Phân Tích Nguyên Nhân Sự Cố Và Đề Xuất Giải Pháp Xử Lý Khe Nứt Do Chấn Động Trong Nổ Mìn Đào Hầm

PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN SỰ CỐ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ KHE NỨT DO CHẤN ĐỘNG TRONG NỔ MÌN ĐÀO HẦM

Hiện tượng khe nứt xảy ra do bị sụt nún hoặc tác động mạnh từ bên ngoài như việc nổ mìn đào hầm gây chấn động đến các công trình…làm ảnh hưởng đến an toàn của công trình. Dưới đây là bài phân tích từ các chuyên gia của chúng tôi về nguyên nhân sự cố và đè xuất giải pháp xử lý khe nứt do chấn động từ nổ mìn đào hầm.

1.GIỚI THIỆU CHUNG

Khoan nổ mìn để đào đường hầm là giải pháp thi công thông dụng, khi tính toán thiết kế người ta sử dụng hàng viền để bảo vệ thành vách hố móng. Thông thường có các hàng mìn viền, hàng mìn chêm để tăng hiệu quả nổ phá đá và giảm nứt nẻ do chấn động của sóng nổ. Để bảo vệ các kết cấu công trình liền kề, tránh ảnh hưởng từ sóng nổ phá thì thông thường sử dụng các màn
ngăn sóng.
Trong thi công đường hầm của nhà máy nhiệt điện Vũng Áng, đơn vị thi công đã đảm bảo quy trình trên, chất lượng thi công tạo đường hầm khá hoàn hảo. Tuy nhiên khi khoan nổ khối đá cửa vào của đường hầm do kiểm soát chưa kỹ càng nên đã gây nứt nẻ đến hai đốt hầm ngay sát miệng vào. Bài viết này nhóm tác giả trao đổi phân tích nguyên nhân gây nứt nẻ vỏ hầm bê tông và giải pháp sửa chữa phù hợp trong hoàn cảnh tiến độ thi công yêu cầu khẩn trương.

2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tác giả dùng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, kinh nghiệm thi công, tính toán kiểm tra để giải quyết vấn đề xử lý vết nứt chống thấm và đảm bảo tính chỉnh thể của công trình.

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1. Tóm tắt các thông số chính về đường hầm và tiến độ thi công dẫn đến sự cố

a) Tóm tắt chính về công trình

Công trình hầm dẫn nước làm mát nhà máy nằm trong hệ thống của nhà máy. Hệ thống công trình gồm thân hầm, cửa vào và ra của đường hầm, lưới chắn rác và kết cấu nối thông với trạm bơm nước.
Thông số chính của đường hầm:
– Bề rộng chân hầm: 10,6 m.
– Chiều dài hầm: 263,3 m (theo thiết kế ban đầu).

– Chiều dày thành hầm B = 50cm, bê tông cốt thép M300#. Sử dụng xi măng bền Sun phát.
– Thành đường hầm được neo giữ với đá xung quanh, chiều sâu neo L = 4m.
Luồng dẫn nước ở phía trong thân đê được nạo vét đến cạo độ -4,0m (MSL). Phía ngoài là hệ thống cửa lấy nước gồm 30 cọc khoan nhồi đường kính 1200mm. Ở dưới đáy cửa lấy nước được rải đá và kết cấu bê tông mác cao M500 để ngăn bồi tích. Phía trên cọc khoan nhồi là tường chắn sóng để ngăn nước mặt, đảm bảo chỉ lấy nước phía dưới mặt nước biển.

b) Tiến độ thi công

Tổng thời gian là công trình là 212 ngày, ngày hoàn thành và đưa công trình vào khai thác là 31/7/2013.
 Đường hầm bắt đầu thi công từ ngày 14/4/2011.
 Hoàn thành đổ bê tông xong ngày 28/2/2012.
 Ngày tiến hành khoan nổ khối đá đầu cửa hầm ngày 2/9/2011.
 Hoàn thành công tác khoan nổ khu cửa vào ngày 17/3/2013.
c) Địa chất tuyến đường hầm
Địa chất tuyến hầm xuyên qua đá phong hóa
vừa và mạnh. Lớp trên cùng là 1b, phía dưới là đá
nhóm IV và V.

3.2. Kiểm tra điều kiện an toàn trong nổ mìn

3.2.1. Phân tích sóng nổ

Dưới tác động của sóng nổ, tạo sóng dao động, truyền đi trong môi trường tạo quá trình dao động, khi này tại phân tố chịu dao động tồn tại 3 ứng suất chính: nén, kéo và cắt. Trong 3 loại ứng suất trên kết cấu bê tông bị phá khi một trong 3 ứng suất trên tác động bị phá hủy khi khả năng bền của kết cấu nhỏ hơn ứng suất sinh ra.

Với bê tông không cốt thép thì sức bền nén là cao nhất, sau đó là bền cắt, khả năng chịu kéo của bê tông là nhỏ nhất. Vì thế kết cấu bị phá hoại là do ứng suất kéo là chính.

Ngoài ra khi khối dao động thì nó chuyển động về phía mặt tự do, mặt nào bị cản thì bị giới hạn. Xét vị trí khối nổ tại đầu của đường hầm, khi sóng nổ truyền vào trong của khối đá và dao động ngang của lỗ khoan, tới bề mặt bê tông sẽ chịu tác động của hướng truyền sóng, khối bê tông tiếp tục dao động theo hướng lan truyền sóng. Xét dao động dọc của hầm: Nó dao động tự do ra phía ngoài (không có gì cản trở), phía trong bị các đoạn hầm tiếp theo kìm giữ. Khi sóng giao động đảo chiều thì sóng truyền ra hướng ngoài được tự do, vào trong bị kháng. Nếu xét theo phương ngang thì hai bên thành, đỉnh và đáy hầm đều bị các miền đá liền kề giam giữ, không cho dao động tự do.

Từ phân tích dao động các hướng trên nên quy luật giao động nở ra vùng không gian tự do là chủ yếu, phần không gian giới hạn sẽ hạn chế giao động. Mặt khác do lực kìm giữ ma sát bên cộng với độ cứng của kết cấu sẽ tạo ra vùng nứt giới hạn. Quan sát vỏ hầm thấy vùng nứt dạng chữ V, phát triển từ ngang thành hầm lên nóc, tập trung chỉ ở đoạn 1 và 2, kết thúc tại nóc hầm.

3.2.2. Điều tra vết nứt

Tại đoạn hầm số 1 và 2 (từ đầu cửa nhận nước) trên bề mặt xuất hiện các vết nứt xuyên. Chỗ tập trung vết nứt là từ 1/3 chiều cao của thành bên trở lên đến nóc hầm xuất hiện các vết nứt xuyên theo đường chéo, hướng xiên lên. Đi xuôi vào trong thì phạm vi vùng nứt thu hẹp lại. Đến hết đoạn 2 thì hết vết nứt chấm dứt. Nhìn tổng thể thì phạm vi vùng vứt dạng chữ V (xem hình). Bề rộng vết nứt giảm dần về cuối của vết nứt.

Thông qua vùng vết nứt quy luật phát triển cho thấy vùng ảnh hưởng của sóng nổ xuất phát chính từ ngang lưng hầm lên đến đỉnh hầm. Điều này có thể lý giải như sau: Do độ cứng của đá thay đổi từ trên bề mặt xuống sâu, mặt khác vùng tiếp xúc nằm phía bên phải của đường hầm. Vì vậy mật độ và độ sâu vét nứt bên phải sẽ lớn hơn so với bên trái.

4. GIẢI PHÁP XỬ LÝ KHE NỨT DO NỔ MÌN

4.1. Nguyên tắc xử lý khe nứt bê tông

Từ quan sát và khảo sát hiện trường cho hay: trên bề mặt và trong khối bê tông đã tồn tại hai loại khe nứt: khe sâu và nông. Nếu lấp được khe nứt thì sẽ khống chế thấm của nước vào trong kết cấu.
Vật liệu nhét khe phải có tính mềm dẻo, có độ dính bám lớn với thành khe nứt và có thể co ngót hay dãn dài song không được bỏ thành khe nứt. Để đạt được điều này cần loại keo giống như SIKA.

4.1.1. Lựa chọn chất keo kết cho lấp khe nứt

Sikadur 731 là một loại vữa sửa chữa và chất kết dính 2 thành phần, thixotropic, không dung môi, là sự kết hợp giữa nhựa Epoxy và chất trám có cường độ cao được chọn lọc đặc biệt. Độ sệt dẽo của sản phẩm cho phép thi công một cách
dễ dàng và đa dụng.

Sikadur 752 là dung dịch để bơm, có độ nhớt thấp, không dung môi, gốc nhựa epoxy cường độ cao. Sau khi trộn, sản phẩm được bơm vào các lỗ hổng và các vết nứt trong bê tông khi đã bảo dưỡng sẽ trở lên rất cứng và cường độ rất cao. Sikadur 752 phù hợp với tiêu chuẩn ASTM C 881-02, Loại I, Cấp 1, Phần B+C.

4.1.2. Xử lý khe nứt sâu

Áp dụng cho vết nứt đã ổn định, ngừng chuyển vị hoặc phát triển, chiều sâu vết nứt lớn hơn chiều dày lớp bê tông bảo hộ [5].
Bước 1: Khảo sát hiện trạng công trình, trong quá trình khảo sát các kỹ thuật viên tiến hành phân loại các vết nứt thông qua thông số về độ rộng khe nứt và chiều sâu của khe nứt.
Bước 2: Trên cơ sở thông số khe nứt, tiến hành định vị lỗ khoan để đặt đầu bơm. C.
Bước 3: Bơm vữa vào khe nứt.
Sau khi lớp Sikadur 731 đã được bảo dưỡng (tối thiểu 12 giờ ở nhiệt độ 30°C) có thể bắt đầu bơm epoxy.
Bước 4: Sử dụng các máy chuyên dụng để chà nhám và làm phẳng các bề mặt vết nứt. Hoàn thiện kết cấu bề mặt của bê tông theo yêu cầu về độ phẳng và nhẵn.
Bước 5: Sau khi kết thúc xử lý phần thấm của kết cấu, sẽ tiến hành kiểm tra, rà soát lại toàn bộ các vết nứt. Tiến hành khoan lấy 03 mẫu tại các vị trí được bơm keo với chiều sâu khoan tối thiểu 10cm để kiểm tra về độ kín khít của khe và kiểm tra độ đồng nhất của bê tông.
Bước 6: Nghiệm thu công việc, hoàn tất khâu xử lý.

4.2. Xử lý khe nứt nông

Áp dụng cho vết nứt đã ổn định, ngừng chuyển vị hoặc phát triển, chiều sâu vết nứt nhỏ hơn chiều dày lớp bê tông bảo hộ.
Được tiến hành như xử lý khe nứt sâu song đơn giản hơn.

4.3. Kiểm tra chất lượng khe đã xử lý

a) Phần khoan lấy mẫu kiểm tra

Việc kiểm tra chất lượng khe xử lý bằng 2 phương pháp kết hợp:
Kiểm tra bằng khoan lấy mẫu để đánh gía độ kín khít của khe.
Khoan phụt áp lực cao vào khe đã xử lý.
Khi kiểm tra hiện trường khi khoan cho thấy:
– Lỗ khoan sâu hết tầng bảo vệ (trên 100mm), nõn khoan cân tròn. Bê tông đúc thành vỏ hầm đặc chắc, liền khối, đồng nhất. Thành lỗ khoan nhẵn. Điều này khẳng định tính đồng nhất của bê tông.
– Khe nứt đã được nhét đầy SIKA 752. Cường độ của vữa khá cao, nhuyễn, không có bọt khí. Độ dính bám bề mặt cao.

b) Khoan phụt kiểm tra

Chúng tôi đã tiến hành khoan lỗ khoan nằm giữa hai lỗ phụt trước đây sử dụng khi phụt keo. Chiều sâu khoan L = 120mm. Tiến hành phụt dung dịch SIKA 752 vào lỗ khoan. Tăng áp từ 0 đến 350 KG/cm2 không thấy vữa trào ra, sau đó đầu nối kim phụt bật khỏi đầu phụt. Qua kết quả này có thể đưa ra kết luận:
– Khe nứt đã được trám đầy vữa, không có hiện tượng vữa trào qua mạch hở của khe.

– Áp lực phụt đạt 350 KG/cm2 (tương ứng với cột nước H = 350m). Với áp suất này đủ chống thấm cho cột nước tác động từ trên vỏ hầm xuống khe nứt.

5. KẾT LUẬN

Nguyên nhân gây ra nứt nẻ của vỏ hầm là do sóng của của nổ mìn gây nên giao động mà khả năng chịu kéo của bê tông không chịu được [3]. 

Vết nứt chỉ xuất hiện tại lớp áo của bê tông, vào đến thép thì dừng lại (xét về độ sâu).

Xét về diện thì nó chỉ xuất hiện khu nóc hầm, chỗ đầu lan rộng sau đó thu dần về phía cuối. Xử lý chống thấm của khe nứt chỉ có thể thành công với chất liệu vật liệu dẻo, mềm khi khe nứt có co dãn. Còn khe nứt chỉ có thể co nén thì yêu cầu cường độ và tính chống thấm cao. Vật liệu khe nứt phải có cùng tuổi thọ với bê tông và chịu được môi trường nước mặn.

Bài viết liên quan

• 5 Sai Lầm Hay Mắc Phải Khi Chống Thấm Cho Ngôi Nhà Của Bạn
• Tầm Quan Trọng Của Việc Chống Thấm Khi Thi Công Xây Dựng
• Quy Trình Kéo Tải Khoan Cấy Thép Tại Công Trường Của Hilti Việt Nam
• Phân Tích Nguyên Nhân Sự Cố Và Đề Xuất Giải Pháp Xử Lý Khe Nứt Do Chấn Động Trong Nổ Mìn Đào Hầm
• Quy Trình Thi Công Matit Chèn Khe
• Thi Công Chống Thấm Indoseal
• Thi Công Chống Thấm Crystal Lok – Chống Thấm Mặt Cầu
• Quy Trình Thi Công Chống Thấm Bằng Sikaproof Membrane
• Biện Pháp Chống Ăn Mòn Clorua Cốt Thép Trong Bê Tông
• Phụ Gia Bê Tông Được Sử Dụng Phổ Biến Ở Việt Nam

LIÊN HỆ BÁO GIÁ – MUA HÀNG – THI CÔNG