MỤC LỤC

MỤC LỤC................................................................................................................................i

LỜI NÓI ĐẦU.........................................................................................................................1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ SƠ LƯỢC VỀ MÁY TBM....................................................3

1.1 Vài nét về xây dựng công trình ngầm...........................................................................3

1.2. Khái niệm máy TBM.......................................................................................................3

1.3. Phân loại.........................................................................................................................4

1.2.1. Tổ hợp máy phát lực.....................................................................................................4

1.3.2. Máy bốc xúc và vận chuyển đất đá hầm lò...................................................................5

1.3.3. Máy và thiết bị thi công tuyến ngầm và công trình ngầm bằng công nghệ đào hở.......5

1.3.4. Máy và thiết bị thi công tuyến ngầm bằng phương pháp khoan nổ mìn.......................5

1.3.5. Máy và thiết bị thi công tuyến ngầm bằng phương pháp khiên và tổ hợp khiên ..........6

1.3.6. Máy và thiết bị phục vụ cho công tác bê tông, bê tông cốt thép công trình ngầm ........6

1.3.7. Máy và thiết bị phụ trợ thi công tuyến ngầm khác.........................................................7

1.3.8. Cấu tạo chung của máy công trình ngầm gồm những bộ phận chính cơ bản..............7

1.4. Phạm vi sử dụng............................................................................................................7

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG...........................................................................11

KẾT LUẬN……………………………………………………………..................................……62

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………....................................………63

LỜI MỞ ĐẦU

Xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng là một mục tiêu quan trọng trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Với mục tiêu Việt Nam trở thành nước công nghiệp, thì việc quy hoạch và xây dựng các công trình như: đường cao tốc, cảng hàng không, cảng biển, đê điều phải được xây dựng với chất lượng tốt, tiến độ thi công nhanh bằng các công nghệ thi công xây dựng mới. Nhiều công trình lớn của Việt Nam đã do các công ty xây dựng trong nước thi công, qua đó khẳng định được trình độ xây dựng của Việt Nam đã nắm bắt và tiếp cận đến trình độ thi công xây dựng tiên tiến trên thế giới. Với nội dung đề tài được giao là “Tìm hiểu thực tế cấu tạo và nguyên lý của máy thi công ngầm TBM” thì ta dùng những kiến thức đã học để làm rõ kết cấu của máy TBM. Qua việc làm đồ án sinh viên có thể tổng hợp lại những kiến thức đã học lại có thể hiểu biết sâu hơn về máy đào hầm, về các kết cấu của máy, các phương thức hoạt động của từng loại máy phù hợp với mọi trường hợp mọi điều kiện làm việc mà vẫn đảm bảo được chất lượng của máy đạt giá trị cao nhất có thể.

Kết cấu của đồ án môn học bao gồm có 2 chương:

Chương 1: Tổng quan và sơ lược về máy TBM.

Chương 2: Cấu tạo và hoạt động về máy TBM.

Cuối cùng, trong quá trình trình làm đồ án không thể tránh được những thiếu sót, em mong nhận được sự góp ý của các thầy để em hoàn thiện đồ án tốt hơn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy : TS……………  đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án.

Em xin chân thành cảm ơn!

                                                                                                                                                 Hà Nội, ngày… tháng … năm 20…

                                                                                                                                                   Sinh viên thực hiện

                                                                                                                                                   ………………

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ SƠ LƯỢC VỀ MÁY TBM

1.1. Vài nét về xây dựng công trình ngầm

Khoảng giữa thế kỷ 19, ngành Đường sắt phát triển mạnh mẽ kéo theo công nghệ đào hầm ra đời để phục vụ thi công các công trình tàu điện ngầm. Đầu tiên là công nghệ đào hầm nổ mìn cổ điển. Nhược điểm của nó là thi công đào hầm mất nhiều thời gian, độ an toàn thấp vì nổ mìn gây rung chấn, thời gian thi công rất chậm, đặc biệt khó khăn khi thi công các đường hầm dài. Thời kỳ đó, cơ khí, tự động hóa phát triển, công nghệ mới phát triển... là cơ sở thôi thúc các kỹ sư hầm tìm ra công nghệ mới nhằm phục vụ thi công đào hầm được dễ dàng và an toàn hơn.

1.2. Khái niệm máy TBM

TBM (tunnel boring machine) là thiết bị khoan hầm có thể thi công trên mọi loại địa chất từ đá cứng đến đất yếu, đất sét, đất bồi hay đất cát dưới mực nước ngầm, đi xuyên núi hay lòng biển.TBM là thiết bị đào và làm đường hầm bằng phương pháp nghiền nát đá, hoàn toàn không gây nổ, công nghệ của Italy. Đầu máy có đường kính 5,5m, nặng 450 tấn được lắp 37 mũi khoan làm bằng hợp kim đặc biệt gọi là "black diamon", có thể đâm thủng những lớp đá cực cứng. Cùng với việc đào không khoan nổ và vận chuyển vật liệu đá đào ra ngoài bằng băng chuyền, thiết bị này đồng thời còn lắp dựng bê tông đúc sẵn vỏ đường hầm. Nghĩa là máy đi đến đâu đường hầm được hoàn thiện ngay đến đó kiện nền đất yếu với các loại đất kết dính có độ sét hoặc hàm lượng phù sa cao và không thấm nước thì việc sử dụng khiên đào là giải pháp lựa chọn hợp lý.

Những tính năng ưu việt của khiên đào cân bằng áp:

- Tính ổn định cao nhờ áp lực hỗ trợ gương đào

- Tốc độ của vít tải và tốc độ đào của TBM giúp điều chỉnh các điều kiện áp lực hỗ trọ

- Phạm vi sử dụng rộng rãi thông qua việc xử lý đất hoàn hảo

- Luôn áp dụng các kỹ thuật công mới có kích thước lớn

- Luôn đổi mới về công nghệ đáp ứng nhu cầu chuyên biệt.

2. Phân loại.

Máy thi công công trình ngầm là những máy xây dựng và thiết bị có tính

chuyên dụng cao phục vụ cho công tác xây dựng công trình ngầm, tuyến tunnel

ngầm giao thông đường sắt, đường bộ, tuyến đường ống ngầm hạ tầng kỹ

thuật đô thị, thuỷ điện...

2.1. Tổ hợp máy phát lực.

Tổ máy phát lực có nhiệm vụ cung cấp

động năng cho các cơ cấu công tác của các máy thi công ngầm làm việc. Tổ

máy phát lực của các máy thi công công trình ngầm có thể là tổ hợp động cơ

điêzel - bơm dầu thuỷ lực, tổ hợp đông cơ điện – bơm dầu thuỷ lực, tổ hợp

động cơ điêzel - máy nén khí hoặc các đông cơ hoạt động độc lập v.v...

2.2. Máy bốc xúc và vận chuyển đất đá hầm lò.

* Máy bốc xúc: có nhiệm vụ bốc xúc đất đá làm sạch mặt bằng phía trước gương đào để đổ trực tiếp hoặc gián tiếp vào các máy vận chuyển đất đá. Các máy này có hai loại là loại làm việc theo chu kỳ và loại bốc xúc liên tục.

* Máy vận chuyển hầm lò gồm có:

- Các máy vận chuyển liên tục như: băng tải, gầu tải, vít tải v.v...có nhiệm vụ vận chuyển đất đá ra khỏi gương đào và vận chuyển vật liệu xây dựng và máy móc từ mặt đất tới nơi thi công. Hướng vận tải là phương ngang hoặc phương nghiêng .

- Các máy vận chuyển không liên tục như: ôtô tải hầm lò, vận tải đường sắt xe goòng hầm lò...Hướng vận chuyển là phương ngang hoặc phương nghiêng.

2.4. Máy và thiết bị thi công tuyến ngầm bằng phương pháp khoan nổ mìn.

- Các dụng cụ khoan: Mũi khoan, ty khoan (cần khoan)

- Các máy khoan cầm tay;

- Máy khoan cột;

- Cỗ máy khoan hầm lò.

2.5. Máy và thiết bị thi công tuyến ngầm bằng phương pháp khiên và tổ hợp khiên.

- Khiên thủ công;

- Khiên bán thủ công;

- Tổ hợp khiên cơ giới hoá hoàn toàn loại thường dùng cho đất mềm -“Soft Ground Non Pressurized”;

- Tổ hợp khiên đào lò với khoang cân bằng áp lực bằng đất - “EARTH PRESSURE BALANCE”;

2.6. Máy và thiết bị phục vụ cho công tác bê tông, bê tông cốt thép công trình ngầm.

Máy và thiết bị phục vụ cho công tác bê tông, bê tông cốt thép công trình ngầm gồm:

- Máy và thiết bị gia cố vách tunnel tạm thời bằng công nghệ phun khô;

- Máy và thiết bị gia cố vách tunnel tạm thời bằng công nghệ phun khô;

- Máy trộn bê tông;

- Các loại ván khuôn di động;

- Máy vận chuyển bê tông;

2.7. Máy và thiết bị phụ trợ thi công tuyến ngầm khác.

Máy và thiết bị phụ trợ thi công tuyến ngầm khác như::

- Máy sử lý nền đất cho tuyến ngầm - máy và thiết bị sử lý nền đất yếu bằng công nghệ khoan phụt vữa cao áp.

- Máy và thiết bị thông gió tuyến ngầm;

- Máy và thiết bị định vị hướng đào;

- Các máy tách đất, máy bơm bùn v.v...

2.8. Cấu tạo chung của máy công trình ngầm gồm những bộ phận chính cơ bản.

Cấu tạo chung của máy công trình ngầm gồm những bộ phận chính cơ bản sau:

- Thiết bị động lực: Động cơ đốt trong, điện, bơm dầu và máy nén khí.

- Hệ thống truyền động: Cơ khí, thuỷ lực, điện, khí nén và hỗn hợp

- Cơ cấu công tác.

- Cơ cấu di chuyển.

- Hệ thống điều khiển.

3. Phạm vi sử dụng.

Công nghệ TBM khắc phục hoàn toàn tình trạng sang chấn địa chất dẫn đến sự cố sập hầm dễ mắc phải do áp dụng phương pháp khoan nổ trước đây. Ngoài ra, công nghệ này còn bảo đảm các vấn đề về môi sinh, môi trường.

Về tàu điện ngầm là công trình quan trọng trong cấu trúc giao thông của các thành phố lớn trên thế giới. Các công trình tàu điện ngầm thường được xây dựng trong các thành phố đông đúc với mục đích làm giảm số người sử dụng phương tiện cá nhân để giải quyết tình trạng ùn tắc giao thông, ô nhiễm môi trường... Khi TBM chưa ra đời thì hầm tàu điện ngầm phải thi công bằng phương pháp đào hở (cut & cover). Cách làm này ảnh hưởng lớn đến các công trình trên mặt đất, chiếm dụng nhiều không gian phục vụ thi công.

Hai loại máy TBM EPB và TBM Slurry thể hiện như hình dưới.

Hầu hết các công trình tàu điện ngầm trên thế giới, trong đó có nhiều công trình đường hầm dài đều sử dụng hai loại máy này và để lại những dấu ấn về tiến độ, chất lượng. Có thể kể đến là công trình hầm đường sắt nối Pháp với Anh, dài 50,5km, khởi công năm 1988, hoàn thành năm 1994. Gần đây nhất là đường hầm Gotthard dài nhất thế giới (57km) ở Thụy Sĩ khánh thành năm 2015. Đường hầm này có địa chất đá rất phức tạp nhưng không gây khó cho các nhà thầu khi họ áp dụng công nghệ TBM thi công. Công trình đưa vào sử dụng đạt chất lượng cao, tàu đi qua đường hầm có thể chạy với vận tốc 250km/h.

Một trong những tính ưu việt khác của TBM là thi công không ảnh hưởng đến các công trình xung quanh. Máy TBM đào đất và lắp vỏ hầm hoàn toàn tự động, nếu thi công tàu điện ngầm thì trên mặt đất xe cộ vẫn chạy bình thường. Ngoài ra, việc thi công nhanh là ưu điểm nổi bật của công nghệ TBM vì mỗi ngày có thể đào và lắp vỏ bê tông trung bình từ 10-20m. Đó là chưa kể đến những ưu điểm khác như ít làm ô nhiễm môi trường, hiệu quả kinh tế cao khi công trình được đưa vào sử dụng nhanh hơn.

CHƯƠNG 2 : CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG

Các hình ảnh khảo sát thực tế tại công trình và tìm hiểu trên internet về cấu tạo và hoạt động máy đào ngầm TBM như các hình ở dưới.

Mô hình robot khoan ngầm TBM dưới lòng đất được đặt tại văn phòng dự án metro số 1. Hôm qua, họp về tiến độ thi công, Giám đốc Ban Quản lý dự án xây dựng tuyến đường sắt đô thị số 1 Dương Hữu Hòa cho biết, ngày 26/5 robot bắt đầu đào đường hầm dài 781 m, kết nối với

Ban quản lý đường sắt đô thị TP.HCM tiến hành khoan TBM gói thầu số 1b “Xây dựng đoạn ngầm từ ga Ba Son đến ga Nhà hát Thành phố”, thuộc dự án tuyến đường sắt đô thị số 1, tuyến Bến Thành - Suối Tiên.

* Mũi khoan:

Các xilanh thuỷ lực tựa vào khung máy kích đẩy để thay đổi hướng di chuyển cắt đất của mâm dao tạo thành đường tunnel cong, các xilanh thuỷ lực đẩy mâm dao tì vào gương đào với một áp lực nhất định để cắt đất và đẩy toàn bộ phần đầu của tổ hợp tiến lên trước.

Phần đầu máy khoan chính dài 12,5 m, có gắn các mũi khoan được lắp đặt ở miệng hầm. Vòng đỡ và lưỡi khoan có đường kính gần 6,79 m, dài 8,30 m.

Mâm dao cắt được dẫn động bởi môtơ thuỷ lực công suất lớn dẫn động một vành răng quay quanh đường tâm của tổ hợp.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Đi khảo sát thực tế các công trình tại Hà Nội.

[2]. https://metrohanoi.vn/

[3]. Nguồn thông tin trên Intenet.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"