Công trình ngầm

Công nghệ khoan ngầm có định hướng CÔNG TRÌNH NGẦM VÀ KHÔNG GIAN NGẦM Không gian ngầm là không gian được tạo ra hay sử dụng dưới ngầm (Space created or used underground).Không gian ngầm là một khái niệm quen thuộc hơn xét về mặt công nghiệp và cuộc sống của chúng ta, hơn là không gian vũ trụ và không gian đại dương. Để thúc đẩy sự sử dụng rộng rãi “địa không gian” này, điều không thể thiếu được là phải có sự phát triển công nghệ trên một phổ rộng các lĩnh vực.Không gian ngầm có thể bao gồm các thành tố sau:- Hầm tiện ích công cộng chung- Hầm cáp điện ngầm- Hệ thống thoát nước thải bằng hầm sâu- Thành phố ngầm (khu thương mại, nhà thờ, thư viện, nhà hát…)- Hệ thống tàu điện ngầm- Đường ô tô cao tốc ngầm- Bể bơi ngầm- Tổ hợp hang ngầm lớn- Công trình quốc phòng ngầm- V.v…Thế kỷ 20 vừa qua, các nhà chọc trời đã ghi dấu tầm cao phát triển và nhu cầu ngày càng tăng mạnh về diện tích đất của một quốc gia.Hệ quả là, đi xuống ngầm đã trở thành một câu trả lời tối quan trọng cho việc tạo ra nhiều không gian hơn trong các đô thị lớn trên toàn thế giới. Thiết bị thông hầm TBM của Herrenknecht (Ảnh: toolmonger)Thiết bị TBM đường kính 15,23 m được thi công trên công trường xây dựng tuyến đường M30 (Ảnh: bauforum24) Thiết bị thông hầm (TBM) của hãng Robbins (Ảnh: therobbinscompany)1.TBM – công nghệ khoan hầm toàn tiết diệnLĩnh vực khoan hầm đã có một lịch sử phát triển lâu đời, và vào những năm cuối thế kỷ 20 công nghệ thi công hầm đã có một bước phát triển nhảy vọt khi máy khoan hầm toàn tiết diện TBM (Tunnel Boring Machine) ra đời và được sử dụng rộng rãi.TBM không còn là một thiết bị đơn lẻ mà thực sự có thể ví như một công xưởng sản xuất. Thiết bị TBM loại nhỏ có đường kính 5m có tổng trọng lượng lên tới 720 tấn và có tổng chiều dài 140m. Máy khoan TBM lớn nhất được chế tạo năm 2005 có đường kính lên đến 15m được sử dụng cho dự án ngầm ở Marid ( Tây Ban Nha)Một tổ hợp thiết bị TBM bao gồm:Đầu cắt : là một đĩa tròn trên đó gắn các hộp dao cắt và gầu đào, tốc độ quay của đầu cắt thường khoảng 6-10 vòng/phút. Khi đĩa tròn quay, các hộp dao sẽ tiến hành cắt vụn đất đá, sau đó gầu đào sẽ múc đất đá vụn đổ vào máng trượt sau máy và đưa ra ngoài bằng thiết bị vận chuyểnThiết bị vận chuyển : thông thường là hệ băng tải kết hợp xe goòng. Đất đá vụn từ máng trượt đổ vào băng tải rồi chuyển lên các xe goòng để đưa ra khỏi đường hầm.Khung máy : là kết cấu thép chịu lực, các thiết bị đều được lắp đặt trên khung máyThiết bị di chuyển máy : Là hệ thống các xi lanh thuỷ lực cỡ lớn. Khi máy di chuyển, các chân đỡ máy co vào, xi lanh thuỷ lực tỳ vào thành vỏ hầm phía sau đẩy toàn bộ máy tiến về phía trước.Nguồn động lực : bao gồm nhiều động cơ điện có công suất lớn cung cấp năng lượng cho các cơ cấu khác nhau của máyThiết bị nâng : ở phía sau khung máy. Sau khi máy tiến lên phía trước, thiết bị này sẽ tiến hành lắp vỏ hầm ngay sau đóThiết bị điều khiển : đặt trong buồng lái ở trung tâm của máy sẽ điều khiển tất cả các chức năng bao gồm cả tốc độ và hướng đào. Các camera sẽ cung cấp đầy đủ cho người lái tình hình hoạt động của máy.Thiết bị phụ : Cung cấp nước, khí nén, chiếu sáng … cho tổ hợp máy TBMNgoài ra, do điều kiện địa chất thường thay đổi đột ngột nên phía trước đầu cắt thường có một thiết bị khoan dò tiến hành khoan trước để người điều khiển có đầy đủ thông tin về điều kiện địa chất trước khi điều khiển máy khoan TBM làm việcKhoan hầm toàn tiết diện sử dụng thiết bị TBM mang lại hiệu quả cao, đáp ứng được các yêu cầu về môi trường và đảm bảo an toàn cho công nhân. Khi sử dụng thiết bị TBM sẽ tiết kệm hơn các phương pháp khoan nổ thông thường cả về thời gian lẫn chi phí.Đặc biệt TBM không làm phá vỡ cấu trúc lớp đất xung quanh nên có thể sử dụng lớp đất này kết hợp với vỏ hầm để tăng khả năng chịu lực. Chính vì vậy máy khoan TBM rất thích hợp cho thi công các hầm theo phương pháp áo mới NATM.Tuy nhiên, giá thành một tổ hợp máy TBM là không rẻ, và di chuyển máy giữa các công trình gặp nhiều khó khăn do kích thước máy quá lớn