa) 3) Dây nổ: Bên loại thuốc mạnh, bên bọc vải Thường có kiểu vằn trắng đỏ Tác dụng: Để truyền nổ từ kíp đến khối thuốc từ khối thuốc sang khối thuốc khác tốc độ truyền nổ từ (6 ÷ 7).10³ m/s 11.3.4 Các phương pháp gây nổ 1) Gây nổ kíp lửa dây cháy chậm * Thao tác: Chôn khối thuốc vào môi trường cần nổ phá đặt kíp vào khối thuốc, cho dây cháy chậm vào kíp đốt đầu dây cháy chậm * Chú ý: Tùy theo yêu cầu nổ phá mà ta cắt dây cháy chậm dài hay ngắn * Nhược điểm: + Không an toàn cho người thi công đốt + Không an toàn cho việc xử lý mìn câm + Không nổ đồng thời nhiều thỏi mìn 2) Gây nổ kíp điện * Thao tác: Người ta chôn kíp điện vào khối thuốc, dùng nguồn điện kích nổ kíp để kích nổ khối thuốc * Ưu điểm nổ điện: - Điều khiển từ xa, nổ mìn tương đối an toàn - Có thể cho nổ đồng loạt, tưng đợt khác bảo đảm chất lượng nổ phá *Có hình thức mắc kíp (Hình 11.11): a) Mắùc nối tiếp -Cường độ dòng điện IM = E n.r + ro + R (A) E: điện động nguồn (V) r: điện trở mổi kíp (Ω) n: số kíp r0 : điện trở nguồn R: điện trở dây dẫn -Ưu điểm: Đơn giản, tốn dây, kiểm tra dây dẫn dể dàng, cường độ dòng điện yêu cầu thường nhỏ Thông thường 1A≤ ikíp ≤ 5A T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) -Nhược điểm: Nổ không an toàn, khối không nổ dãy không nổ → dùng nơi có số lượng khối thuốc b) Mắc song song - Cường độ dòng điện mạch kín IM = E r + ro + R n (A) -Ưu điểm: Nếu khối mìn không nổ không ảnh hưởng tới khối khác - Nhược điểm: Đấu dây phức tạp, tốn dây, dòng điện tương đối lớn c) Mắc hổn hợp - Mắc hổn hợp: song song - nối tiếp IM = E N.r + ro + R m (A) - Mắc hổn hợp: nối tiếp - song song IM = E m.r + ro + R N (A) m: Là số nhóm kíp N: Là số kíp nhóm 3) Gây nổ dây nổ kíp nổ (kíp thường kíp điện) (Hình 11.9): * Dùng kíp (điện thường) kích nổ, truyền qua dây nổ truyền đến khối thuốc * Cách mắc: a) Mắc nối tiếp b) Mắc song song * Chú y lúc mắc dây nổ - Không để có chổ gãy gập - Khuỷu nối tiếp dây dây nhánh phải có đoạn tiếp gíap đònh (15 ÷ 20 cm) - Các dây nối phải thuận chiều với sóng truyền nổ * Ưu điểm phương pháp này: Truyền nổ nhanh, an toàn, nổ nhiều khối thuốc lúc * Nhược điểm: - dây nổ đắt tiền, - Khó kiểm tra khống chế nổ đợt * Chú ý: Thường dùng với công trường nổ lớn 11.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN CƠ BẢN 11.4.1 Nổ mìn lỗ nông T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) - Nổ mìn lỗ nông đường kính lỗ khoan 5m; Đường kính lỗ khoan > 85mm, lỗ khoan thẳng đứng, xiên nằm ngang, (Hình 11.23), (Hình 11.2â4): ba: khoảng cách an toàn cho máy khoan, b a = (2÷3) m (theo kinh nghiệm) T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) - Độ sâu khoan thêm l kt: mục đích bố trí l kt để giải mô đá chân tầng nổ hết lkt = (0,2 ÷ 0,3).Wp - Đường cản ngắn Wp + Lỗ khoan thẳng đứng: (Hình 11.23a) Wp = Wp’ = (ba + h.cotgα).sinα + Lỗ khoan xiên: (Hình 11.2â4a) Nên khoan song song với mái dốc bậc thang Wp = H.P.η d 150 H: độ cao tầng (m) P: Hệ số phụ thuộc vào độ cứng đá, thường P = 0,46 ÷ 0,56 d: Đường kính lỗ khoan (mm) η: hệ sôù phụ thuộc vào độ cao tầng (bảng 12 - giáo trình) - Khoảng cách lỗ khoan hàng (a): + Khoan đứng: a = m.Wp m: phụ thuộc vào cách bố trí quy mô nổ phá Thường m =(0,85 - 0,007).H m = 0,65 ÷ 0,8 Hình 11.24a - Khoảng cách hàng mìn (b): Thường bố trí lỗ mìn theo tam giác ⇒ b = a sin600 - Lượng thuốc nổ tính toán Q = K H Wp a K: lượng hao thuốc đơn vò (kg/m³) H, Wp, a: Wp = 28d sâu ξ.∆ q.m Wp: phải ý theo quan điểm nổ mìn lỗ d: đường kính lỗ khoan (m) ξ: tỷ số chiều dài bao thuốc chiều cao tầng ∆: mật độ nạp thuốc (g/cm³) q: lượng hao thuốc đơn vò m = a/Wp * Ưu nhược nổ mìn lỗ sâu - Ưu điểm: Công tác đào lỗ khoan để nổ đơn vò thể tích đá hơn; tiêu dùng thuốc ít, suất lao động cao, công tác phụ - Nhược điểm: Phải dùng thiết bò khoan lớn phức tạp đá nổ không đều, phải nổ lần thứ T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 10 11.4.3 Nổ mìn phân đoạn không khí (Hình 11.25) * Ưu điểm: Năng lượng nổ phân bố theo chiều sâu lỗ khoan → đất đá phá đặn, hiệu phá nổ cao * Điều kiện sử dụng: Thường dùng trường hợp nổ tơi, dùng cho trường hợp nổ văng 11.4.4 Phương pháp nổ mìn bầu (Hình 11.26) * Mục đích: Dùng với lượng thuốc nhỏ đểû tạo bầu nạp thuốc cho vụ nổ lớn * Cách bố trí: * Ưu điểm: - Tạo bầu để tăng thể tích nạp thuốc tăng hiệu khai thác đất đá - Giảm công việc khoan * Nhược điểm: Thời gian thi công lâu (do moi đất đá sau nổ) * Điều kiện sử dụng: Dùng trường hợp đào vách đá lộ thiên tương đối dốc, nổ mìn làm đường sườn núi * Chú ý: Nổ mìn tạo bầu phải nạp nhiều lần, lượng thuốc lần nổ phụ thuộc vào tính chất đất đá yêu cầu nổ phá W = 0,8H; H: chiều cao vách đá a = (0,8 ÷ 1,2)W lbua = (0,5 ÷ 0,9)l; l: chiều sâu lỗ khoan 11.4.5 Nổ mìn hầm (buồng): Hầm ngang, hầm đứng (Hình 11.2â7) - Tính toán theo khối thuốc nổ tập trung - Chọn hình thức hầm ngang, hay đứng tùy theo tình hình đòa hình, đòa chất cụ thể mà đònh Cố gắng dùng hầm ngang dễ thi công, dễ tháo nước - Điều kiện áp dụng: Dùng với quy mô khai thác lớn, thường dùng nhiều nổ mìn đònh hướng đắp đập W = (0,6 ÷ 0,8)H T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 14 - Vò trí khối thuốc (Hình 12.6) + Cao trình khối thuốc phải lớn cao trình mực nước dâng bình thường khoảng R (R: bán kính phá hoại) + Trường hợp bắt buộc phải hạ khối thuốc xuống phía thượng lưu phạm vi phá hoại phải nằm mái dốc đập Ở phía hạ lưu xâm phạm chút vào mái đập cũûng 12.3.4 Tính toán khối thuốc nổ thông số nổ phá khác 1) Tính lượng thuốc nổ Áp dụng công thức cuả nổ mìn tập trung có xét đến ảnh hưởng cuả nổ mìn mái dốc + Khi W < 25 m Q = (0,4 + 0,6n3) W3.K cosθ + Khi W > 25 m Q = (0,4 + 0,6n3) W3.K W cosθ 25 θ: góc dốc sườn núi (độ) 2) Các thông số khác a) – Lượng hao thuốc đơn vò (K): xác đònh trường hợp nổ văng mạnh (Bảng 11.1) xác đònh công thức kinh nghiệm thực nghiệm b) - Xác đònh số tác dụng nổ phá (n) * Xác đònh theo cự ly văng, W góc doác (θ) L = 5nW => n L = 2,4n2W(1 + sin2θ ) => n L : cự ly văng * Xác đònh n theo hiệu suất văng E E = 0,55(n - 0,55).100%, hoaëc E = 0,22( n + 0,85).100% Từ => n T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 15 * Xác đònh n theo góc dốc (Bảng 12,1): chủ yếu theo kinh nghiệm c) - Xác đònh đường cản ngắn W W phụ thuộc vào khối lượng đất đá nổ phá (V), cự ly văng L số nổ phá n L = 2,4n2 W(1+sin2θ) => W + Phải đảm bảo W1 < W2 , thường chọn W1 = (0,8 ÷ 0,6) W2 + Tỷ lệ W/H = ( 0,8 ÷ 0,6): lớn hiệu nổ phá nhỏ d)- Khoảng cách lỗ mìn (a) hàng mìn (b) nW ≥ a ≥ 0,5W(n +1) Kinh nghieäm : a = (1,25 ÷ 1,4)W nW ≤ b ≤ W + n 3) Xác đònh phạm vi nổ phá - Xác đònh phễu nổ mìn mái nghiêng bao thuốc + R: bán kính phá hoại R = W + n2 + R’: Bán kính tác dụng nổ phá phía R’ = W + β n β :Hệ số có sét đến điều kiện điạ hình điạ chất + Rc: bán kính nén ép Rc= 0,62 µ.Q , ∆ µ :Hệ số nén ép tùy loại đá + Đá rắn µ = 10 + Đá rắn vừa µ = 150 + Đất sét µ = 250 Q; Khói lượng bao thuốc (Tấn) ∆: Mật độ nạp thuốc bao thuốc (T/m 3) +Gọi Ri bán kính tác dụng nổ phá theo phng lúc ta coù: Ri = R + (R’– R ) Hi − H E HB − HE Hi: cao trình cắt giưã R i mặt cắt phương HE: cao trình điểm cắt W mặt đất HB: cao trình điểm cuả phểu (giữa R ’ mặt đất ) - Xác đònh phễu nổ mìn mái nghiêng nhiều bao thuốc - Thể tích phễu nổ tổng hợp V 1, theo kinh nghiệm phải thoả mãn điều kiện sau: T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) V1 = 16 (1,5 ÷ 2)V2 Kp Trong đó: Kp V2 thể tích đắp đập yêu cầu hệ số tơi xốp đất đá sau nổ =1,3÷ 1,4 Thông thường thể tích đất đá văng vào phạm vi đắp từ 50÷ 60% đất nổ phá 4) Xác đònh đống đá đắp a) Phương pháp theo nguyên tắc quỹ đạo đường đạn (xem G.Tr) b) Phương pháp đồ giải (trên sở cân thể tích) 12.4 NỔ MÌN VĂNG ĐỊNH HƯỚNG ĐÀO KÊNH 12.4.1 Nguyên lý: Dựa nguyên lý hướng văng đất đá theo hướng cuả W => vận dụng tùy theo yêu cầu cụ thể hứơng đào đắp để thiết kế 1) Nổ mìn đào kênh văng hai bên (Hình 12.13a,b) 2) Nổ mìn đào kênh văng bên: (1), (2) theo thứ tự nổ (Hình 12.13c) *Chú ý: - Thời gian nổ cách quảng hai hàng mìn chọn đảm bảo điều kiện: + Mở mặt tự cho hàng mìn sau + Lợi dụng đất đá hàng mìn trước nổ chưa rơi xuống nổ hàng mìn thứ hai - Mái dốc kênh nổ mìn phụ thuộc vào số n chọn, thông thường m = 1,5 ÷ 2,5 Trong trường hợp mái dốc lớn hiệu nổ mìn - Khi nổ mìn đào kênh không cần quan tâm đến phá hoại đáy kênh (với đất) 12.5 NỔ MÌN ĐÀO MÓNG CÔNG TRÌNH THUỶ LI Chương 13 (4,0 - 1,2) THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM Yêu cầu: - Các phương pháp đào đường hầm cách bố trí hôù khoan - Các kỹ thuật tổ chức thi công đường hầm T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 17 13.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM 1) Chòu ảnh hưởng lớn điều kiện đòa chất thủy văn đòa chất công trình - Đòa chất thủy văn: mực nước ngầm - Đòa chất công trình: Tính chất đất đá 2) Bò hạn chế diện công tác: Thường bề mặt công tác nhỏ ⇒ việc đào, moi, vận chuyển khó khăn Thông thường thi công đường hầm có mặt công tác cửa vào 3) Công việc thi công đường hầm gặp nhiều phức tạp, công việc thường chồng chéo lên - Khoan, nổ - Moi, bốc, xúc, vận chuyển - Chống đỡ gia cố để đảm bảo an toàn - Xây đá đổ bê tông 4) Yêu cầu an toàn thi công cao 13.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÀO ĐƯỜNG HẦM 13.2.1 Phương pháp đào toàn mặt cắt 1) Nội dung: Đào lần hết toàn diện tích mặt cắt đường hầm 2) Ứng dụng: Thường dùng mặt cắt đường hầm nhỏ điều kiện thiết bò máy móc cho phép Thường với: + F < 16m² + Đất đá tương đối tốt, sức ép đá không lớn + Máy móc thiết bò cho phép 13.2.2 Phương pháp đào có hầm dẫn 1) Nội dung: Trên mặt cắt đường hầm người ta chọn khoảng diện tích để đào trước Khoảng diện tích đào trước gọi hầm dẫn Từ hầm dẫn đào toàn mặt cắt đường hầm 2) Các phương pháp đào đường hầm có hầm dẫn trước a) - Căn vào vò trí hầm dẫn: loại + Phương pháp hầm dẫn + Phương pháp hầm dẫn + Phương pháp hầm dẫn + Phương pháp hai hầm dẫn Phương pháp hầm dẫn (Hình 13.1) 1- -3 - - - : Biểu thò trình tự đào * Đặc điểm: Vò trí hầm dẫn chọn phía mặt cắt đường hầm T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 18 * Ưu điểm: - Chống đỡ đơn giản, thi công dễ dàng - Đỉnh đường hầm dễ khống chế đào theo mặt cắt thiết kế * Nhược điểm: - Giải vấn đề thoát nước khó khăn - Đường vận chuyển đất đá thường xuyên phải thay đổi * Phạm vi ứng dụng: - Với đòa chất công trình xấu (độ cứng f ÷ 6, áp dụng với nơi có nước ngầm nghiêm trọng Phương pháp hầm (Hình 13.3) 1- hầm dẫn; - mặt cắt đường hầm mở rộng; - trục đỡ; - lỗ khoan; - đá đào * Đặc điểm: Đường hầm dẫn trung tâm mặt cắt đường hầm T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 19 * Ưu điểm: - Lợi dụng máy khoan có giá trục để đào hết lần toàn diện tích mở rộng xung quanh đường hầm ⇒ Có suất cao - Công việc khoan bốc xúc, vận chuyển tiến hành song song * Nhược điểm: Phụ thuộc vào loại thiết bò (máy khoan) * Điều kiện sử dụng: - Thường dùng với loại đất đá có độ cứng lớn mà không cần chống đỡ (f>15) - Sử dụng với đường hầm có diện tích mặt cắt lớn, thường D > 5m - Phải có máy khoan có giá trục Phương pháp hai hầm dẫn (Hình 13.4), (Hình 13.5) * Đặc điểm: - Có hầm dẫn bố trí phía phía đường hầm - Có đường thông hầm để tháo nước * Điều kiện sử dụng: Loại đất đá cứng, tiết diện đường hầm lớn - Loại gọi phương pháp hai hầm dẫn - Ngoài có phương pháp hầm dẫn hai bên: Loại có hầm dẫn bố trí bên mặt cắt đường hầm đào rộng Phương pháp dùng đất đá mềm yếu, lúc tiến hành đồng thời đào xây b) - Theo trình tự thi công - Phương pháp hầm dẫn suốt: Đào toàn đường hầm dẫn từ đầu đến cuối, sau mỡ rộng đường hầm - Phương pháp hầm dẫn tiến: Đào đoạn hầm dẫn mở rộng, xong lại đào hầm dẫn mở rộng Đoạn công tác thông thường từ 10 ÷ 15m - Chú ý: + Khi đào hầm dẫn suốt phải ý an toàn (thông gió, ánh sáng ) + Thường dùng phương pháp hầm tiến 13.3 BỐ TRÍ LỖ KHOAN VÀ CHỌN MÁY KHOAN 13.3.1 Bố trí lỗ khoan -Việc bố trí lỗ khoan phụ thuộc vào nhiều điều kiện T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 20 + Kích thước mặt cắt đường hầm + Loại đất đá + Thuốc nổ + Biện pháp thi công - Nguyên tắc bố trí + Đảm bảo máy khoan chỗ khoan nhiều lỗ mìn (tiện lợi cho thi công) + Phương nổ mìn phải vuông góc với tầng đá cắt tầng đá Không bố trí lỗ khoan song song tầng đá (nâng cao hiệu nổ) + Chiều sâu lỗ khoan lớn đường cản lớn (theo quan điểm nổ dài) + Nên bố trí lỗ mìn khoan cho mặt cắt đường hầm, không thừa, không thiếu + Đảm bảo an toàn cho thi công (kể người thiết bò) 13.3.2 Tính chất lỗ mìn Theo quan điểm tác dụng, chia ra: * Lỗ mìn rãnh: (Hình 13.6) + Loại rãnh chiều + Loại rãnh hình chêm + Loại hình chóp + Loại lỗ mìn thẳng góc Tác dụng: tạo thành mặt tự cho nổ mìn phá * Lỗ mìn phá: Tác dụng: phá đất đá đường hầm (Hình 13.7) * Lỗ mìn sữa: Tu sữa đường hầm theo mặt cắt thiết kế Lỗ khoan tạo thành rãnh T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 21 Lỗ khoan sâu thêm 150 ÷ 300mm 1, 2, 3, 4, 5, trình tự ùnổ phá 1- lỗ mìn rãnh; 2, 3, - lỗ mìn phá; 5, lỗ mìn sữa 13.3.3 Tính toán lỗ mìn 1) Độ sâu khoảng cách lỗ mìn lỗ mìn rãnh a) Lỗ rãnh hình chêm r = l2 − W W l= sin α D W = tgα − 0,1.sin α r: khoảng cách từ mép lỗ mìn đến trung tâm rãnh (m) l: chiều dài lỗ mìn (m) W: độ sâu nổ mìn (m) D: chiều cao chiều rộng đường hầm α: góc nghiêng phương lỗ mìn mặt công tác b) Lỗ mìn hình chóp: Các thông số lấy theo kinh nghiệm (bảng 13 -2) c) Loại lỗ thẳng góc: Khoảng cách lỗ từ 10 ÷ 20cm 2) Số lượng lỗ mìn chiều sâu lỗ mìn phá a) Số lượng lỗ mìn (N) N = K1 f S K1: hệ số mặt thoáng Nếu có mặt thoáng K = 2, Nếu có mặt thoáng K1 = 2.7 f: hệ số độ cứng đá lấy theo bảng phân cấp đá S: diện tích mặt cắt ngang đường hầm b) Độ sâu lỗ mìn (L) L= ( T − t1 − t ).m.v.Π N.Π + m.v.S.η.µ L: Độ sâu lỗ mìn (m) T: thời gian tuần hoàn chu kỳ công tác (giờ) t1: thời gian nhồi thuốc (giờ) t2: thời gian nổ mìn, dọn dẹp, kiểm tra (giờ) m: số máy khoan làm việc lúc v: tốc độ khoan sâu máy khoan (m/h) Π: suất moi vận chuyển đất đá (Tính với thể tích đất đá tự nhiên) N: Số lỗ mìn cần khoan S: Diện tích mặt cắt đào (m²) η: Hệ số lợi dụng nổ mìn, thông thửụứng = 0.8 ữ 0.9 à: Heọ soỏ xeựt đến làm việc đồng thời khâu công việc T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 22 Có thể tính L = φ B hoaëc L = φ H B, H: chiều rộng chiều cao mặt cắt ngang cần đào φ: Là hệ số hạn chế phụ thuộc loại lỗ mìn + Rãnh chiều: φ = 0,5 ÷ 0,9 + Rãnh chêm: φ = 0,25 ÷ 0,66 + Rãnh chóp: φ = 0,5 + Rãnh thẳng góc: φ lấy không hạn chế 13.4 NỔ MÌN ĐÀO ĐƯỜNG HẦM 1)- Lượng thuốc nổ (Q) Q=K.S.L K: Chỉ tiêu thuốc nổ (kg/m³) S: Là diện tích mặt cắt ngang mặt cần phá (m 2) L: Độ sâu lỗ mìn (m) 2)- Trình tự nổ mìn (thường điều khiển nổ vi sai) - Nổ mìn rãnh: Có tác dụng tạo mặt tự - Nổ mìn phá - Nổ mìn sửa 3) - Moi, vận chuyển, đổ bê tông vữa (xem G.Tr) Chương 14 (3,0 - 1,2) THI CÔNG ĐẬP ĐÁ ĐỔ VÀ CÔNG TÁC XÂY LÁT ĐÁ Yêu cầu: - Trình tự biện pháp thi công đập đá đổ - Phương pháp xây lát đá công trình 14.1 MỞ ĐẦU 1) Vài nét tình hình sử dụng đá xây dựng công trình thủy lợi - Dùng đá để xây dựng đập (đá đổ, đá xây, đất đá hổn hợp), kè ngăn dòng, đê quai, gia cố mái đập, đường tràn, cống, tường chắn đất - Ở Việt Nam: Thác bà, Yên lập, Hoà Bình, - Trên giới: Ai Cập - Xu dùng đập đá đổ, đập đất đá hổn hợp 2) Ưu nhược điểm công trình đập đá đổ * Ưu điểm: - Tận dụng vật liệu đòa phương, tiết kiệm sắt, thép, xi măng - Kỹ thuật thi công đơn giản, trình tự thi công không phức tạp, lợi dụng giới - Ít chòu ảnh hưởng khí hậu T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 23 - Có thể cho nước tràn qua đập đá đổ trình xây dựng - Yêu cầu đập đá đổ so với đập bê tông thấp * Nhược điểm: - Thân đập thường bò lún ⇒ yêu cầu kết cấu đập có tường nghiêng tường tâm chống thấm có độ dẻo thích hợp - Khối lượng đá lớn, yêu cầu chất lượng đá tương đối cao → tìm vật liệu chổ mà phải vận chuyển vật liệu từ xa → giá thành vận chuyển cao 14.2 THI CÔNG ĐẬP ĐÁ ĐỔ Trình tự: - Công tác móng - Khai thác vật liệu - Vận chuyển vật liệu - Công tác mặt đập (rãi, san, đầm) - Khống chế kiểm tra chất lượng đập đá đổ 14.2.1 Những yêu cầu đập công tác chuẩn bò 1) Yêu cầu nền: Nói chung yêu cầu thấp so với đập bê tông - Có khả chòu tải trọng thân đập đè lên mà không bò biến dạng - Có khả chống xâm thực, chống sun phát không nở có nước - Có khả ổn đònh chòu tác dụng dòng thấm 2) Công tác chuẩn bò - Bóc lớp phủ, đá phong hóa - Theo yêu cầu cụ thể mà tiến hành xử lý hay cố kết + Nền đá xử lý khoan phụt, sân phủ + Nền bồi tích: - Bồi tích mỏng: Chân đanh, cừø - Bồi tích dày: làm bê tông hóa đất + Nền có tảng sườn tích: Nổ mìn phá tảng sườn tích 14.2.2 Khai thác vật liệu (đá) 1) Yêu cầu đá để xây dựng đập đá đổ *Theo quy phạm Liên Xô: CHuΠ I-B–8-62: - Cường độ chòu nén cực hạn: + Đập cao < 15m: σ= 5.000 N/cm² + Đập cao 15 ÷ 60m: σ = 5.000 ÷ 6.000 N/cm² + Đập cao > 60m: σ> 6.000N/cm² T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 24 - Độ rỗng đá: +Đập cao: độ rỗng không lớn 30 ÷ 35% +Đập thấp: độ rỗng không lớn 35 ÷ 40% - Hình dạng đá: Càng vuông tốt, chiều dài không lớn chiều rộng ÷ lần - Trọng lượng đá phụ thuộc vào công cụ vận chuyển Độ lớn đá không lớn 0,3÷ 0,5 chiều cao lớp đá rải 2) Công tác bãi vật liệu -Phải thăm dò, đánh giá chất lượng, trữ lượng, khả điều kiện khai thác -Tính toán, dự trù đủ vật liệu xây dựng công trình Theo kinh nghiệm: để đắp được100m³ đá thân đập cần 81 ÷ 86 m³ đá nguyên khai bãi vật liệu Hệ số tổn thất bãi vật liệu = 4% Hệ số tổn thất vận chuyển = 2% Hệ số tổn thất lún đập = 1% Wtơi xốp =1,47Wnguyên khai Wnguyên khai =(1,16÷ 1,24)Wđắp đập -Xác đònh tính chất lý đá -Phải tiến hành sàng lọc vật liệu nơi khai thác 3) Khai thác đá * Biện pháp thi công: (nổ mìn) - Khoan nổ mìn (thường nổ mìn lỗ sâu nổ vi sai) - Nổ mìn hầm 14.2.3 Công tác vận chuyển đá Phương thức vận chuyển + Ôâ tô tự đổ máy kéo rơmoóc + Dùng đường goòng (đầu máy kéo người đẩy) + Vận tải thủy 1) Dùng ô tô tự đổ máy kéo rơmoóc a) Bố trí thi công - Chia đập thành đợt để đắp đợt tiến hành làm đường vận chuyển đợt Ôtô theo tuyến dọc trục đập tiến dần từ bờ bờ vào - Chiều cao đợt đổ lớn tốt Vì: + Sức xung kích đá đổ từ xe lăn ra, lăn từ cao xuống nên khối đá nén chặt + Hòn đá lăn ⇒ cạnh sắc bò sứt mẻ ⇒ khối đá nằm ổn đònh Nhược điểm: + Nếu xe cao ⇒ đá bò vỡ ⇒ thành phần cấp phối bò thay đổi + Công việc dọn dẹp, tu sửa tăng Vậy với ô tô vận chuyển chiều dày đợt đổ không nên lớn 10m T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 25 - Loại số lượng công cụ phụ thuộc vào: + Khối lượng công trình + Cường độ thi công + Khả cung cấp thiết bò * Chú ý: Cần ý tới công cụ máy xúc (máy chủ yếu) để bốc xúc b) Ưu điểm: - Cơ động, linh hoạt: đổ tất vò trí cao trình thích ứng với loại đòa hình khác - Có thể tăng độ chặt lớp đá + Đá đổ từ ô tô xuống + Lực tác dụng chấn động ô tô + Các đá lăn ⇒ nằm ổn đònh c) Nhược điểm: - Bề mặt đá đổ gồ ghề ⇒ Lốp ô tô chóng hỏng - Với phương án máy kéo rơmóc tốc độ vận chuyển chậm 2) Dùng đường goòng a) Bố trí thi công - Bắt buộc phải làm cầu công tác Thường bố trí dọc theo tuyến đập Cầu gỗ, Sắt, bê tông - Dùng goòng vận chuyển vật liệu chạy cầu công tác để đổ - Chú ý: Cần kiểm tra khống chế cấp phối đá thân đập b) Ưu điểm: - Đường vận chuyển dài (đường đổ đá dài) ⇒ Năng suất đổ cao - Đá đổ cao xuống ⇒ làm chặt lớp c) Nhược điểm: - Phải làm cầu công tác - Sự phá hoại cấp phối đá khó theo yêu cầu đập Biện pháp khắc phục: làm máng 3) Vận chuyển đường thủy Dùng thuyền, xà lan, ca nô, tàu thủy * Ưu điểm: Kinh phí vận chuyển nhỏ * Nhược điểm: Chỉ phù hợp với phần công trình ngập nước 14.2.4 Bố trí thi công mặt đập - Cần đảm bảo dây chuyền sản xuất mặt đập cho tốt (rải, san, đầm) - Cần ý thân đập gồm nhiều phận: tường tâm, tường nghiêng, tầng lọc ngược, khối đá đổ A) - Thi công đá đổ 1) - Xác đònh chiều dày lớp đá đổ: - Công cụ đầm - Đặc điểm kết cấu đầm T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 26 a) Đập có tường tâm: Thường dùng đầm lăn ép, chiều dày lớp rãi từ ÷ 2.5m Dùng súng phun nước hrãi = ÷ 10m b) Đập có tường nghiêng: Chiều dày lớp không hạn chế mà phụ thuộc vào công cụ đầm Thưừng dùng súng phun nước để thi công Có thể hdãi = 30 ÷ 50m - Nếu chiều cao rải tăng thì: + Không an toàn cho thi công + Làm cho đá bò vỡ ⇒ làm cho cấp phối đá bò thay đổi Kinh nghiệm chọn từ (15 ÷ 25) m 2) - Tổ chức san, đầm a) San: Thường dùng máy ủi, số lượng máy ủi tùy thuộc vào phương thức bố trí thi công b) Đầm: * Công cụ đầm - Loại nén ép: + Loại lăn phẳng + Loại bánh - Loại súng nước Loại đầm lăn phẳng: - Trọng lượng đầm từ (5 ÷ 15) - Chiều dày hiệu (1 ÷ 2) m - Số lần đầm: Xác đònh theo yêu cầu thiết kế đặc điểm công trình (Thường xác đònh theo thí nghiệm trường) - Điều kiện sử dụng: Dùng vò trí cao trình cao nơi có mặt thi công nhỏ Loại đầm bánh - Tải trọng: 12 ÷ 50 -Chiều sâu đầm (1 ÷ 2.5) m - Số lần đầm phải xác đònh qua thực nghiệm Loại súng bắn nước (Đầm với dòng nước áp lực) - Cách bố trí: Dùng nước áp lực cho qua vòi có đường kính 75 ÷ 100mm với áp lực từ ÷ 10 át - Lượng nước cần cho máy phun nước : 1m³ đá đổ nén chặt cần từ ÷ m³ nước - Hiệu đầm: Độ lún đập đạt từ ÷ 1,5% - Hiệu đầm nén: Xác đònh thực nghiệm B/ - Thi công tường tâm tường nghiêng phận lọc 1) - Trình tự bố trí thi công: (Hình 14.8) T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 27 - Đối với tường tâm, tường nghiêng phải đảm bảo thi công dây chuyền nhòp nhàng - Điều khác phối hợp thi công: rãi, san, đầm với phận đập a) Đất đắp trước 1,2,3 .14: Trình tự thi công b) Khối đá đắp trước 1,2,3 .14: Trình tự thi công Việc bố trí thi công tường tâm, tường nghiêng phải tùy thuộc vào tình hình cụ thể - Đối với đất: Chiều dày lớp phụ thuộc vào công cụ đầm + Đầm chân dê hrãi = 0.3m + Đầm bánh hơiâ hrãi = 0.3m - Cát sỏi: hûrải chủ yếu phụ thuộc vào công cụ đầm, thường dùng đầm bánh Chiều cao dãi lớp thường = 0.6ra 14.2.5 Khống chế kiểm tra chất lượng xây dựng đập đá đổ 1) Khống chế chất lượng đá - Khống chế kiểm tra từ bãi vật liệu + Kiểm tra từ sau nổ mìn để đánh giá kết chất lượng: chất lượng đá; kích thước đá Trường hợp có đá cở phải nổ mìn ốp Khi đá nhỏ không cấp phối phải dùng sàng lọc + Khống chế kiểm tra khối lượng, khả khai thác đá 2) Kiểm tra độ rỗng khối đá đổ + Khống chế cấp phối (kiểm tra từ bãi vật liệu khống chế trình vận chuyển) Công cụ vận chuyển phải có lỗ, khe để lọt đá nhỏ + Kiểm tra hiệu đầm nén T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 28 3) Biện pháp kiểm tra a) Đào hố kiểm tra: Sau lần đổ 3.000 ÷ 5.000m³ đào hố đại biểu để kiểm tra Kích thước hố : dài, rộng từ ÷ 5m, sâu từ ÷ 1,5m Đưa vật liệu cân đong ⇒ Xác đònh γ , V ⇒ Độ rổng b) Khoan lấy mẫu: Dùng máy khoan, khoan lấy mẫu để xác đònh γ , V ⇒ Độ rổng c) Kiểm tra mắt: Với công trình tạm 14.3 THI CÔNG CÔNG TRÌNH XÂY ĐÁ 14.3.1 Xây khan - Dùng để lát mái đập, mái kè, lát sân sau chống xói - Trình tự thi công: + Làm công tác chuẩn bò (dọn nền, đầm phẳng, chuẩn bò đủ vật liệu, đóng cọc mốc tim tuyến, lên ga, ) + Rãi cát (dăm): chiều dày lớp cát (dạn) phải đủ lớn để có tác dụng tầng lọc ngược + Xây khan: đặt vò trí, khít, ổn đònh Phải xây theo trình tự từ thấp đến cao mạch đá phải so le, bề mặt phải phẳng (sai số cho phép 5cm) 14.3.2 Xây vữa 1) Điều kiện sử dụng - Sử dụng phận công trình thủy công chòu tác dụng dòng chảy với lưu tốc lớn như: tràn xả lũ, cống, tường chắn - Sử dụng công trình chòu tải trọng lớn nhự: đập dâng 2) Kỹ thuật xây Trình tự giống xây khan, cần ý: - Xếp đá: đặt đứng đặt nằm + Xây đứng tốn công chòu lực tốt, hay dùng vò trí dòng chảy có lưu tốc lớn + Xây nằm: nhanh hơn, chất lượng - Kỹ thuật: + Phải xây từ lên + Các mạch xây phải so le đặn + Vữa chít mạch phải đầy chặt + Măït phẳng đá xây phải tương đối phẳng + Nếu xây nhiều lớp, mà lớp vữa trước đông cứng phải móc mạch lớp vữa cũ sâu 3cm xây lớp Xây xong phải dưỡng hộ từ 5÷7 ngày T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công ... đảm bảo thi công dây chuyền nhòp nhàng - Điều khác phối hợp thi công: rãi, san, đầm với phận đập a) Đất đắp trước 1,2,3 .14: Trình tự thi công b) Khối đá đắp trước 1,2,3 .14: Trình tự thi công Việc... rổng c) Kiểm tra mắt: Với công trình tạm 14.3 THI CÔNG CÔNG TRÌNH XÂY ĐÁ 14.3.1 Xây khan - Dùng để lát mái đập, mái kè, lát sân sau chống xói - Trình tự thi công: + Làm công tác chuẩn bò (dọn nền,... đầm nén: Xác đònh thực nghiệm B/ - Thi công tường tâm tường nghiêng phận lọc 1) - Trình tự bố trí thi công: (Hình 14.8) T.S Đỗ Văn Lượng Bộ môn Thi Công Thi công CTTL - Phần (2007) 27 - Đối với