iii
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ................................................................................ v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ................... ix
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG HẦM VÀ CÁC SỰ CỐ HAY XẢY RA
KHI ĐÀO HẦM ......................................................................................................... 4
1.1
Tổng quan về đường hầm ở Việt Nam ............................................................ 4
1.1.1
Khái niệm và phân loại về đường hầm thủy lợi, thủy điện ........................ 4
1.1.2
Hình thức mặt cắt ngang của đường hầm ................................................. 7
1.1.3
Các yếu tố quyết định đến an toàn và chất lượng đường hầm ................... 9
1.2
Các sự cố hay xảy ra khi đào hầm ................................................................... 9
1.2.1
Một số ví dụ về sự cố khi thi công đường hầm ở Việt Nam ...................... 9
1.2.2
Các sự cố hay xảy ra khi đào hầm .......................................................... 13
1.2.3
Ảnh hưởng của sự cố khi đào hầm ......................................................... 14
1.3
Kết luận chương 1 ........................................................................................ 15
CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN SẠT TRƯỢT VÀ GIẢI PHÁP
XỬ LÝ KHI ĐÀO ĐƯỜNG HẦM .......................................................................... 16
2.1
Nguyên nhân sạt trượt khi đào hầm .............................................................. 16
2.1.1
Địa chất công trình ................................................................................. 16
2.1.2
Chất lượng hồ sơ khảo sát thiết kế .......................................................... 18
2.1.3
Tay nghề và chất lượng của nhà thầu thi công ........................................ 18
2.1.4
Công tác quản lý và giám sát .................................................................. 18
2.2
Lý thuyết về các giải pháp xử lý khi đào hầm qua vùng địa chất xấu ............ 19
2.2.1
Áp lực đá lên hệ chống đỡ công trình ngầm ........................................... 19
2.2.2
Phân tích quan hệ đá – hệ chống đỡ (Lời giải của Ladanyi) .................... 24
2.2.3
Các giải pháp gia cố và chống đỡ theo phương pháp NATM .................. 35
2.2.4
Phương pháp đánh giá chất lượng đá ...................................................... 38
2.2.5
Biến dạng và ứng suất ban đầu khi đào hầm ........................................... 43
2.3
Giải pháp xử lý khi đào đường hầm qua vùng địa chất xấu ........................... 47
2.3.1
Các phương pháp thi công đào đường hầm. ............................................ 47
iv
2.3.2
Giải pháp xử lý khi đào đường hầm qua vùng địa chất xấu..................... 48
2.3.3
Giải pháp xử lý khi đào đường hầm qua vùng địa chất xấu - hầm bị sạt . 56
2.3.4
Giải pháp gia cố vĩnh cửu cho đoạn hầm đi qua vùng địa chất xấu ......... 56
2.4
Kết luận chương 2 ........................................................................................ 63
CHƯƠNG 3 : GIẢI PHÁP XỬ LÝ KHI ĐÀO ĐƯỜNG HẦM QUA VÙNG ĐỊA
CHẤT XẤU THỦY ĐIỆN BẢO LỘC .................................................................... 64
3.1
Giới thiệu về công trình thủy điện Bảo Lộc .................................................. 64
3.1.1
Vị trí và nhiệm vụ công trình ................................................................. 64
3.1.2
Quy mô các hạng mục công trình ........................................................... 64
3.2
Giải pháp xử lý khối sạt đường hầm thủy điện Bảo Lộc ................................ 69
3.2.1
Đặt vấn đề .............................................................................................. 69
3.2.2
Giải pháp xử lý để đào khối sạt .............................................................. 71
3.2.3
Tính toán kết cấu gia cố tạm và các giải pháp chi tiết để đào khối sạt ..... 71
3.3
Giải pháp kết cấu vỏ hầm cho đoạn địa chất xấu ........................................... 95
3.4
Kết luận chương 3 ...................................................................................... 100
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 102
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 105
PHỤ LỤC ............................................................................................................... 107
v
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Các hình thức mặt cắt ngang đường hầm không áp........................................ 8
Hình 1.2 Các hình thức mặt cắt ngang đường hầm có áp .............................................. 8
Hình 1.3 Sạt gương hầm tại K0+16 thủy điện Bảo Lộc, tỉnh Lâm Đồng .................... 10
Hình 1.4 Sạt gương hầm tại K3+640 thủy điện Buôn Kuôp, tỉnh Đăk Lăk ................. 10
Hình 1.5 Sạt gương hầm tại K0+56 thủy điện Sông Giang 2, tỉnh Khánh Hòa ........... 11
Hình 1.6 Sạt gương hầm tại K1+50 thủy điện Đồng Nai 3 tỉnh Đăk Nông ................. 11
Hình 1.7 Nước ngầm tại K1+50 thủy điện Sông Bung 2 tỉnh Quảng Nam ................. 12
Hình 1.8 Nước ngầm tại hầm dẫn dòng thủy điện Sông Bung 2 tỉnh Quảng Nam ...... 12
Hình 2.1 Quan hệ giữa cường độ kháng nén của khối đá và ứng suất ban đầu ............ 17
Hình 2.2 Trạng thái đơn trục ...................................................................................... 19
Hình 2.3 Biến dạng của đỉnh vòm .............................................................................. 20
Hình 2.4 Tập trung ứng suất ...................................................................................... 20
Hình 2.5 Trượt tường hầm ......................................................................................... 20
Hình 2.6 Vùng biến dạng trên đỉnh ............................................................................ 21
Hình 2.7 Diễn biến quá trình Đào – Chống đỡ ........................................................... 23
Hình 2.8 Mối quan hệ giữa đá và hệ chống đỡ ........................................................... 23
Hình 2.9 Dạng hình học và trạng thái ứng suất của đường hầm tiết diện tròn ............. 25
Hình 2.10 Tiêu chuẩn phá hủy của khối đá nguyên dạng và đá trong vùng phá hủy ... 25
Hình 2.11 Biểu đồ ứng suất và biến dạng của đá quanh đường hầm ........................... 28
Hình 2.12 Nêm đá rơi và trượt khỏi mặt gương đào ................................................... 33
Hình 2.13 Neo gia cố ổn định vòm đá ........................................................................ 35
Hình 2.14 Đường cong chuyển vị đá .......................................................................... 36
Hình 2.15 Phản ứng của hệ thống gia cố theo chuyển vị của tường hầm .................... 38
Hình 2.16 Biểu đồ phân loại đá theo phương pháp Lauffer ........................................ 40
Hình 2.17 Quan hệ giữa biến dạng và ứng suất bản thân ban đầu của đường hầm ...... 44
Hình 2.18 Các biện pháp đào phá mặt gương ............................................................. 45
Hình 2.19 Hình thức gia cố hầm bằng phun bê tông ................................................... 50
vi
Hình 2.20 Hình thức gia cố hầm bằng phun bê tông + neo đá .................................... 52
Hình 2.21 Hình thức gia cố hầm bằng khung chống ................................................... 55
Hình 2.22 Sơ đồ tính áp lực núi đá [1] ....................................................................... 59
Hình 3.1: Cắt dọc đường hầm thủy điện Bảo Lộc ...................................................... 68
Hình 3.2: Cắt ngang đường hầm thủy điện Bảo Lộc ................................................... 68
Hình 3.3 Cắt dọc khối sạt đường hầm ........................................................................ 69
Hình 3.4 Chính diện khối sạt nhìn từ mặt gương ........................................................ 70
Hình 3.5 Khối sạt nhìn từ đỉnh mặt đất tự nhiên ......................................................... 70
Hình 3.6 Đường cong đặc tính chuyển vị của khối đất đá sạt ..................................... 73
Hình 3.7 Đường cong đặc tính của khối đá và áp lực chống đỡ .................................. 73
Hình 3.8 Cắt dọc xử lý bước 1 ................................................................................... 75
Hình 3.9 Mặt khối sạt sau khi xử lý bước 1 ................................................................ 75
Hình 3.10 Cắt dọc bố trí khoan phụt cứng hóa khối sạt bước 2 .................................. 78
Hình 3.11 Khoan phụt cứng hóa khối sạt từ trên đỉnh hầm ......................................... 78
Hình 3.12 Mô hình cắt ngang đường hầm .................................................................. 80
Hình 3.13 Ứng suất ban đầu khu vực hầm trước khi đào ............................................ 80
Hình 3.14 Chuyển vị hầm khi đào toàn tiết diện ........................................................ 81
Hình 3.15 Ứng suất hầm khi đã được gia cố khung chống thép hình .......................... 81
Hình 3.16 Các giai đoạn đào phá một mặt gương ....................................................... 83
Hình 3.17 Chuyển vị hầm khi đào giai đoạn 1 ........................................................... 83
Hình 3.18 Chuyển vị hầm đào giai đoạn 2 U=3,85cm ................................................ 84
Hình 3.19 Chuyển vị hầm khi đào giai đoạn 3 U=3,0cm ............................................ 84
Hình 3.20 Chuyển vị hầm khi đào giai đoạn 4 ........................................................... 84
Hình 3.21 Ứng suất hầm khi đào giai đoạn 1/bước 1 .................................................. 85
Hình 3.22 Mô hình thép neo vượt trước ..................................................................... 87
Hình 3.23 Chuyển vị hầm khi có neo vượt trước ........................................................ 87
Hình 3.24 Mô hình tính toán neo vượt trước .............................................................. 89
Hình 3.25 Chuyển vị dọc hầm khi không gia cố, bước đào 1m .................................. 89
Hình 3.26 Chuyển vị dọc hầm khi có gia cố neo vượt trước bước đào 1m .................. 90
Hình 3.27 Ứng suất trong thép neo vượt trước, bước đào 1m. .................................... 90
vii
Hình 3.28 Cắt dọc đào và gia cố khối sạt ................................................................... 91
Hình 3.29 Mô hình tính toán khung chống thép hình H150, Bê tông M200 dày 15cm 93
Hình 3.30 Kết quả chuyển vị của hệ gia cố tạm ......................................................... 93
Hình 3.31 Kết quả ứng suất Smax, Smin trong khung chống thép hình ...................... 94
Hình 3.32 Kết quả ứng suất Smax, Smin trong bê tông chèn M200 dày 15cm ........... 94
Hình 3.33 Mô hình tính toán vỏ hầm khi có xét đến gia cố tạm .................................. 96
Hình 3.34 Mô hình tính toán vỏ hầm khi không xét đến gia cố tạm ............................ 96
Hình 3.35 Mô hình tính toán vỏ hầm khi có xét đến gia cố tạm .................................. 97
Hình 3.36 Ứng suất theo phương x –Sxx(kN/m
2
) ..................................................... 107
Hình 3.37 Ứng suất theo phương y –Syy(kN/m
2
) ..................................................... 107
Hình 3.38 Ứng suất theo phương x –Sxx(kN/m
2
) ..................................................... 108
Hình 3.39 Ứng suất theo phương y –Syy(kN/m
2
) ..................................................... 108
Hình 3.40 Ứng suất theo phương x –Sxx(kN/m
2
) ..................................................... 109
Hình 3.41 Ứng suất theo phương y –Syy(kN/m
2
) ..................................................... 109
Hình 3.42 Ứng suất theo phương x –Sxx(kN/m
2
) ..................................................... 110
Hình 3.43 Ứng suất theo phương y –Syy(kN/m
2
) ..................................................... 110
