Kỹ thuật Thi công hầm và công trình ngầm: Phần 2

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

365
lượt xem 144
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Quyển Tài liệu gồm 9 chương: Chương 1 Những khái niệm chung, chương 2 Phương pháp thi công đường hầm vùng núi và NATM, chương 3 Thi công bằng máy đào tiết diện, chương 4 Thi công hầm chôn nông, chương 5 Thi công bằng khiên, chương 6 Thi công hạ từng đường hầm, chương 7 Thi công vùng địa chất đặc biệt, chương 8 Khí nén, điện nước và thông gió chống bụi, chương 9 Tổ chức và quản lý thi công. Phụ lục trình bày một số loại máy và hình ảnh thi công hầm. Phần 2 sau đây gồm nội dung chương 5 trở đi. Mời các bạn tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật Thi công hầm và công trình ngầm: Phần 2

Chương 5 THI CÔNG BẰNG KHIÊN 5.1. GIỚI THIỆU CHUNG T hi công bằng khiên (Shield M ethod) là phương pháp thi công cơ giới dùng khiên đào đường hầm ngầm dưới mặt đất. Khiên (shield) là một loại kết cấu ống thép hoạt động dưới sự che chống áp lực địa tầng lại có thể hoạt động tién lên trong địa tầng. Đ oạn đầu ống có thiết bị che chống và đào đất, đoạn giữa của ống được lắp các kích đẩy cho m áy tiến lên, đuôi của ống có thể lắp các ống bê tông vỏ hầm đúc sẵn hoặc các vành thép để đ ổ bê tông vỏ hầm. M ỗi lần khiên tiến lên cự ly một vòng, thì sẽ lắp đặt (hoặc đổ tại chỗ) m ột vòng vỏ hầm dưới sự che chống của khiên, đồng thời người ta sẽ ép vữa xi măng cát vào khe hở đằng sau lưng các vòng bê tông đ ể đề phòng hầm và mặt đất lún xuống. Phản lực đẩy khiên tiến lên do vòng bê tông vỏ hầm chịu đựng. Trước lúc thi công bằng khiên cần xây dựng một giếng đứng, lắp ráp khiên cũng tại giếng đứng, đất đá do khiên đào xong được đưa qua giếng đứng ra ngoài m ặt đất. Công nghệ thi công bằng khiên xem hình 5.1. Hình 5.1. Sơ đồ thi công b ằ n g k h iê n 1. K h iê n . 2. K ích củ a khiên; 3. M ạn g lưới ô v u ô n g trước mặt khiên-. 4 . M âm q u a y đư a đ ất đ á ra; 5. B ăn g vận tải đ ất đá ra; 6. M áy lắp ráp các phiến ống; 7. Phiến ống. 8. B o m p h u n vữa; 9. L ỗ phun vữa; 10. M áy c h ở đất đá ra; 12. P h u n vữa vào khe h ở sau đuôi khiên; 13. C á c p h iế n ống đ ự trữ sau k h iê n ; 14; G iế n e đứng. 235
Ỷ nghĩ thi công bằng khiên lần đầu tiên trên thế giới do công trình sư người Pháp Bru nel đề xuất vào năm 1818 xuất phát từ hình tượng con m ọt đục gỗ trên tàu thuyền. N ăm 1825 đ ế a 1843, B runei lần đầu tiên xây dựng dưới sông T ham es ở London m ột đường hầm thi công b ă n g khiên lần đầu tiên trên thế giới, dài toàn bộ 458m, khiên hình chữ nhật mặt cắt 6,8m X 11,4m. Năm 1869 B arlow , người A nh lần đầu tiên đã dùng khiên tròn xây dựng thành công dường hầm đường kính ngoài (Ị)2,2 lm dưới đáy sông Tham es. Ồng G reathead (người A nh) đã tổ n g họp đặc điểm kỹ thuật thi công bằng khiên và bằng khí nén trong quá khứ, đề xuất công n g h ệ thi công bằng khiên dùng khí nén tương đối hoàn chỉnh và lần đầu tiên sáng tạo ra phưc.rng pháp thi công phun vữa có áp lực vào khe hở ngoại vi vỏ hầm bằng cách lắp m ột thiét bị p h u n vữa có áp lực vào đuôi của khiên. Sáng kiến đó đã có tác dụng thúc đẩy phương pháp thi c ô n g bằng khiên phát triển rất m ạnh. N ăm 1874 người ta đã ứng dụng phương p háp khiên có khí mén vào xây dựng thành công đường hầm với đường kính trong là 3 ,12m tại tuyến m êtrô phía n.am London trong địa tầng đất sét và cát có chứa nước. T ừ năm 1880 đến năm 1890 dưới một con sông giữa nước M ỹ và C anada đã xây dựng r .lột đường hầm m êtrô dưới đáy sông, đường kính 6,4m , dài hơn 1.800m bằng phương pháp khiiên. V ào đầu thế kỷ 20, phương pháp thi công bằng khiên đã được đẩy m ạnh tại các nước M ỹ , Anh, Đức, Liên Xô, Pháp, chỉ trong thập kỷ 30 -ỉ- 40 tại các nước ấy đã sử dụng khiên xây d ự n g nhiều tuyến đường hầm m êtrô, đường hầm ô tô qua sông với đường kính tư 3,Om -ỉ- 9 ,5 n , chỉ riêng thành phố New Y ork người ta dã dùng phương pháp thi công bằng khiên có khí nén >xây dựng thành công 19 tuyến đường hầm quan trọng duúi đáy sông, dùng cho đuờng ô tô, dường sắt và khí đốt. T ừ những năm của thập kỷ 60 của thế kỷ XX, phương pháp thi công bằng khiên ỞN hật Bản phát triển rất nhanh, phần lớn ngoài việc dùng cho thi công đường m êtrô ngầm tror.g (Các thành phố, còn được ứng dựng rộng rãi trong thi công các loại đường ống phục vụ côn g tn ìn h t h ị c h ín h . D o đ ó đ ã n g h iê n c ứ u s á n g c h ế ra n h iè u k iể u k h iê n m ớ i, n h ư : k h iê n v ớ i k h í nén (CỤC bộ, khiên có thể nén nước và bùn, và khiên có thể cân bằng áp lực đất v.v... để thích ứng \ới thi công trong các loại địa tầng. C ăn cứ theo thống kê của N hật B ản có hơn 2000 chiếc thitên, trong đó 90% dùng để xây dựng các loại đường hầm phục vụ công trình thị chính m à chủ \yếu là đường hầm dẫn nước. Đ ồng thời về thiết bị đồng bộ và quản lý kỹ thuật thi công bằng chiiên cũng rất phát triển. Ở Trung Quốc: Trong thời gian kế hoạch 5 năm lần thứ nhất tại m ỏ than Phụ Tân D ong Bắc đã dùng khiên đường kính 2,6m xây dựng đường hầm thoát nước. N ăm 1957, ở B ắcK .inh trong công trình đường ống nước cũng đã dùng cấc khiên đường kính 2,Om và 2,6m . Ni ăm 1963, ở Thượng H ải bắt đầu thí nghiệm công trình đường hầm bằng khiên đường kính4,.2m trong tầng đất m ềm yếu kỷ th ứ 4 có nước. Khiên được lái bằng tay, có 16 kích, tổng lực dẩ\y là 1,96 X 104 k N , m ặ t trư ớ c c ó k í c h c h e c h ố n g , v ỏ h ầ m b ằ n g c á c p h iế n ố n g b ộ p h ậ n c ó sư cn -v ớ i 236
m ột tầng phòng nước, và dùng nhựa đường lẫn keo tổng hợp làm vật liệu xảm các mối nối để phòng nước. Trong khi thi công đã thí nghiệm phương pháp hạ nước ngầm và phương pháp khí nén làm biện pháp bổ trợ làm khô địa tầng. N ăm 1965 lại dùng hai khiên đường kính 5,8m tổng lực đẩy là 3,724 X 104 kN , tiến hành thí n g h iệm trong tầng đất sét lẫn b ù n với lớp đất p hủ dày khoảng I2 m , dùng khí nén đẩy (khí nén áp lực là 8,82 X 104 Pa-Ỉ- 1 1,76 X 104P a) đã xây dựng hai đường hầm thí nghiệm. Năm 1967 đến 1969, đã dùng khiên đường kính 10,2m với phiến ông bê tông cốt thép m ột tầng xây dựng thành công con đường hầm vượt sông H oàng Phố số một. khiên hoạt động trong tầng đất sét lẫn bùn và cát mịn nằm sâu dưới m ặt đất 17-ỉ-30m. Năm 1984, Thượng Hải chế tạo khiên đường kính 11,32m xây dựng thành công đường ô tô ngầm dưới đáy sông phía Đông đường H oàng Phố Giang - Diên An. T ừ thập kỷ 70 trở lại dày Thượng Hải, Bắc Kinh, Giang Tô, Triết G iang, Phúc Kiến và m ột số địa phương khác đã dùng các loại khiên khác nhau xây dựng các loại đường hầm có công dụng khác nhau. Chỉ riêng Thượng Hải đã dùng khiên thi công dọc b ờ sông Trường G iang và vùng b ờ biển 6 tuyền đường hầm thoát nước và dẫn nước có đường kính 4,3m. Ngoài ra, Thượng Hải, Q uảng Châu cùng m ột số địa phương khác đã dùng khiên xây dựng đường hầm m êtrô, đường hầm ngầm , ví như tuyến mêtrô số 1 Thượng Hải dài 14,87 kxn đã dùng 7 chiếc khiên thi công; tuyến m êtrô số 1 Quảng Châu đã dùng 3 chiếc khiên thi công 6 đoạn mêtrô. ở Việt Nam ta,trong thời gian tới sẽ thi công hầm ngầm đuờng bộ chui dưới sông Sài Gòn cũng sẽ phải dùng khiên. Như vậy, tuỳ theo sự phát triển kinh té của mỗi nước, nhất là sự phát triển xây dựng đô thị thì việc ứng dụng phương pháp thi công bằng khiên có tiền đồ phát triển rộng lớn. Phương pháp thi công bằng khiên được phát triển nhanh ở các nuớc chủ yếu vì nó có các ưu điểm sau đây: 1. Dưới sự che chống của khiên có thể đào và xây vỏ một cách an toàn. 2. Tốc độ thi công nhanh. Toàn bộ quá trình hoạt động của khiên như: đào, đưa đất đá ra, lắp ráp vỏ hầm v.v... có thể cơ giới hoả, tự động hoá, cường độ lao động nhẹ đi. 3. Khi thi công, không ảnh hưởng giao thông và công trình trên m ặt đất, xuyên qua sông không ảnh hưởng giao thông thuỷ. 4. Trong thi công không bị ảnh hưởng thời tiết, gió mưa, khí hậu, b. Trong thi công không gây tiếng ồn và chấn động, không cản trở môi trường xung quanh. 6. Xây dụng trong đường hầm dài trong vùng đất mềm yếu ngậm nước, hoặc ở dưới sâu luôn luôn có tính ưu việt về mặt kỹ thuật và kinh té, vì thế phương pháp thi công bằng khiên thích hợp nhất là xây dựng đường hầm trong địa tầng rời rạc, m ềm yếu và có nước, xây dựng dường hàm dưới đáy sông, trong thành phố (xây dựng mêtrô) và các loại công trình đô thị khác.
Phương pháp thi công bằng khiên thích họp với đường hầm dài, (có m ột số tài liệu cho biết thi công các đường hầm ngắn hơn 750m thì không kinh tế). Bởi vì, khiên là m ột ỉoại cơ giới rất đắt, có tính chuyên dụng rất cao, mỗi loại thích họp với đièu kiện thuỷ văn, địa chất, kích thuớc m ặt kết cấu riêng đã được thiết kế chế tạo đặc biệt, nói chung không thể thay đổi sử dụng một cách giản đơn vào công trình đường hầm khác. Ngoài ra, nếu đuờng hầm có bản kính cong quá nhỏ hoặc lớp đât phú trên hằm quá nông thì gặp rất nhiều khó khăn. Đường hầm dưới đáy nước, nếu gặp lóp phủ quá nông thi công sẽ không an toàn. Khi thi công bằng khiên nếu dùng phương pháp hoàn toàn khí nén đê làm khô và ổn định địa tầng, thì yêu cầu bảo hộ đối vói lao động phải rất cao. Khi thi công băng khiên rất khó tránh lún trong lóp đất phía trên, nhất là chỗ tầng đất m ềm yếu lại có nước, khi lắp vỏ hầm phái chú ý phun vữa vào sau lưng vỏ hầm, yêu cầu đó rất cao. Nhũng khuyết điếm nói trên tron 2 thi công băng khiên đang được nghiên cứu khắc phục. Từ năm 1818 (lần đầu tiên Brunei đè xuất thi công bằng khiên) đến nay đã 186 năm trôi qua, các nước trẽn ihế giới đã nghiên cứu chế tạo hàng m ấy nghìn cái khiên, phương pháp thi côns bằng khiên đã được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng công trình ngầm ở c á c đô thị: đõ có đường hầm dẫn nước bậc trên bậc dưới, đường ngầm dùng cho điện và cáp điện, đường ngầm cho thuỷ lợi. cấp nước, đường hầm ngầm cho m êtrô, đường hầm ngầm dưới dáy sông cho đ ư ờ n g ô tô V V... Trong tống số đường hầm ngầm thi công bằng phương pháp khiên ở các nước khoảng 70% dược xây dựng cho dẫn nước bậc trên bậc duới, 30% dùng cho m êtrô và đường ô tô. Hiện nay đường hầm ngầm dưới đáy sông được xây dựng bằng phuơng pháp khiên ở trên thế giới đã có hơn 20 tuyến, và sự nghiệp phát triển giao thông đường bộ, đuờng hầm ngầm ô tô dưới đáy sông được xây dựng hang phương pháp khiên ở các nước sẽ ngày m ột tăng lên. 5.2. PHÂN LOAI VA CẤU TẠO K H IÊN 5.2.1. Phân loại khiên Khiên là mội loại cơ giới thi công cỡ lớn đào các đường hầm ngầm có nhiều chức năng tập trung thống nhất như đào. che chống, làm vỏ hầm. Loại máy này chủ yếu dùng cho thi công đường hầm có địa tầng mềm yếu, phức tạp. Khiên có nhiều loại, có thể dựa vào hình dạng mặt cắt của khiên, vào phương thức đào, vào cấu tạo bộ phận trước của khiên và dựa vào phương thức thoát nước cùng ổn định mặt đào để phân loại. Dựa vào hình dạng mặt cắt khiên: có thể ch ia thành 4 loại khiên: khiên tròn, khiên hình nón, khiên hình chữ nhật và khiên hình m óng ngựa. D o khiên hình tròn có thể chống lại áp lực đất và áp lực nước tương đối tốt, lắp ráp vỏ hầm tương đối giản tiện, có thể dùng cấu kiện thông dụng, dễ thay thế, vì thế được dùng tương đối rộng rãi. Dựa theo cách đào đất khác nhau: có thể chia khiên ra làm 3 loại: loại đào thủ công, loại đào bán cơ giới, và loại đào cơ giới hoá toàn bộ. 238
Dựa vào cấu tạo bộ phận trước: chia khiên ra làm hai loại: loại ngực trần và loại ngực bịt. Dựa vào phương thức thoát nước ngầm và ổn định mặt đào khác nhau mà chia khiên ra các loại: loại hạ nuớc ngầm thủ công bằng giếng kim, loại nén bùn và nước, loại cân băng áp lực đất không dùng khí nén, loại dùng khỉ nén cục bộ, loại khiên dùng toàn bộ khí nén v.v... Theo đà phát triển của đường hầm và công trình ngầm các loại khiên cơ giới càng ngày càng nhiều, tính thích dụng càng thêm rộng rãi, đê tiến lên một bước tìm hiểu tính năng và tính thích dụng của khiên, có thể lập bảng và phân tích như sau (bảng 5.1): Bảng 5.1 Phương L o ại T ên của Đ ịa tầ n g Biện p h á p ổn đ ịn h m ặ t đào G hi chú th ứ c đ à o c ấ u tạo khiên ỉh íe h ứ ng Khiên phổ Kích che chống bầng tấm Địa tầng ôn định Với sự hỗ trợ thông chắn tạm thời hoặc m ềm yếu c ủ a khí nén, đêu được hạ nước ngầm Ngực Khiên có mái Chia mặt đào ra mấy lórp lợi bang giếng trần che dụng góc nghỉ cùa cát và ma Đ ắt cái kim thủ công Đ ào sát mái che và biện phảp bằng gia cố địa thủ Khiên có lưới Lợi dụng ma sát giữa đất và Bùn sél tầng khác công ô vuông lưới ô vuông cứng Khiên nửa Tấm chắn có lỗ cục bộ, đua vào Đắt sét m ềm nặn Ngực dập ẻp kich đấy cất tự nhiên lọt vào được kín Khiên dập ép Tấm chắn trước không có lổ, .£ , / 7 s Bùn toàn bộ đầt không lot vào Khiên có gầu Khiên có lắp gầu đào nghịch Đất cúng chắc, Đ ào Ngực nghịch điều khiển bằng tay !CÓ tự ổn định Biện pháp bô nửa cơ trân Khiên quay Khiên điều khiên băng tay có trợ giới Đ á mêm vòng lắp máy đào đá m ềm Khiên có mâm M âm một dao cộng thêm tam Đá m ềm Ngực dao quay lắp nhiều dao Biện pháp bô trần Khiên có cắm Kích đẩy tấm chắn giữ đất T ang đât cứng trợ dao Khiên dùng Giữa tấm chắn m ật và tắm T ang ngậm nước K hông cần khí nén cục bộ ngăn có gia khí nén biện phấp bô Đ ào trợ toàn Khiên nén Giữa tấm chắn mặt và tắm Tâng lũ tích, tầng bộ bùn và nước ngăn có khí nén bùn và nước xung tích có chứa bằng nước cơ Ngực giới Khiên cân Bảo đàm cân bằng giữa áp lực kín bang áp lực sản sinh của đất cát giữa tam Biện phấp bô Bủn. bùn lần cát đất chắn mặt và tấm ngăn và áp lục trợ địa tang chỗ đào Khiên có Tấm chắn mặt có mạng lưới ô mạng lưới ô vuông, khối đất đi qua mạng Bùn vuông lưới ô vuông dồn vào khiên :-3 9
5.2.2. C ấu tạo máy móc của khiên 1. Khiên đào bằng thủ công K hiên đào bằng thủ công là hình thức cơ bản nhất của khiên, phần lớn được dùng để đào trong tầng đất cơ bản có thể tự ổn định được. C hủ yếu là năm bộ phận gộp lại: vỏ khiên, kết cấu che chống, cơ cấu đẩy, cơ cấu lắp ráp và các thiết bị phụ thuộc khác (hình 5.3). a. Vỏ khiên Vỏ khiên là loại vỏ hình tròn do các tấm thép hàn Hình 5.2. V ỏ k h iê n lại do ba bộ phận tạo thành: vòng m iệng cắt, vòng che 1. V ò n g m iệ n g c ắ t ; 2. V ò n g c h e c h ố n g ; chống và đuôi khiên (hình 5.2). 3. V ò n g đ u ô i; 4. S ư ờ n g ia c ố ; 5. S ư ờ n g ia cố h ìn h v ò n g - Vòng miệng cắt: V òng m iệng cắt là bộ phận phía trước của khiên có lắp lưỡi dao, khi thi công có th ể xén vào trong đất. Lưỡi dao làm bằng thép cứng chịu được mài m òn có sườn tăng cường và được ché tạo hình vát, do đó giảm được lực cản khi xén đất. Trong địa tầng ổn định chiều dài vòng m iệng cắt phía trên và phía dưới bằng nhau. Khi đào địa tầng không thể tự ổn định được (như bùn, cát chảy) bộ phận trên của vòng cắt dài hon bộ phận dưới, bộ phận dài trên đó được gọi là diềm trước, để che chắn cho công nhân được an toàn khi đào đất. C ó loại khiên được trang bị diềm trước có kích đièu khiển có thể đua dài ra đằng trước, để tăng thêm chiều dài che chắn. Nói chung vòng m iệng cắt không nên quá dài, nếu không tính ổn định của khiên sẽ kém đi và tăng thêm lực cản tiến lên của khiên. - V òng che chống: Vòng che chống nằm ở bộ phận giữa của khiên là bộ phận chịu lực chủ yếu củ a khiên. V òng này do vỏ ngoài, sườn gia cố hình vòng và sườn gia số hướng dọc lắp ghép lại. Sườn gia cố hình vòng được hàn ở hai đầu vòng che chống, sườn gia cố hướng dọc được hàn giữa sườn gia cố hình vòng. Các kích của khiên sẽ được bố trí trong khoảng này và sẽ dùng lục đẩy chuyển cho vỏ khiên. Đe tăng thêm độ cứng cho khiên cần gia cố vòng che chống. T rong vòng che chống bố trí các tấm ngăn hướng đứng và hướng ngang hình thành giá ngăn ô vuông. Trên tấm ngăn hai tầng ngang bố trí sàn công tác. - Đuôi khiên: Đ uôi khiên nằm ở bộ phận sau của khiên, do vỏ ngoài hình vòng và thiết bị bịt kín lắp ráp phía bên trong lắp lại m à thành. Tác dụng của nó là che chống chu vi hầm đề phòng nước ngầm và vật liệu vữa lọt vào trong hầm do khiên đã đào. Đ ồng thời cũng là nơi tiến hành lắp ráp vỏ hầm. Vỏ ngoài hình vòng của đuôi khiên đều được chế tạo băng các tấm thép hình m ỏng cường độ cao, nhằm giảm thiểu khe hở hình vòng m à khiên để lại sau khi tiến lên phía trước. 240
Hình 5.3. K h iê n đ à o b ằ n g th ủ c ô n g khiên : 2. K ích c ủ a m ui trư ớc; 3. M ui Ưước th áo lắp đư ợc; 4. Sàn c ô n g tác; 5. s ằ n cô n g tác th áo lắp đư ợc; 6. T ấm c h e ch ố n g ; 7. K ích ch h ó n g ; 8. K ích c ủ a k h iên ; 9. C án h tay nâng; 10. T h iết bị bịt kín sa u đ u ô i; 11. D ầm ngăn hình c h ữ tỉnh (#); 12. M iện g c ắt hình dùi.
V ật liệu bịt kín ở đuôi khiên, thường được lắp ráp tại tấm thép sau đuôi khiên và tại mặt ngoài phiến ống. N goài tác dụng có thể ngăn vữa phun và nước ngầm lọt vào khiên ra, trong phía sau của khiên nén bùn và nước cùng khiên cân bằng áp lực đất nói trên còn có tác dụng như vữa bùn giữ áp lực cho bản thân khiên. Đe nâng cao tính bịt kín, có khi cần lắp mấy đoạn vật liệu bịt kín. Số đoạn cần lắp ghép, phải dựa vào đường kính ngoài của khiên. Điều kiện địa chất và vật liệu bịt kín cần thay mới khi thi công cùng một số điều kiện khác để quyết định. Vật liệu bịt kín có: cao su, nhựa tổng họp, đồng, thép không gỉ hoặc vật liệu do chúng hợp lại. H ình dạng vật liệu có hình tấm , hình bàn chải v.v... Tuổi thọ của vật liệu tuỳ theo chất lượng, cấu tạo m à định, ngoài ra còn liên quan đến chất lượng ống và độ chính xác lắp ghép vỏ hầm. T hiết bị bịt kín đuôi khiên của loại khiên đào bằng thủ công, phần lớn dùng kết cấu thiết bị bịt kín hai cấp (hình 5.4). 3 4 Hình 5.4. Thiết bị bịt kín sau đuôi khiên 1, P h iế n ố n g v ỏ h ầm ; 2. Đ uôi k h iên ; 3. T ấm thép; 4. C a o su tổ n g hợp; 5. C a o su c lo ro p re n ; 6. K eo bọt; 7. C ao su andehil a m m o n iu m . b. K ết cấu che chống Kết cấu che chống nói chung do mui phía truớc thảo lắp đuợc, sàn công tác tháo lắp đuợc và tấm chắn phòng hộ lắp ghép lại mà thành. - M ui trước tháo lắp được Mui trước tháo lắp được do nhièu tấm hình quạt ghép lại, nằm ư o n g rãnh truợt v à đường bánh xe trượt trên đỉnh vòm vòng miệng cắt đoạn cuối nói với m ột đầu kích, m ột đầu khác của kích được cố định trên tấm ngăn ngang của bộ phận sau vòng che chống. Khi kích duỗi ra phía trước đẩy mui trước đua ra phía trước, chiều dài đua ra bằng hành trình của kích. - Sàn công tác tháo lắp được Sàn công tác tháo lắp được được đặt trong hai lórp sàn công tác ngang, Đuôi đuợc nói với kích cố định trong sàn công tác. Khi kích duỗi ra, sàn tháo lắp dọc theo đường ray đặt trong sàn công tác chạy ra p hía trước, chiều dài đua ra bằng hành trình của kích. - Tấm chắn che chống: Tấm chắn che chống được cấu tạo bằng tấm chắn giá khang cùng kích chống đỡ liên kết
lại. Tấm chắn che chống được lắp ráp phía trước giá khung, kích chống đỡ m ột đầu được lắp trong giá khung còn m ột đầu được cố định trên tấm ngăn cách hình vòng của khiên (xem hình 5.2). Khi kích duỗi ra đẩy giá khung trượt trên gối đưa tấm chắn tiến lên phía trước, chiều dài đua ra băng hành trình của kích. Đào đến đâu che chống đến đó. Đê’ bảo đảm cho khiên trong quá trình đào không ảnh hưởng tác dụng che chắn, hành trình của kích che chống phải dài hơn hành trình kích của khiên khoảng lOOmm 300mm, c. C ơ cấu đẩy tiến lên C ơ cấu đẩy tiến lên chủ yếu do kích và thiết bị thuỷ lực của khiên lắp ghép lại. Kích của khiên được bố trí đồng đều xung quanh vòng chống, số lượng kích lực đẩy của mỗi kích phải dựa vào đường kính ngoài của khiên tổng lực để lớn hay bé, cấu tạo vỏ hầm , hình dạng m ặt cắt đường hàm và m ột số điều kiện khác để định. Gối tựa của kích khiên nói chung dùng hình thức liên kết bản lề với bộ phận cuối của kích, nhằm để cho lực đẩy có thể phân bố đồng đều trên m ặt vỏ hầm, nhất là khi thi công trong đoạn đường cong, gói tựa liên kết bản lề càng là điều cần thiết. Thiết bị thuỷ lực của cơ cấu đẩy tiến lên chủ yéu gồm: bơm thuỷ lục, m ô tơ khởi động, thiết bị điều khiển thao tác, thiết bị làm nguội dần và đường ống dẫn lắp ráp lại. Ngoài thiết bị điều khiển thao tác được lắp ráp tại vòng chống đỡ trên sàn công tác ra, các bộ phận khác đều được lắp trên chiếc xe đièu khiển bằng thuỷ lực ở đằng sau của khiên. d. C ơ cấu lắp ráp Cơ cấu lắp ráp là máy lắp ráp vỏ hầm, thiết bị chủ yếu của máy là cánh tay nâng chạy bằng thuỷ lực. Bình thường cánh tay nâng được lắp ráp phía sau của vòng che chống. Do không gian hạn chế nên trong loại khiên vừa và nhỏ cũng có loại được lắp ráp trên xe ở đằng sau khiên. C ánh tay nâng có thê chuyển động quay tròn, theo đường kính, lại có th ể chuyên động tiến lên lùi xuống theo đường tim của hầm, hoàn thành m ột cách chính xác các chuyển động ấy thì có thê lắp ráp đúng bu lông đã lắp sẵn trên các phiến ống vỏ hầm vào đúng lỗ bu lông của phién ống, nhằm đê cắm bu lông vào và xiết chặt lại. Máy lắp ráp vỏ hầm có 3 loại: loại hình vòng tròn, loại trục rỗng, loại giải bánh răng, trong dó máy hình vòng tròn được dùng nhiều nhất (hình 5.5). đ. Tliiết bị phụ thuộc Thiết bị phụ thuộc của khiên đào thủ công tương đối đơn giản, chủ yếu có: xe điều khiển thuỷ lực, xe chở thiết bị phun vữa, thoát nước và m áy duy trì hình tròn xoay. Mây duy trì hình tròn xoay bảo đảm cho vỏ hầm được lắp ráp vào vị trí chính xác, gồm ihiết bị điều chỉnh lắp đặt phần lớn hoạt động kiểu kích lên và duỗi ra (hình 5.6). Khi thi công khiên thủ công, quá trình công tác của máy như sau: 243
Hình 5.5. Máy lắp ráp hình vành tròn Hình 5.6. Máy duy trì hình tròn xoay 1. Mâm quay; 2. Bánh quay che chóng; 1. Tấm chắn đỉnh hình quạt; 3. Cánh tay co duỗi hướng đuờng kính; 2. Cánh tay chỗng đỡ; 3. Kích co duỗi; 4. Cánh tay co duỗi hướng dọc; 5. Cánh 4. Giá đỡ; 5. Kích trượt hướng dọc. tay nâng; 6. Móc cẩu; 7. Khối cân bang. M ở toàn bộ hoặc đại bộ phận các kích, dưới tác dụng của kích đẩy khiên sẽ tiến lên phía trước, vòng m iệng cắt cắm vào trong đất, nếu m ặt đào tự ổn định được thì thao tác cắt có thể tiến hành vói sự hỗ trợ của vòng m iệng cắt. Khi m ặt đào không tự ổn định được, có thê m ở kích cho diềm trước hoạt động và cắm vào trong tầng đất hoặc đong thời m ở các kích che chống cùng sàn tháo lắp nhất tề chống giữ m ặt đào, bảo đảm cho thao tác đào được tiến hành m ột cách bình thường. Các kích của khiên đua ra không ngừng lên phía trước, vòng m iệng cắt củ a khiên xén đất không ngừng, cho đến khi kích đã duỗi hết toàn bộ hành trình mới thôi, lúc ấy khiên đã di chuyển được m ột bề rộng của vòng vỏ hầm. Sau đó m áy lắp ráp tiến hành lắp ráp các phiến ống vỏ hầm và các thao tấc b ổ trợ khác, hoàn thành m ột tuần hoàn công tác. 2. Khiên nửa cơ giói Khiên nửa cơ giới là loại khiên được phát ti iển trên cơ sở của khiên thủ công. L oại này có thê giữ được các ưu điểm của khiên thủ công, có thể khắc phục được các khuyết điểm : lao động nặng nhọc và hiệu suất thấp, thay đổi lao động thủ công ở bộ phận dưới thành đào bằng cơ giới, giảm nhẹ cường độ lao động, nâng cao hiệu suất. C oi trọng điều kiện chất đất thích hợp ở hiện trường là điểm đầu tiên phải chú ý đê lựa chọn khiên thi công. Kết cấu chủ yéu của khiên nửa cơ giói như hình 5.7 đã thê hiện. Khiên nửa cơ giới chủ yếu được dùng cho mặt đào về c ơ bản có thể ổn định được và chỗ địa tầng không có nước. M áy có đặc điểm , kết cấu đơn giản, giá thành tương đối thấp. C ơ giới đào phần dưới dựa vào điều kiện khác nhau có thể dùng các loại m áy đào khác nhau (hình 5.8) và đặc điểm kỹ thuật của chúng như trong bảng 5.2. 244
Hình 5 .7 . K h iê n n ử a c ơ giớ i 1. V ỏ k h iên ; 2. K ích c ủ a m ui tháo lắp ở phía trư ớc; 3. M ui trước tháo lắ p đư ợ c; 4. S àn cô n g tác cố đ ịn h ; 5. S àn công tác tháo lắp; 6. T ấm ch ắn ch e ch ố n g ; 7. K ích c h e c h ố n g ; 8. M áy đ à o đ ấ t; 9. T âm g ạ t của m áy vận ch u y ển ; 10. K ích c ủ a k h iên; 11. C ơ c ấ u lắp g h é p vỏ hầm ; 12. T h iế t bị bịt kín sau đuôi. 3. Khiên nén bùn và nước. Khiên nén bùn và nước do vỏ khiên, cơ cấu tạo, cơ cấu đẩy tiến, c ơ cấu dẫn thoát vữa bùn, cơ cấu lắp ráp vỏ hầm, cơ cấu phụ thuộc v.v... lắp ghêp lại. Két cấu chủ yếu của máy như hình 5.9 thể hiện. Bảng 5.2. Đặc điểm kỹ thuật của mấy loại máy đào H ìn h th ứ c Đ ịa c h ấ t th íc h h ọ p Ư u điểm K h u y ế t đ iể m Kiêu mũi Đất sét lù tích 1. K hông xáo động vi nham D ung tích gầu đào dao Đất sẽt cửng 2. Nói chung có thể dùng tương đối bé Kiêu m ũi Đá m ềm máy bãng tải vận chuyển dao quay Kiêu Đất sét lũ tích C ó thể bừa D ung tích gầu đào >oan ốc Cát lẫn sét tương đối bế Cát hạt 1. D ung tích gầu xúc lớn D ễ xáo động vi K iểu xúc Cát 2. T ốc độ đào nhanh nham Đất sét lũ tích .... 245
a. Vỏ khiên Vỏ của khiên nén bùn và nước về cơ bản cũng tương tự vói vỏ khiên thủ công. K hông giống ở chỗ vòng m iệng cắt bằng và thẳng, m iệng vòng là m iệng cắt hình đùi. H ai đầu vòng che chống không có giá đỡ hình # (chữ tỉnh). T hiết bị bịt kín đuôi khiên là kết cấu b ịt kín nhiều cấp (hình 5.10). b) Hình 5.8. Máy đào dùng cho khiên nửa cơ giới a. Kiểu lưỡi dao; 2. Kiểu thùng xúc; 3. Kiểu xoắn ốc. b. C ơ cấu đào C ơ cấu đào có các bộ phận: m âm dao cắt gọt, phòng chứa bùn và nước, thiết bị trộn bùn nước, hệ thống bịt kín và che chống m âm dao, hệ thống khởi động và kéo m âm dao quay... lắp ghép lại. - M âm dao cắt gọt M âm dao cắt gọt, gồm: m âm dao, rãnh dao chính, rãnh dao phụ, dầm dao chính, dầm dao phụ, lưỡi dao cắt gọt, trống quay v.v... M ặt m âm dao có m ở các rãnh dao chính, rãnh dao phụ hình ria quạt, lưng m âm dao được hàn các sườn tăng cường theo hướng đường kính cùng hướng vòng tròn và đế hình tròn, đế hình tròn sẽ liên kết m âm dao, sóng dao thành m ột thể thống nhất. M iệng rãnh dao to hay nhỏ cùng với số lượng rãnh dao chính, phụ do các nhân tố: chất đất, lượng nước ngầm , tốc độ đào, 246
Hình 5.9. Khiên nén bùn và nước 1. Máy trộn ở bộ phận giữa; 2. Máy dao cắt gọt; 3. Bậc nhô ra cùa trống quay; 4. Máy trộn ở bộ phận dưới; 5. Khiên; 6 vữa bùn; 7. Mô tơ khởi động mâm dao; 8. Kích của khiên; 9. Cánh tay nâng; 10. Máy duy trì tròn xoay; 11. Bịt kín 12. Van; 13. Vòng vỏ hầm; 14. Thiết bị rót thuốc nước; 15. Bánh quaỵ chống đỡ; 16. Mâm quay; 17. Vòng răng của mâm phía trong; 18. Vòng răng của mâm dao cắt xén phía ngoài; 19. Ông đưa vữa bùn; 20. Thiết bị bịt kín và che chống 21. Trống quay; 22. Thiết bị khống chế đào quá mức của mâm dao; 23. Đáy hình tròn của hộp mâm dao; 24. Lỗ vào; 25. P bùn; 26. Dao cắt gọt; 27. Dao đào sâu; 28. Sống dao chính; 29. Sống dao phụ; 30. Rãnh dao chính; 31. Rãnh dao phụ; 32 định ; 33. Tấm ngăn; 34. Mâm dao.
đá hạt to hay nhỏ... quyết định. D ầm dao có: dầm dao chính, dầm dao phụ đều nằm giữa rãnh dao, m ặt cắt hình hộp là kết cấu chuyền lục và chịu lục chính trong cơ cấu đào. M ũi dao được cố định trên dầm dao. D ao được chia ra làm: dao cắt xén, dao đào sâu, dao cắt đứt., dao bảo hộ v.v... Số lượng nhiều nhất ỉà dao cắt xén, thường có hình vòng hoặc hình xoắn ốc, được lắp trên dầm dao. Trọng quay thường là kết cấu hình bậc thang, phía truớc có bậc nhô ra, thông q u a bậc nhô ra đó cùng liên két với đế hình vòng nằm trên m âm dao cắt gọt. Đ oạn sau của trống quay được nối vói m âm liên kết hình vòng, trên m âm liên kết có vành răng trong, vành răng ngoài giúp cho m ô tơ kéo m âm dao quay thuận và nghịch. - Phòng bùn và nước Phòng bùn và nuớc là m ột khu vực gồm có: m âm dao cắt xén, vòng m iệng cắt hình dùi, trống cố định, kết cấu che chống bịt kín, trống quay, tấm ngăn hình tròn lắp ghép lại. Phía trên của phòng bùn và nước có đầu nước vào, phía dưới có m áy trộn và m iệng bài tiết bùn và nước. Giữa phòng bùn và nước với m ặt đào chỉ có rãnh dao, m âm dao và khe nối chỗ cuối vòng m iệng cắt tuơng thông với nau, còn tất cả ở trạng thái bịt kín hoàn toàn. - H ệ thống chống đ ỡ m âm dao Két cấu của hệ thống chống đỡ m âm dao tuỳ theo hình thúc chống đỡ m âm dao khác nhau mà chia ra các loại khác nhau. Kết cấu che chống xung quanh do: trống cố định, trống quay, ổ bi phức họp, Ổ bi bịt kín nhiều lóp, 0 bi hướng đường kính, hướng trục lắp ráp lại, khiên nén nước bùn cỡ lớn thường dùng che chống xung quanh m âm dao. L oại che chống ấy có không gian thao tác lớn, và chịu lục tốt. M âm dao của khiên nén bùn nước cỡ vừa v à nhỏ phần lớn dùng phương thúc che chống ở trung tâm. H ình thức che chống m âm dao như hình 5.11 thê hiện. c C ơ cấu đẩy, cơ cấu lắp ráp vỏ hầm, m áy d u y trì tròn xoay. C ơ cấu đẩy, cơ cấu lắp ráp vỏ hầm , máy duy trì tròn xoay về c ơ bản cũng giống vói khiên đào thủ công, chỉ có khác là ở chỗ: kích thước to hay nhỏ, số lượng, hành trình, công suất lớn hay bé m à thôi. 2 3 Hình 5.10. Thiết bị bịt kín 3 cấp ở đuôi khiên 1. Đ u ô i k h iên ; 2. B ịt k ín b ằ n g b àn ch ải th é p ; 3. T ấ m th ép ; 4. C ao su n h â n tạo ; 5. T ấm p h ò n g hộ. d. C ơ cấu đđy, thoát bùn C ơ cấu đẩy, thoát bùn do: ống vận chuyển bùn nước, ống thoát vữa bùn, cửa van, máy cán đá vụn, bơm vữa bùn, cơ cấu khởi động, cơ cấu khống chế lưu lượng... lắp ghép lại.
đ. C ơ cấu phụ thuộc Cơ cấu phụ thuộc của khiên nén bùn nước do: thiết bị điều khiển thao tác, thiết bị biến áp điện đ ộ n s lực, thiết bị trên xe ở phía sau, thiết bị xử lý bùn nước... lắp ráp lại m à thành. - Thiết bị điều khiển thao tác có: thiết bị giám sát khống ché trạng thái mặt đào, thiết bị điều khiên kiểm tra, đo đạc trạng thái và vị trí của khiên. Thiết bị khống chế đưa đẩy và bài tiết vữa bùn ra v.v... 1 4 n.-------- ^ .m u ? ■■“ f — l c*a T J ~ rer 1 ....- ĩ 1 a) bì KL 1f '~ƯỨWTJ '^ư ư ĩ/V * h ĩ / ứ r “ 11r1_-_____1» _J _ ịP — LV \ c! Ồ) H ìn h 5 .1 1 . C h e c h ố n g m â m d a o và k ết c ấ u b ịt k ín u) Kiến che chống xung quanh; b) kiểu clie chống trung tăm; c) kiểu che chống hỗn h(/p; d) Kết cấu bụ kín 1. T rố n g q u ay ; 2. k h o an g dằu m ỡ bôi trơn; 3. V òng bịt kín n h iều lớp; 4. T rố n e cố định; 5. Ô ng rót dầu m ỡ bôi trơn; 6. Ô bi. T hiết bị điều khiên trạng thái mặt đào chủ yếu, có: máv kiêm tra bằng sóng siêu âm và m áy đo lưu lượng và áp lực. Máy siêu âm dùng để giám sát đo đạc lượng đất sụt nở ở bộ phận vòm của khiên, máy đo lưu lượng và áp lực dùng để đo lượng đất cắt xén ra, tức là lượno cặn bã bùn bài tiết ra. Tình hình sụt lở tại đỉnh .vòm cũng có thể dùng kim dò từ trên mâm dao duỗi ra đế đo đạc. Thiết bị kiêm tra đo đục và điều khiến vị trí và trạng thái của khiên có: máy con quay phân tích vận tốc hoặc thiết bị đo đạ băng lade, máy đo gia tốc. M áy đầu dùng để kiểm tra góc phương vị của banthân khiên,máy thứ hai dùng để kiểm tra góc naẩng lên cúixuống và góc C |iia y của khiên. 249
Hệ thống điều khiển đưa đẩy và bài tiết bùn nước đất dùng biện pháp đo đạc nồng độ bùn và lưu lượng đế tiến hành khống chế hoặc dùng m áy đo m ật độ bằng sai số áp lực để tiến hành đo đạc. N hững số liệu thu thập được từ các thiết bị giám sát khống chế nói trên được đưa vào máy tính điện tử tiến hành xử lý tổn hợp để thực hiện tự động hoá điều khiển. - Thiết.bị trên xe kế tiếp sau Thiết bị trên xe kế tiếp sau gồm m ột số m áy đặt trên xe m ui bằng: xe chở tô máy động lực, xe chở các van tự động, xe chở máy nghiền đá, xe chở m áy đo m ật độ bằng sai số áp lực, xe chở thiết bị phun vữa, xe chở bơm đẩy và bài tiết bùn v.v... Các xe này được nối vào đuôi khiên thành m ột đoàn. - T hiết bị xử lý bùn nước T hiết bị xử lý bùn nước do hai bộ phận: bộ phận chế tạo vữa bùn và bộ phận phân ly nước và bùn... lắp ghép lại. Quy m ô thiết bị to hay nhỏ, do điều kiện tốc độ đào và điều kiện địa chất v.v... quyết định. Quá trình công tác thi công bằng khiên nén bùn nước như sau: M ở mô tơ thuỷ lực khởi động m âm dao, trống quay khởi động kéo theo mâm dao chuyến động. M ở bơ in đẩy bùn, vói m ột nồng độ nhất định vào ống dẫn bùn, đẩy vào trong nhà chứa bùn nước. Tiếp đó lại m ở kích của khiên làm cho khiên được đẩy tiến lên phía trước. Lúc ấy, các lưỡi dao cắt xén trên mâm dao cắm vào trong đất, đất vụn mới được cắt xén ra cùng với nước ngầm thuận theo các rãnh dao chảy vào trong phòng chứa bùn nước. Đất vụn qua nhào trộn của m âm dao cùng máy trộn tạo thành vữa bùn có nồng độ cao. Tuỳ theo tình hình khiên tiến lên phía trước không ngừng, lượng đất vụn sẽ tăng lên không ngừng, bùn nước cũng không ngừng rót vào. áp lục bùn nước trong phòng chứa dần dần tăng lên rất lớn. Khi áp lục bùn vữa trong phòng đủ để chống lại với áp lực đất và nước ngầm bên ngoài, thì có thể bảo đảm cho mặt đào ổn định tương đối không bị sụt lở. Chỉ cần khống chế cho lượng bùn nước rót vào nhà cân bằng với lượng bùn nước từ trong phòng bài tiết ra ngoài, thì công tác đào được tiến hành một cách thuận lợi. Khi khiên tiến lên phía trước đến m ột độ rộng của vỏ hầm xong, túc là có thể lắp ráp vỏ hàm. Tiếp đến lại cho kích vừa mới được co lại đua ra tiếp tục đẩy lên tiến hành tuần hoàn thứ hai. Bùn nước dẫn từ trong phòng đi ra phải qua ống thoát bùn và máy nhai đá, do bơm đẩy đưa đến thiết bị xử lý bùn nước nằm trên mặt đất để tiến hành xử lý phân ly bùn nước. Đất vụn bị phân ly được đưa đến bãi đổ đất vụn, nước bùn sau khi đã xử lý xong lại được đưa vào phòng bùn nước tiếp tục sử dụns. Phạm vi sử dụng của loại khiên nén bùn nước tương đối rông, phần lớn dùng cho địa tằng siêu m ềm yếu với cát, tầng đá lẫn cát ở vùng sông ngòi, đáy biên có lượng ngậm nước khá cao. Phương pháp này không làm cho m ặt đất lún sụt hay vồng lên so với phương pháp khác. Vụn đất mà loại khiên này bài tiết ra là vữa bùn đặc. Ô ng dẫn bùn nước này có kết cấu đơn giản liệt! 250
lợi so với các loại đường ống khác. Điều khiển loại khiên nén vữa bùn này cũng tương đối dễ, có thể thực hiện điều khiển từ xa. Do quá trình bài tiết vụn đất của khiên nén bùn nước từ đầu đến cuối đều được tiến hành dưới trạng thái bịt kín, cho nên hiện trường thi công cũng như dọc tuyến đường hầm rất sạch sẽ không bị bùn đất làm bẩn. Khiên nén bùn nước cũng có khuyết điếm: Do mâm dao cắt xén và buồng chứa bùn nước bịt kín trước m ặt nên không thê quan sát tình hình thi công mặt đào, do đó việc xử lý m ặt đào và bài trừ sự cố đều rất khó khăn. Khiên nén bùn nước cần phối họp với thiết bị đồng bộ phân ly nước bùn mới có thể sử dụng được, mà kết cấu của thiết bị phân ly bùn nước lại phức tạp, quy mô khá lớn, khó mà sử dụng trong khu xây dựng dày đặc của thành phố. Khiên nén bùn nước là loại phức tạp hơn cả so với các loại khiên khác và giá cả cũng đắt nhất. 4. K h iên cân bằng áp lực đất. Khiên cân bằng áp lực đất là một loại khiên mới được phát triển trên cơ sở tổng kết các ưu điểm của khiên nén bùn nước và các ioại khiên khác, về kết cấu và nguyên lý hoạt động có nhiều điểm rất giống với khiên nén bùn nước. Khiên cân bằng áp lực đất do: vỏ khiên, cơ cấu đào, cơ cấu đẩy, c ơ cấu lắp ráp vỏ hầm và cơ cấu phụ thuộc lắp ghép lại. Két cấu chủ yếu như hình 5.12. a. Vó khiên Vỏ khiên cân bằng ảp lực đất curig tương tự như vơ khiến nến bùn nước. b. C ơ cấu đào C ơ cấu đào do: mâm dao cắt xén, kho bùn đất, hệ thống che ch ố n g m âm dao cắt xén, hệ thống khỏi động mâm dao cắt xén... lắp ghép lại. Trừ kho bùn dất không giống với nhà bùn nước ra, còn các bộ phận khác về cơ bản giống với khiên nén bùn nước. Kho bùn đất của khiên cân bằng áp lực đất do không gian mâm dao, trống quay, tấm ngăn trung gian vây lại m à thành. Trống quay hình chuỳ, đầu nối với m ép ngoài m âm dao cắt xén thành một khối, cuối cùng phối họp với tấm ngăn trung gian. Đường thông duy nhất giữa kho đất bùn và mặt đào là các rãnh dao, các chỗ khác đều ở trạng thái b ịt kín hoàn toàn. Hệ thống che chống mâm dao của khiên cân băng áp lực đất là kiểu che chống hỗn họp (hình 5-1 lc ) tức là có che chống phía ngoài và có che chống ở trung tâm. Đ ó là hình thức che chống mâm dao thường dùng của khiên cân bằng áp lực đất loại lớn. c. C ư cấu đẩy. c ơ cấu lắp ráp, cơ cấu bảo đảm tròn xoay củ a khiên cân bằng áp lực đất cũng giống với cơ cấu khiên đào thủ công. d. C ơ cấu đưa đất ra. C ơ cấu đưa đất ra của khiên cân bằng áp lực đất do: máy xoắn ốc lớn đưa đất ra, máy xoắn ốc nhỏ đưa đát ra, cửa van đưa đất ra, cửa van trượt, mô tơ khởi động... lắp ghép lại. 251
27 Hình 5.12. Khiên cân bằng áp lưc đất Mâm dao cắt xén; 2. Kho chứa bùn đất; 3. Thiết bị bịt kín; 4. Ô bi chống đỡ; 5. Bánh xe khởi động; 6. Mô tơ thủy Ông phun vữa; 8. v ỏ khiên; 9. Thiết bị bịt kín đuôi khiên; 10. Máy xoắn ốc nhỏ đưa đất ra; 11. Mô tơ thủy lực kéo máy xoắ đưa đất ra; 12. Cửa van đưa đất ra; 13. Máy xoắn ốc lớn đưa đất ra; 14. Cửa van trượt; 15. Cơ cấu lắp ráp vỏ hầm; 16. Kích n; 17. Trục bánh lá của máy xoắn ốc; 18. Mâm quay của máy lắp ráp vò hầm; 19. Bánh che chống quay; 20. Cánh tay n Dao cắt xén: 22. Rãnh dao chính: 23. Rãnh dao phu; 24. Dao đào sâu: 25. Dầm dao chính: 26. Dầm dao phu: 27. Trống cô' đ Trống quay; 29. Trục trung tâm; 30. Tắm ngãn cách; 31. Máy giữ cho tròn xoay.
Cửa van đưa đất ra là bộ phận mấu chốt của khiên cân bằng áp lực đất, hình thức cửa van đira đất ra thường dùng như hình 5.13. Hình 5.13. Hình thức cửa van đưa đất ra a) Kiêu nắp quay; b) Kiểu bánh lá quay; c) Kiêu cửa van đ. C ơ cấu phụ thuộc C ơ cấu phụ thuộc của khiên cân bằng áp lựe đất do: thiết bị điềt’ khiển thao tác, thiết bị điện động lực, thiết bị trên xe ở đ àn g sau... lắp ráp lại. Trong thiết bị điều khiển thao tác, điểm trọng yếu của khiên cân băng áp lực đất là việc quản lý áp lực đất. Quản lý áp lực đất chủ yếu phải thông qua máy tính tổng họp xử lý, tiến hành tự đ ộ n s điều chình hoặc qua phát xuất tín hiệu do nhân công điều chỉnh. Quá trình công tác của khiên cân bằng áp lực đất, như sau: m ở mô tơ thuỷ lực, khởi động trống quay kéo theo mâm dao chuyển động, đồng thời mở các kích của khiên, và làm cho khiên Liến lên phía trước. Đất vụn bị xén ra thuận theo rãnh dao tiến vào kho bùn đât. Tuỳ theo kích không ngừng đáy lên mâm dao sẽ cắt xén không ngừng, đất vụn theo rãnh dao tiến vào kho đất bùn không ngừng tăng lên khá nhiều. Lúc ấy m ở máy xoắn ốc kéo đất ra, điều chỉnh cửa van làm cho đất vụn chét đầy máy xoắn ốc. Khi đất bùn trong kho và đất vụn trong máy xoắn ốc chứa chất đến m ột số lượng nhất định, trở lực của đất vụn bị xén ra từ m ặt đào qua rãnh dao tiến vào kho bùn đất sẽ trở nên rất lớn. Khi trở lực đó đủ để chống lại áp lực đất và áp lục nước ngầm thi mặt đào sẽ giữ được ổn định tương đối mà không bị sụt lở. Lúc ấy, chỉ cần g iữ ch o lượng đất vụn tronsi máy xoắn ốc và lượng đất vụn trong khc đất bùn cân bằng với lượng đất vụn mà máy cắt xén ra chảy vào trong kho, thì công tác đào có tiến hành m ột cách rất thuận lợi. K hiên cân bằn 2 áp lực đất tiến hành công tác bằng cách thông qua quản lý áp lực đất bảo đảm cho áp lực đất cân bằng và ổn định tương đối với lượng đất vụn đào ra. Khiên cân bằng áp lực đất có thê thích ứng với phạm vi chất đất và điều kiện địa chất tưirns đối lớn. Có thể dùng trong tầng đất dính kết, không dính kết, thậm chí có lẫn đá cục, tàng đá hạt và nhiều địa tầng phức tạp khác có nước hoặc không có nước. K hiên cân bằng áp lực đất không có thiét bị xử lý bùn nước, tốc độ thi cônơ khá cao, so với khiên nén bùn nước thì giá tháp hơn. bị lún tươns; đói nhỏ, cũng có thể điều khiên thao tác từ xa. Khiên cân bằng áp lực đất có khuyết điểm: Do máy có tấm ngăn ngang bịt kín mặt đào, không thê trực tiếp quan sát tình hình mặt đào xử lý và loại trừ sự cố của mặt đào tương (tối khó khăn. Mũi dao cắt xén, mặt mâm dao gặp ma sát tương đối lớn tuổi thọ lưỡi dao ngắn hơn so với loại khiên nén hùn nước, yêu cầu về tính chống mài mòn phải cao hơn. 253
5. Khiên có tấm chắn ô vuông dập ép Khiên có tám chắn ô vuông dập ép là sản phẩm củ a Viện T hiết kế công trình hầm Thượng Hai. Đây là loại khiên mà hiện nay Trung Q uốc đang dùng khá thành công, cũna là m ột loại khiên có số lượng dùng lớn nhất. Đường hầm Đá Phố và hầm đường phía đông Diên An xuyên qua sông H oàng Phố ớ Thượng Hái đều đã dừns loại khiên có tấm chắn ô vuông đó để thi công. Đường kính tối đa của khiên có thê đạt được I 1,32m. Khiên chủ yếu có: Vó khiên, cơ cấu đào, cơ cấu thoảt đất vụn, cơ cấu lắp ráp vỏ hầm... ghép lại mù thành. Ket cấu cùa khiên như hình 5.14. Khiên có tấm chắn ô vuông dập ép ngoài một vùi kết cáu cá biệt có khác với các loại khiên đã nói trên, còn lại đại bộ phận giống nhau chỉ khác chút ít. Trong đó, cơ cấu đào là độc đáo: trong vòng m iệng cắt của khiên có bố trí tấm chắn gia cường có ô vuông. Lưới ô vuông do mạng lưới tấm ô vuông và dầm lớn lắp ráp lại. Tấm ô vuông có thê tháo lắp tổ họp, thay đổi miệng ô lớn hay nhỏ. Tấm chắn mặt ô vuông được lắp trên dầm lán, chia làm hai loại: lớn và nhỏ. Tấm chắn mặt lớn có bố trí của van thuỷ lục có thể đóng m ở tuỳ ý. T.im chắn mặt nhó có thê tháo lắp tuỳ ý dùng cho việc quan sát và tiến vào mặt đào. Giữa vòng miệng cắt và vòng che chống có bố trí tấm ngăn chia buồng, làm cho vòng miệng cắt thành buồna chứa bùn nước. Súng phun nước cao áp có thể lắp trên tấm ngăn đó và với đến buồníỊ chứa nước bùn. C ông nhân có thể thao tác đằng sau tấm ngăn đó, và có thể tiến vào phòiìiì bùn nưức dế bắn phả cục đất lớn thành vữa bùn. C ơ cấu lắp ráp vó hàm là giàn khung che chống có trọng tâm cố định, điều khiển băng Sỉiài rănsỉ và bánh răng. Do ba bộ cơ cấu: nâng, di chuyển ngang, quay tròn lắp ghép lại. Toàn bộ Cơ cấu lắp ráp trên íiiàn khung cố định tại trung tâm của khiên, do m ồ tơ thuỷ lực khởi đ ộ n 2 và đ iề u k h i ể n q u a y . H ì n h 5 .1 4 . K h iê n c ó tấ m c h ắ n ô v u ô n g d ậ p é p 1. M ạnti lưới ô v u ô n g ; 2. T ấm c h ắ n ô v u ô n g ; 3. v ỏ k h iên ; 4. K ích cử a van; 5. K íc h c u a k h ic n ; 6. D ầ m đ ứ n g ; 7. D ầ m n g a n g ; 8. S ú n g p h u n n ư ớ c ; 9. B u ồ n u n g ă n c ách b ịt k ín ; 10. H ệ th ố n g vữa b ù n ; 11. Đ u ô i k h iên bịt kín; 12. M áy lắp rá p p h iến ố n g ; 13. S àn đ iều k h iể n ; 14. P h iến ố n g vỏ hầm . 254