Phân tích chuyên sâu & Giải pháp ngăn chặn toàn bộ đối với rò rỉ nước và bùn trong khi đào hầm khiên

Rò rỉ nước và bùn là mối nguy hiểm thường xuyên xảy ra trong quá trình đào hầm bảo vệ cho các dự án tàu điện ngầm và đường hầm. Nó chủ yếu xảy ra ở phốt đuôi khiên, phốt khớp nối, băng tải trục vít, khớp nối phân đoạn, hệ thống phun vữa và buồng đất. Được kích hoạt bởi các yếu tố kết hợp bao gồm độ mòn của thiết bị, vận hành xây dựng không đúng cách, hiệu suất vật liệu kém và điều kiện địa chất thủy văn phức tạp, rò rỉ nghiêm trọng có thể dẫn đến sụp đổ mặt đất, hư hỏng thiết bị và tai nạn an toàn cá nhân. Việc điều trị phải tuân theo nguyên tắc phòng ngừa trước kết hợp phòng ngừa và giảm nhẹ. Điều cần thiết là duy trì việc niêm phong thiết bị, tiêu chuẩn hóa việc xây dựng công trường, kiểm soát chất lượng nguyên liệu thô và dự đoán rủi ro địa chất. Việc sử dụng các sản phẩm hóa chất hỗ trợ như mỡ bôi trơn chống xói mòn, chất tạo bọt điều hòa chất bẩn và vật liệu rót vữa hiệu suất cao có thể giảm thiểu rủi ro rò rỉ một cách hiệu quả và đảm bảo đào hầm tấm chắn an toàn.

1. Giới thiệu: Nguy cơ rò rỉ bùn nước trong hầm chắn

Đường hầm lá chắn là phương pháp xây dựng chủ đạo cho tàu điện ngầm đô thị, đường hầm vượt sông và đường hầm tiện ích. Tuy nhiên, rò rỉ nước và bùn là một vấn đề thường gặp và khó khăn khi đào tấm chắn dưới điều kiện ngầm phức tạp.

Theo thống kê, hơn 60% khiếm khuyết về chất lượng của hầm chắn trong nước có liên quan đến rò rỉ nước-dung dịch.

● Rò rỉ nhỏ sẽ làm xấu đi môi trường làm việc của đường hầm và làm tăng độ trễ trong thi công.

● Tai nạn nghiêm trọng có thể dẫn đến sụt lún mặt đất, sụp đổ bề mặt, hư hỏng các thiết bị điện và thủy lực.

● Rò rỉ lâu dài gây ăn mòn thép và hư hỏng bê tông, giảm tuổi thọ sử dụng của đường hầm và thậm chí gây nguy hiểm đến tính mạng cho công nhân tại chỗ.

Lỗi rò rỉ tập trung vào một số vị trí điển hình, với mức độ nguy hiểm và nguyên nhân gốc rễ khác nhau.

2. Vị trí rò rỉ chính & nguyên nhân gốc rễ

2.1 Hệ thống Shield Tail Seal (Vị trí có rủi ro cao nhất)

Vòng đệm đuôi dạng khiên bao gồm các bàn chải dây thép nhiều sợi và mỡ bịt kín chuyên dụng, để chặn bùn lấp và nước ngầm. Nguyên nhân chính gây rò rỉ:

● Mỡ đuôi chắn không phù hợp: thể tích không đủ, áp suất phun thấp hoặc mỡ kém chất lượng bị nước ngầm cuốn trôi.

● Áp suất phun vữa đồng thời quá mức vượt quá giới hạn 0,5MPa, phá vỡ lớp bịt kín của bàn chải đuôi.

● Lắp ráp các đoạn kém: các đoạn lệch lớn, các góc của các đoạn bị hư hỏng, gioăng chống thấm bị biến dạng hoặc rơi ra.

● Tư thế che chắn không hợp lý: thường xuyên điều chỉnh quá mức và lái xe như rắn khiến khoảng sáng gầm không đều.

● Mòn, rách hoặc biến dạng của chổi đuôi dạng tấm chắn.

2.2 Hệ thống phốt khớp nối

Khớp nối cho phép máy khiên truyền động dọc theo các đường cong. Ở vùng đất cát nhiều nước, hiện tượng rò rỉ nhẹ có thể nhanh chóng phát triển thành hiện tượng phun nước-cát. Các nguyên nhân chính: gioăng đệm bị mòn, mỡ khớp nối không đủ, góc khớp nối quá mức trong quá trình đào hầm đường cong, bu lông kết nối lỏng lẻo và lỗi lắp ráp.

2.3 Băng tải trục vít phun trào

Phun trào thường xảy ra ở các tầng chứa nước có độ thấm cao. Nguyên nhân cốt lõi: điều hòa không tốt, vận hành buồng trống, tốc độ quay trục vít quá cao, áp suất buồng đất thấp và vòng đệm đầu trục bị hỏng.

2.4 Đoạn mối nối thấm

Đây là một khiếm khuyết chất lượng đường hầm lâu dài phổ biến, bao gồm việc sản xuất từng đoạn, lắp ráp tại chỗ và phun vữa:

● Khiếm khuyết của các đoạn đúc sẵn và gioăng chặn nước không đạt tiêu chuẩn.

● Bề mặt mối nối bị bẩn, độ lệch phân đoạn và lực siết chặt bu-lông không đủ trong quá trình lắp ráp.

● Vữa đồng thời không đủ hoặc không đúng tỷ lệ, phân đoạn nổi lên sau khi rời khỏi vỏ đuôi khiên.

2.5 Hệ thống phun vữa đồng thời

Rò rỉ xuất phát từ đường ống bị mòn, vòng đệm mặt bích bị hỏng, vòng đệm trục máy trộn bị hỏng và tỷ lệ trộn vữa kém phù hợp.

2.6 Buồng đất & mặt đào

Các mối đe dọa chủ yếu đến từ vùng nước có áp suất cao, các hang động karst/vùng đứt gãy không lường trước được, áp lực hỗ trợ không đủ và hư hỏng của vòng đệm chịu lực chính.

3. Ảnh hưởng của điều kiện địa chất và môi trường

Địa chất là yếu tố bên ngoài cơ bản gây ra rủi ro rò rỉ.

● Địa chất có nguy cơ cực kỳ cao: lớp cát giàu nước, tầng cát-sỏi, tầng chứa nước bị giới hạn, vùng đứt gãy và hình thành karst, đặc trưng bởi áp lực nước cao và hệ số thấm lớn.

● Các yếu tố môi trường: sự dao động theo mùa của mực nước ngầm, tình trạng khử nước ở hố móng gần đó và tải trọng bề mặt, có thể mở lại các mối nối đường hầm đã hoàn thiện và gây ra hiện tượng thấm thứ cấp.

4. Các biện pháp phòng ngừa và kiểm soát toàn diện

Tuân thủ nguyên tắc “Phòng bệnh trước, kết hợp phòng bệnh với chữa bệnh”.

4.1 Quản lý con dấu thiết bị

● Duy trì việc bơm đủ và ổn định mỡ đuôi tấm chắn và mỡ khớp nối, kiểm tra trạng thái phun cho từng vòng.

● Thường xuyên kiểm tra tình trạng mòn của chổi đuôi, vòng đệm khớp nối và vòng đệm trục băng tải trục vít; thay thế linh kiện hư hỏng kịp thời.

● Hoàn tất việc kiểm tra độ tròn và kiểm tra độ kín sau khi lắp lại tấm chắn.

4.2 Kiểm soát thi công tại chỗ

● Kiểm soát chặt chẽ áp suất phun đồng thời dưới 0,5MPa, đảm bảo đủ khối lượng phun.

● Ổn định tư thế lái xe bằng tấm chắn, tránh thường xuyên phải điều chỉnh trên phạm vi rộng.

● Cải thiện chất lượng lắp ráp các đoạn, kiểm soát độ lệch của các đoạn, làm sạch bề mặt mối nối và đảm bảo mô-men xoắn siết chặt bu-lông trước.

● Tối ưu hóa công thức dưỡng phân; cấm đào hố rỗng ở vùng đất giàu nước.

4.3 Kiểm soát chất lượng vật liệu

Thực hiện kiểm tra nghiêm ngặt đầu vào đối với các vật liệu chính: mỡ bôi trơn chống rỉ, gioăng chặn nước cho các phân đoạn, chất tạo bọt và vật liệu rót vữa. Sản phẩm không đủ tiêu chuẩn sẽ bị từ chối.

4.4 Cảnh báo trước rủi ro địa chất & chuẩn bị khẩn cấp

● Thực hiện dự đoán địa chất trước khi đào hầm; biên soạn các phương án xây dựng đặc biệt cho các đoạn giàu nước có nguy cơ cao.

● Lưu trữ vật liệu bịt kín khẩn cấp, tổ chức diễn tập khẩn cấp thường xuyên các sự cố rò rỉ nước-bùn.

5. Kết luận

Rò rỉ nước và bùn trong quá trình đào hầm khiên là vấn đề kết hợp đa yếu tố do trạng thái thiết bị, vận hành xây dựng, hiệu suất vật liệu và điều kiện địa chất. Không có biện pháp đơn lẻ nào có thể loại bỏ hoàn toàn rủi ro.

Việc lựa chọn các vật liệu hóa học hỗ trợ hiệu suất cao (mỡ bôi trơn chống xói mòn, chất tạo bọt điều hòa chất bẩn, hợp chất rót vữa cường độ cao) đóng một vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ tin cậy bịt kín, cải thiện tính chất của chất bẩn và đảm bảo hiệu quả san lấp. Việc kết hợp vật liệu hợp lý cùng với việc quản lý địa điểm được tiêu chuẩn hóa có thể giảm thiểu nguy cơ rò rỉ một cách hiệu quả và đảm bảo việc đào hầm bằng tấm chắn an toàn và hiệu quả.