Tóm tắt nhanh: Công trường đào hầm và máy đào TBM là môi trường khắc nghiệt bậc nhất cho khí nén: gương hầm dài hàng trăm mét, bụi đá dày đặc, độ ẩm cao, rung động liên tục và tiến độ đào phụ thuộc trực tiếp vào khí cho khoan, phun bê tông và thiết bị TBM. Một hệ khí yếu ở đây không chỉ làm chậm tiến độ đào, mà còn ảnh hưởng tới an toàn khi thông gió và phun bê tông bị gián đoạn. Bài này trình bày cách thiết kế hệ khí cho công trường đào hầm theo từng khu vực, từ trạm nén ngoài cửa hầm tới gương hầm sâu nhất, và những sai lầm khiến máy tốt trên mặt đất vẫn hỏng nhanh trong hầm.
Một kỹ sư hầm kể rằng tiến độ đào hầm của họ từng tụt lại nhiều ngày chỉ vì một vấn đề tưởng nhỏ: áp suất khí tại gương hầm thấp hơn ở trạm nén ngoài cửa hầm tới gần một phần ba, vì đường ống dài, nhiều khớp nối và nhiều tổ cùng dùng khí một lúc. Máy khoan chạy chậm, máy phun bê tông phun không đều, và tổ vận hành phải dừng để chờ áp suất hồi phục, trong khi máy TBM phía trước vẫn chờ. Tiến độ đào hầm không chờ khí hồi phục, và mỗi ngày chậm tiến độ là chi phí đội lên thấy rõ.
QiAir là nhà sản xuất và nhà cung cấp máy nén khí trục vít của Trung Quốc, cung cấp máy nén cho khách xây dựng ngầm và khai khoáng. Với công trường đào hầm, chúng tôi luôn tính hệ khí từ gương hầm sâu nhất ngược về trạm nén, thay vì tính từ trạm nén xuôi xuống rồi hy vọng áp suất còn đủ.
Gương hầm và máy TBM: áp suất tại điểm dùng quyết định tốc độ đào
Máy đào TBM và tổ khoan tại gương hầm dùng khí nén cho khoan, vận hành thiết bị, điều khiển van và dụng cụ, với nhu cầu lưu lượng lớn và biến động mạnh theo chu kỳ đào. Đường ống khí từ cửa hầm tới gương hầm dài hàng trăm mét, thậm chí hàng km khi hầm đã đào sâu, nên tổn thất áp suất dọc đường là vấn đề lớn nhất, lớn hơn cả công suất danh nghĩa của máy nén. Trạm nén trung chuyển đặt trong hầm hoặc gần gương hầm, kèm bình đệm lớn, là giải pháp thực tế cho hầm dài, vì chỉ tăng công suất máy ngoài cửa hầm không bù được tổn thất dọc đường ống dài.
Khí tại gương hầm cũng phải khô và lọc kỹ, vì bụi đá và hơi nước trong hầm làm van và dụng cụ mòn nhanh, còn khí ẩm làm thiết bị TBM rỉ sét và phản ứng chậm. Lọc khí đầu vào cho trạm nén trong hầm cần vệ sinh thường xuyên vì bụi đá dày đặc, và đường ống trong hầm cần kiểm tra rò rỉ định kỳ, vì rò rỉ trong hầm vừa tốn khí vừa làm tăng bụi và tiếng ồn trong không gian hẹp.
Phun bê tông, thông gió hỗ trợ và kiểm soát bụi: khí giữ cho hầm an toàn và ổn định
Sau khi đào, gương hầm được phun bê tông để gia cố, và máy phun bê tông dùng khí nén để vận chuyển hỗn hợp và phun lên bề mặt hầm. Khí thiếu áp sẽ làm bê tông phun không đều, bám kém và tạo lớp vỏ yếu, ảnh hưởng tới an toàn hầm về lâu dài, còn khí ẩm làm hỗn hợp phun vón cục và tắc ống phun. Vì vậy khí cho phun bê tông cần áp suất ổn định và khô, với bình đệm riêng cho tổ phun, tách khỏi khí cho khoan, để đỉnh tiêu thụ khi khoan không làm phun bê tông thiếu khí đúng lúc đang gia cố gương hầm.
Thông gió chính của hầm dựa vào quạt, nhưng khí nén vẫn hỗ trợ phun sương dập bụi tại gương hầm, điều khiển cửa gió và vận hành thiết bị cứu hộ. Bụi đá mịn là nguy cơ sức khỏe lâu dài cho thợ hầm, nên hệ phun sương dập bụi cần khí ổn định trong suốt ca, và khí ẩm làm van phun sương tắc dần, giảm hiệu quả dập bụi mà tổ vận hành khó phát hiện ngay. Lịch kiểm tra van phun sương nên gắn với lịch kiểm tra thông gió chung của công trường.
- Đặt trạm nén trung chuyển và bình đệm lớn gần gương hầm cho hầm dài.
- Tách bình đệm riêng cho tổ phun bê tông khỏi khí cho khoan.
- Kiểm tra rò rỉ đường ống trong hầm định kỳ vì rò rỉ vừa tốn khí vừa tăng bụi.
Dự phòng, di chuyển trạm nén và bảo trì: hầm càng đào sâu, hệ khí càng phải di chuyển theo
Khác với nhà máy cố định, công trường đào hầm di chuyển theo tiến độ: gương hầm càng đào sâu, đường ống càng dài và trạm nén trung chuyển phải dời theo. Máy nén di động đặt trên xe hoặc khung trượt, dễ di chuyển trong hầm và dễ bảo trì tại chỗ, là lựa chọn thực tế hơn máy cố định đặt ngoài cửa hầm. Mỗi lần dời trạm nén cũng là dịp kiểm tra lại đường ống, khớp nối và rò rỉ, vì đường ống hầm chịu rung động từ nổ mìn và máy TBM nên khớp nối lỏng dần theo thời gian.
Dự phòng cho công trường đào hầm cũng phải tính theo tiến độ: một máy nén hỏng mà không có dự phòng sẽ dừng cả gương hầm cho tới khi máy sửa xong hoặc máy thay thế tới nơi, và trong hầm, thời gian chờ luôn dài hơn trên mặt đất. Cấu hình hai máy chia tải hoặc máy dự phòng đặt tại trạm trung chuyển, kèm kho phụ tùng thiết yếu tại công trường, giúp công trường tự xử lý sự cố thường gặp. QiAir tính cấu hình cho khách đào hầm dựa trên chiều dài hầm, số tổ khoan và phun bê tông chạy đồng thời và tiến độ đào, để hệ khí đủ cho gương hầm sâu nhất và di chuyển được theo tiến độ.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao hầm càng đào sâu càng thiếu áp suất khí?
Vì đường ống từ cửa hầm tới gương hầm càng dài, tổn thất áp suất càng lớn. Cần trạm nén trung chuyển và bình đệm gần gương hầm, không chỉ tăng công suất máy ngoài cửa hầm.
Khí thiếu áp ảnh hưởng tới phun bê tông thế nào?
Bê tông phun không đều, bám kém và tạo lớp vỏ yếu, ảnh hưởng tới an toàn hầm về lâu dài. Cần bình đệm riêng cho tổ phun, tách khỏi khí cho khoan.
Công trường đào hầm nên chọn máy nén di động hay cố định?
Nên dùng máy di động dễ dời theo gương hầm, vì hầm càng đào sâu thì trạm nén càng phải di chuyển theo tiến độ, máy cố định ngoài cửa hầm không bù được tổn thất đường ống dài.
Bài viết liên quan
- Thu hồi nhiệt máy nén khí trục vít: biến nhiệt thải thành tiết kiệm năng lượng nhà máy
- Giám sát IoT phòng máy nén khí: nhà cung cấp Trung Quốc hướng dẫn thiết lập thực tế
QiAir là nhà sản xuất và nhà cung cấp máy nén khí trục vít của Trung Quốc. Nếu bạn đang tìm mua máy nén khí trục vít từ Trung Quốc — cho nhà máy, nhà máy dệt, công trường xây dựng hay dây chuyền sản xuất mới — hãy liên hệ QiAir để nhận báo giá theo nhu cầu thực tế, số liệu hiệu năng rõ ràng và hỗ trợ xuất khẩu.