Thi công hầm bằng máy TBM – những câu hỏi thường gặp

Thi công hầm đường sắt đô thị bằng máy TBM là một công nghệ không mới trên thế giới, nhưng ở Việt Nam thì lại rất…mới. Mọi thứ mới ở giai đoạn bắt đầu. Hiện mới chỉ có nhà thầu FECON từng tham gia dự án tuyến số 1 TP Hồ CHí MInh và tuyến số 3 Hà Nội là có một số kinh nghiệm về vận hành nhất định.

Có rất nhiều những thắc mắc và câu hỏi liên quan đến thi công hầm bằng máy TBM, bài viết này sẽ cố gắng tổng hợp và giải đáp nhiều nhất có thể.

Làm thế nào để máy đào hầm TBM đi đúng hướng trong lòng đất?

Máy đào hầm TBM (Tunnel Boring Machine) được điều khiển theo một chu trình được kiểm soát nghiêm ngặt. Máy TBM có thể điều chỉnh hướng và độ nghiêng của đầu cắt để đi đúng hướng. Đầu cắt của máy có dạng bánh xe lớn, các vấu cứng đúc bằng hợp kim, lắp đa chiều, có thể nghiền, bào đá cứng. Khi máy khoan xoay lưỡi, tiến vào sâu đến đâu, đất đá được “gọt” thành mặt phẳng (gương hầm) đến đấy, theo đường kính của TBM.

Ngoài ra, máy TBM còn được trang bị các thiết bị định vị GPS và các cảm biến để giám sát và điều chỉnh hướng di chuyển của máy. Các thông số này được gửi về trung tâm điều khiển, nơi các kỹ sư có thể giám sát và điều chỉnh hướng di chuyển của máy một cách chính xác.

Tốc độ đào hầm của máy TBM

Tốc độ di chuyển của máy đào hầm TBM (Tunnel Boring Machine) phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại địa chất, kích thước của hầm, và công nghệ được sử dụng. Tuy nhiên, theo thông tin từ FECON, mỗi ngày máy TBM có thể đào và lắp vỏ bê tông trung bình từ 10-20m/ngày trong đất yếu và 50-100m/ ngày trong địa chất là đá. Đây là một ưu điểm nổi bật của công nghệ TBM vì thi công nhanh chóng, ít làm ô nhiễm môi trường, và hiệu quả kinh tế cao khi công trình được đưa vào sử dụng nhanh hơn.

Làm thế nào để điều khiển máy TBM?

Máy đào hầm TBM (Tunnel Boring Machine) được điều khiển thông qua một số hệ thống:

1. Hệ thống khoan: Hệ thống khoan cắt qua đá. Nó có một đầu cắt được gắn với các lưỡi cắt dạng đĩa. Đầu cắt xoay và đè các lưỡi cắt vào mặt của nó, tạo ra một chuyển động cắt. Áp lực cao mà đầu cắt tạo ra lớn hơn sức nén của đá và nghiền nó một cách dễ dàng.
2. Hệ thống đẩy và kẹp: Hệ thống đẩy và kẹp của máy TBM chịu trách nhiệm di chuyển máy về phía trước thông qua các xi lanh thủy lực. Kẹp hạn chế sự đẩy khi cần thiết.
3. Hệ thống loại bỏ bùn: Đá và đất bị loại bỏ bởi đầu cắt có thể được trộn với nước hoặc các chất khác để tạo ra “bùn” dễ dàng loại bỏ hơn. Thông thường, một con vít chuyển tiếp kéo bùn ra đến một dây chuyền tiêu chuẩn nơi vật liệu cuối cùng được mang ra khỏi hầm và loại bỏ.
4. Hệ thống hỗ trợ: Máy đào hầm phải được bảo vệ khỏi vật liệu rơi xung quanh nó khi nó mài mòn theo con đường của nó. Các hệ thống hỗ trợ để bảo vệ TBM khỏi các khu vực lỗi bao gồm ống, tiêm grout, bulông đá, và làm lạnh được sử dụng trên hoặc trước đầu cắt.

Ngoài ra, một số TBM, như máy TBM Cân Bằng Áp Lực Đất (EPB), kiểm soát sự ổn định của mặt hầm và sự lún của bề mặt đất bằng cách giám sát và điều chỉnh áp suất trong buồng đầu cắt để cân nhắc với áp suất nước và áp suất đất phía trước đầu cắt.

Hầm TBM có những ưu điểm gì so với các phương pháp khác?

Máy đào hầm TBM (Tunnel Boring Machine) có nhiều ưu điểm so với các phương pháp đào hầm truyền thống:

1. Tiết kiệm thời gian và chi phí: TBM nổi tiếng với khả năng khai thác tốc độ cao của mình, dẫn đến việc hoàn thành dự án nhanh hơn so với các phương pháp khác¹. Quá trình khai thác liên tục giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động, dẫn đến việc tiết kiệm thời gian đáng kể.
2. An toàn: Việc đào hầm bằng TBM mang lại một môi trường làm việc an toàn hơn cho công nhân xây dựng hầm vì hầu hết quá trình khai thác diễn ra trong chính TBM. Điều này giảm thiểu rủi ro liên quan đến việc khoan, nổ và vỡ đá.
3. Giảm thiểu sự gián đoạn mặt bằng: TBM rất phù hợp cho môi trường thành thị nơi cần giảm thiểu sự gián đoạn mặt bằng¹. Hoạt động ngầm của chúng đảm bảo rằng có ít ảnh hưởng lên mặt bằng ở trên, giảm thiểu sự gián đoạn giao thông và các cấu trúc lân cận.
4. Đồng nhất trong Đường kính Hầm: TBM tạo ra các Đường kính Hầm Đồng nhất, cho phép thiết kế Hầm chính xác và tích hợp dễ dàng với các yếu tố Hầm khác.

Cần bao lâu để đưa hầm vào sử dụng sau khi hoàn thành?

Sau khi hoàn thành công trình, thời gian để đưa hầm vào sử dụng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm việc nghiệm thu công trình. Thông thường, sau khi công trình hoàn thành, các bên tổ chức nghiệm thu hoàn thành công trình. Tuy nhiên, biên bản nghiệm thu hoàn thành để đưa công trình vào sử dụng có thể chậm hơn do chưa có đơn vị tiếp nhận. Khi đã có sự cho phép của UBND Tỉnh, mới tổ chức nghiệm thu đưa công trình vào sử dụng. Việc xác định thời gian cụ thể phải căn cứ vào nội dung thỏa thuận trong hợp đồng đã ký kết.

Những dự án nào ở Việt Nam đã sử dụng máy TBM?

Ở Việt Nam, có một số dự án đã sử dụng máy đào hầm TBM (Tunnel Boring Machine):

• Dự án tuyến tàu điện ngầm số 1, TP HCM: Dự án này đã áp dụng công nghệ thi công TBM1. Công ty TNHH Máy xây dựng Việt Nhật đã tổ chức lễ vận hành chạy thử thành công thiết bị đào hầm TBM 390E. FECON cũng đã trở thành nhà thầu Việt Nam đầu tiên tham gia vận hành robot TBM từ ga Ba Son đến ga Nhà hát thành phố HCM, với tổng chiều dài 2x781m.

Máy TBM có mấy loại?

Máy đào hầm TBM (Tunnel Boring Machine) có hai loại chính, được phân biệt dựa trên nguyên lý tạo ra áp lực cân bằng¹:

1. EPB-TBM: Loại này phù hợp với loại địa chất có nhiều thành phần hạt mịn. EPB-TBM sử dụng hỗn hợp đất đào và phụ gia để tạo ra áp lực cân bằng.
2. Slurry-TBM: Loại này phù hợp với địa chất rời rạc. Slurry-TBM sử dụng vữa bùn để tạo ra áp lực cân bằng.

Cả hai loại máy TBM này đều được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng ngầm, tùy thuộc vào loại địa chất của công trình.

Chiều dài của máy TBM là bao nhiêu?

Chiều dài của máy đào hầm TBM (Tunnel Boring Machine) có thể khác nhau tùy thuộc vào loại máy và dự án, nhưng thông thường, chiều dài của máy TBM khoảng 90m, bao gồm hệ khiên đào và giàn phụ trợ. Một số máy TBM khác có thể dài hơn 100m