Công nghệ thi công đường hầm bằng khiên đào TBM

Công nghệ thi công đường hầm bằng khiên đào TBM

Hầu hết chúng ta đều quen thuộc với từ “TBM” (máy khoan hầm) liên quan đến việc cơ giới hóa việc đào các đường hầm rất lớn và rất dài liên kết các vùng xa xôi dưới lòng đất, kéo dài các tuyến tàu điện ngầm ở các thành phố đông đúc hoặc thường là trong các dự án băng qua bên dưới những ngọn núi nổi tiếng.

Công nghệ thi công đường hầm bằng khiên đào TBM

Công nghệ đào hầm TBM đã khai thi công khoan ngầm băng qua hệ thống tàu điện ngầm hoàn toàn mới ở Doha trong thời gian kỷ lục thế giới, Dự án mở rộng tàu điện ngầm Grand Paris chỉ mới bắt đầu với một số EPB TBM, các máy đào hầm TBM bằng đá cứng giúp khai quật các dự án thủy điện quan trọng trên dãy núi Andes ở các quốc gia khác nhau ở Nam Mỹ hay chỉ những chiếc máy đào hầm TBM mạnh mẽ được sử dụng để đào Đường hầm Gotthard ở Thụy Sĩ, nơi cách đây vài năm đã trở thành đường hầm đường sắt dài nhất thế giới, là những ví dụ rõ ràng về tầm quan trọng của công nghệ thi công hầm TBM.

Nhưng những cỗ máy lớn này, thường có đường kính từ 6 đến gần 17 mét, cũng có những người chị em nhỏ hơn đang âm thầm khai quật cơ sở hạ tầng cần thiết của các Siêu đô thị trên toàn thế giới. Công nghệ microtunneling sử dụng các TBM nhỏ hơn với đường kính bắt đầu từ vài cm đến 4-5 mét. Máy đào hầm siêu nhỏ TBM đào đường hầm được sử dụng để vận chuyển nước, nước thải hoặc thậm chí đường điện mà không làm ảnh hưởng đến các hoạt động hàng ngày trên bề mặt và giảm việc đào các rãnh lớn. Đôi khi những TBM “mini” này và các cơ sở tại công trường được tối ưu hóa nhỏ đến mức chúng tôi thậm chí không nhận thấy rằng chúng đang đào trên đường phố, có thể là ngay trước nhà hoặc văn phòng của bạn.

Đường hầm dẫn nước thải ở Buenos Aires

Thành phố Buenos Aires của Argentina đã tận dụng công nghệ khoan đường hầm hàng đầu này và chọn nhà thầu địa phương Coarco SA để xây dựng dự án “Traza Colector Primarias Ezeiza, Tramo Esteban Echeverria”. Dự án bao gồm việc lắp đặt các đường ống lớn hơn và nâng công suất nhà máy xử lý nhằm phục vụ và nâng cao chất lượng cuộc sống cho khoảng 30.000 người dân. Đường hầm dài hơn 4km này sẽ dùng để vận chuyển nước thải thu gom từ những ngôi nhà ở phía tây nam của thành phố đến nhà máy xử lý tiếp theo có tên “Jagüel”.

Công nghệ Microtunneling trong máy đào hầm TBM

Micro TBM này, được gọi là “Regina Agnese” để vinh danh mẹ của chủ sở hữu công ty xây dựng và có đường kính “chỉ” 1,9m về cơ bản sử dụng công nghệ tương tự như các máy đào hầm TBM lớn hơn (trong máy EPB, việc bổ sung chất tạo bọt trong mặt trước của máy là cần thiết để cho phép đào đất mịn). Máy cắt mặt đất bằng bánh xe cắt được thiết kế đặc biệt cho địa chất của dự án sau đó vật liệu được chuyển bằng vít tải nhỏ thành các toa xe sau đó được kéo ra khỏi hầm bằng tời. Bản thân đường hầm được xây dựng bằng cách kết nối các ống bê tông dài 3m với đường kính bên trong cuối cùng là 1,5m (đây có lẽ là đường kính nhỏ nhất cho phép một phi công vào bên trong).

Để cho phép máy TBM đi lên phía trước và do thiếu không gian để lắp đặt thêm bên trong, các đoạn bê tông đúc sẵn được lắp đặt ở trục khởi động và được đẩy từ bên ngoài vào đầu đường hầm (và không phải từ bên trong như trong các máy TBM lớn hơn, nơi có nhiều không gian hơn). Các cơ sở bổ sung thường được lắp đặt ở phần dự phòng của các máy TBM lớn hơn vẫn nằm trong các TBM Micro bên ngoài: trục đẩy, máy bơm, bể chứa và các thiết bị chính khác vẫn nằm trong trục khởi động hoặc trong các thùng chứa riêng biệt trên bề mặt.

Sika® Foam TBM 101 FB được lựa chọn để tối ưu hóa quy trình thi công hầm TBM

Với sự hỗ trợ kỹ thuật tuyệt vời tại địa phương, Sika Argentina đã quản lý để cung cấp chất tạo bọt Sika® Foam TBM 101 FB (chất tạo bọt cho nền đất có độ thẩm thấu cao đến thấp, polyme cải tiến) tối ưu hóa việc tiêu thụ so với các đối thủ cạnh tranh khác, điều hòa tốt hơn nền đất đào và cho phép đào trơn tru và liên tục với tốc độ TBM trên 100mm / phút, giảm số lượng toa xe cần thiết để loại bỏ vật liệu từ phía trước của đường hầm và hơn nữa đảm bảo hiệu suất của xung quanh Mỗi ngày đào được 30-40m.

Ngày nay, chúng được sử dụng rộng rãi để xây dựng nhiều km cơ sở hạ tầng ngầm trên toàn thế giới. Microtunneling là một giải pháp thay thế nhanh chóng cho các hệ thống lắp đặt đường ống thông thường, vì nó là một phương pháp doa và lắp đặt đường ống hoàn toàn tự động mà không cần phải xáo trộn bề mặt.

Các máy đào hầm mini TBM siêu nhỏ có đường kính từ vài cm đến 4 mét. Chúng thường được sử dụng để khai quật nhiều cơ sở tiện ích quan trọng như nước ngọt, nước thải, dầu, khí đốt, thông tin liên lạc và điện.

Các dự án có khoan ngầm TBM vi mô không yêu cầu công việc đào rãnh. Đây là một kỹ thuật đặc biệt thích hợp để giảm thiểu sự gián đoạn trong các khu vực đông dân cư, vượt qua các vùng địa chất khó khăn, xuyên qua mặt đất có mực nước cao, dưới sông hoặc nói chung là vượt qua các chướng ngại vật nơi hạn chế xây dựng. Việc sử dụng các máy khoan đường siêu nhỏ ngày càng tăng, đặc biệt vì nó ít ảnh hưởng đến môi trường hơn so với các phương pháp đào đất truyền thống.

Microtunneling là một phương pháp đào nhanh liên tục với mức gián đoạn tối thiểu. Các cân nhắc của dự án đường hầm siêu nhỏ

Các thông số chính cần được xem xét khi lập kế hoạch dự án đường hầm siêu nhỏ bao gồm:

• Kích thước của đường hầm
• Chiều dài căn chỉnh
• Vị trí và độ sâu của trục
• Các điểm vào và ra

Địa chất nước ngầm (ngay cả những địa chất phức tạp nhất có thể được đào trên khoảng cách xa, tùy thuộc vào công nghệ đã chọn) ở đây chủ yếu là hai loại máy đào vi sinh khác nhau - máy tạo bùn và máy cân bằng áp suất đất (EPB). Có thể khai quật với hầu hết các điều kiện mặt đất bao gồm phù sa, đất sét, cát, sỏi và thậm chí cả đá cứng.

Máy tạo bùn bơm dung dịch khoan bentonit vào bề mặt để giảm cặn lắng trên bề mặt. Trong máy nén bùn, đất đào được trộn với huyền phù và được bơm ra khỏi đường hầm đến một nhà máy tách. Loại máy này được sử dụng chủ yếu cho đất phù sa và đất kết dính và cũng có thể được sử dụng trong sỏi và đá.

Máy EPB không cần phun dung dịch bentonite trong quá trình đào nhưng yêu cầu điều hòa mặt đất, sử dụng chất tạo bọt và đôi khi là polyme, trước khi loại bỏ bằng băng tải vít. Trong các máy EPB, đất đào được gom lại trong một khoang và vận chuyển ra khỏi đường hầm chủ yếu bằng các toa xe được kéo bằng tời, các đoàn tàu ngắn hoặc được bơm bằng máy bơm chất dày. Máy khoan đường hầm vi mô này chủ yếu được sử dụng trong đất kết dính.

Các sản phẩm của Sika cho đường hầm siêu nhỏ

1. Ống và đoạn bê tông

Ống và phân đoạn bê tông cho đường hầm phải được làm với chất lượng cao và không có khuyết tật bề mặt. Bê tông thường được yêu cầu phải có cường độ sớm cao để sản xuất nhanh và tăng độ bền để kéo dài tuổi thọ.

ViscoCrete® là phụ gia siêu dẻo giúp cải thiện khả năng làm việc của bê tông và tăng cường độ bê tông, trong khi SikaRapid® được sử dụng để kiểm soát quá trình đông cứng và đông kết.

Các chất giải phóng Sika® Separol® được sử dụng để đảm bảo dễ dàng tháo dỡ và cải thiện bề mặt bê tông.

Trong những trường hợp cụ thể, khi có các tác nhân xâm thực trong lòng đất có thể tấn công bê tông, hệ thống sơn Sikagard® cung cấp mức độ bảo vệ bê tông cao hơn.

2. Niêm phong các phân đoạn

Gioăng cách nước được sử dụng để bịt kín các khe hở giữa các phân đoạn bê tông và thép.

SikaSwell® P là dải ưa nước trương nở khi tiếp xúc với nước và bịt kín khe hở để ngăn nước xâm nhập theo yêu cầu về áp suất làm việc, kích thước khe hở và độ bền.

3. Polyme

Polyme có thể thay đổi các đặc tính của nền đất được đào. Polyme được phát triển đặc biệt để giảm độ bám dính của mặt đất trên bề mặt thép, giảm sự phân tách trong buồng trộn và giúp phân loại trong nhà máy tách.

4. Tiêm

Trước khi công việc đào bắt đầu, có thể cần phải cải thiện tình trạng của nền đất để tránh nước ngầm xâm nhập vào trục, do máy xuyên qua vòng đệm. Trong những trường hợp cụ thể, có thể cần ổn định nền đất để tránh hiện tượng lún bề mặt.

5. Chất bịt kín

Thay vì lắp đặt các đường ống cho đường kính lớn, các đoạn bê tông lót được cố định bên trong đường hầm để tạo thành các vòng.

Chất bịt kín đuôi được bơm vào giữa các hàng chổi trong khoảng trống giữa da đuôi và các phân đoạn lớp lót để ngăn nước, đất hoặc vữa lấp đầy xâm nhập vào máy.

6. Bọt

Không phải tất cả mặt đất đều lý tưởng để đào bằng máy đào hầm mini TBM EPB siêu nhỏ. Chất tạo bọt đôi khi cần thiết để điều hòa mặt đất phía trước máy để đạt được tỷ lệ ứng trước tốt hơn.

Chất tạo bọt được phát triển đặc biệt để đáp ứng các yêu cầu khác nhau trong quá trình đào, giúp các máy siêu nhỏ EPB đào xuyên qua mặt đất dễ dàng hơn.

Xem thêm dịch vụ khoan ngầm