Các dự án thi công hầm và khai thác mỏ thuộc nhóm công trình xây dựng có yêu cầu kỹ thuật phức tạp hàng đầu trên thế giới. Các dự án này thường được triển khai tại những khu vực đang phát triển hạ tầng, xây dựng các hành lang giao thông mới hoặc khai thác tài nguyên trong điều kiện địa chất đầy thách thức.
Trong môi trường công trình ngầm, chuyên môn kỹ thuật, công nghệ máy móc và khoa học vật liệu phải cùng lúc giải quyết nhiều yếu tố khó lường: địa tầng biến đổi, điều kiện địa chất hỗn hợp tại gương đào, áp lực nước cao, biến động nhiệt độ, hiện tượng bám dính – tắc nghẽn, mài mòn và rung động. Đây chính là những điều kiện mà các giải pháp hệ thống của MC Underground (MCU) – đơn vị chuyên biệt về công trình ngầm thuộc MC-Bauchemie – phát huy hiệu quả. MCU cung cấp các công nghệ toàn diện cho thi công hầm bằng TBM, đào hầm theo phương pháp truyền thống và khai thác mỏ.
Song song với những thách thức kỹ thuật, các yêu cầu về hiệu quả chi phí, tính bền vững và an toàn cũng ngày càng cao. Tiến độ thi công ngày càng được rút ngắn, yêu cầu kiểm soát độ lún tại khu vực đô thị trở nên khắt khe hơn, trong khi các quy định về môi trường liên tục được siết chặt. Đồng thời, thị trường đòi hỏi các công trình có tuổi thọ cao và chu kỳ bảo trì tối thiểu.
Trong bối cảnh đó, thành công của một dự án không phụ thuộc vào một sản phẩm riêng lẻ mà đến từ sự phối hợp đồng bộ giữa các bên tham gia và toàn bộ công nghệ trong quá trình thi công. Đây cũng chính là cách MC Underground tiếp cận lĩnh vực thi công hầm và khai thác mỏ: không xem công trình ngầm như tập hợp của các sản phẩm hóa chất riêng biệt, mà là một quy trình tích hợp cần được giải quyết theo tư duy hệ thống – từ gương đào đến kết cấu vỏ hầm hoàn thiện.
Ba lĩnh vực công trình ngầm – Một cách tiếp cận hệ thống
Dù là thi công hầm cơ giới bằng máy đào hầm TBM, đào hầm truyền thống trong đất yếu hoặc đá cứng, hay khai thác mỏ dưới lòng đất, mỗi lĩnh vực đều có những nguyên lý và yêu cầu riêng.
Các dự án TBM có mức độ tự động hóa cao; thi công hầm truyền thống phụ thuộc nhiều hơn vào điều kiện địa chất và chất lượng thi công; trong khi khai thác mỏ tập trung vào chu kỳ thi công ngắn, khả năng nhanh chóng quay lại khu vực làm việc và độ tin cậy tối đa của quy trình.
Điểm chung giữa ba lĩnh vực này là nhu cầu về các giải pháp hệ thống được phối hợp chính xác. MCU cung cấp những giải pháp toàn diện, có khả năng điều chỉnh linh hoạt theo yêu cầu cụ thể của từng dự án và điều kiện công trường.
Thi công hầm cơ giới bằng TBM: Đảm bảo độ tin cậy trong vận hành liên tục
Trong thi công hầm cơ giới, sự ổn định và phối hợp đồng bộ của toàn bộ hệ thống quyết định trực tiếp đến tiến độ, chi phí và an toàn dự án.
Khi sử dụng máy đào hầm TBM, đặc tính của vật liệu đào ra phải được tạo lập và kiểm soát phù hợp trong suốt quá trình đào. Máy EPB (Earth Pressure Balance – cân bằng áp lực đất) sử dụng chính đất đào làm môi trường tạo áp lực chống đỡ gương đào, trong khi Slurry TBM sử dụng dung dịch bentonite.
Các loại địa chất khác nhau – từ cát, sỏi đến đất sét dính và điều kiện địa chất hỗn hợp tại gương đào – đòi hỏi những hệ thống điều hòa đất được thiết kế và điều chỉnh chính xác.
MCU tiếp cận TBM như một hệ thống thống nhất, hỗ trợ toàn diện từ gương đào đến kết cấu ống hầm hoàn thiện.
Điều hòa đất – bước đầu tiên quyết định hiệu quả đào hầm
Các hệ foam và polymer hiện đại giúp tạo ra đặc tính dòng chảy phù hợp cho vật liệu đào, giảm ma sát nội bộ và hỗ trợ quá trình đào diễn ra ổn định.
Với các công nghệ tiên tiến như MC-StartupFoam®, MC-RheoSand® và MC-RheoClay®, TBM có thể vận hành nhanh chóng và hiệu quả không chỉ trong điều kiện cát và đất sét mà còn khi đi xuyên qua tường hào và các khu vực trú ẩn an toàn.
MC-SOLIDFOAM® – bước đột phá trong công nghệ điều hòa đất
Một trong những bước tiến công nghệ nổi bật là MC-SolidFoam®. Khác với các loại foam gốc nước thông thường, hệ thống này sử dụng huyền phù mật độ cao – HDSL (High-Density Suspension Liquid), qua đó mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng của máy EPB.
Ngay cả các loại đất có độ thấm rất cao hoặc khu vực đứt gãy với yêu cầu kiểm soát độ lún đặc biệt nghiêm ngặt cũng có thể được xử lý hiệu quả.
Những điều kiện trước đây có thể đòi hỏi phải cải tạo máy móc với chi phí lớn nay có thể được giải quyết nhanh chóng thông qua sự kết hợp thông minh giữa công nghệ HDSL, hệ foam và giải pháp thiết bị tạo foam. Những dự án đầu tiên, chẳng hạn đường hầm truyền nhiệt bên dưới sông Elbe tại Hamburg, Đức, đã cho thấy tiềm năng của công nghệ này.
Tối đa hiệu suất đào tiến, kiểm soát rủi ro
Đối với Slurry TBM, MCU đã phát triển các hệ phụ gia và chất keo tụ giúp ổn định huyền phù, giảm hiện tượng bám dính – tắc nghẽn và nâng cao hiệu quả phân tách ngay cả khi hàm lượng sét cao.
Mục tiêu xuyên suốt vẫn là: tối đa hóa hiệu suất đào tiến trong khi kiểm soát rủi ro.
Một yếu tố quan trọng khác là khả năng làm kín của chính máy TBM. Các hệ mỡ bôi trơn và mỡ làm kín chuyên dụng giúp bảo vệ máy khỏi sự xâm nhập của nước và các hạt mịn. Giải pháp này được bổ trợ bằng công nghệ bơm được thiết kế phù hợp để vận chuyển an toàn các vật liệu có độ nhớt cao như vật liệu làm kín đuôi khiên (tail sealant).
Bơm vữa lấp đầy khe vành khuyên
Bơm vữa lấp đầy khe vành khuyên (annulus grouting) đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu độ lún và đảm bảo tải trọng được truyền sớm, đồng đều lên các đốt vỏ hầm (segment).
MCU cung cấp các hệ vữa 1 thành phần (1K), 2 thành phần (2K) cùng các giải pháp đặc biệt không sử dụng xi măng và có tính thấm.
Bên cạnh đó, MCU cung cấp các phụ gia bê tông, sợi gia cường và hệ dưỡng hộ được thiết kế riêng cho quá trình sản xuất segment, giúp cấu kiện chịu được lực kích lớn, đồng thời đảm bảo độ bền lâu và chất lượng bề mặt tối ưu.
Đào hầm truyền thống và khai thác mỏ: linh hoạt trước điều kiện địa chất biến đổi
Nếu các dự án TBM có mức độ công nghiệp hóa cao, thi công hầm truyền thống lại đòi hỏi khả năng thích ứng tối đa.
Việc đào trong đất yếu hoặc áp dụng phương pháp khoan – nổ mìn trong đá cứng chịu ảnh hưởng lớn bởi sự biến đổi của điều kiện địa chất, trong khi chất lượng thi công tác động trực tiếp đến an toàn kết cấu.
Trong điều kiện này, bê tông phun (shotcrete) giữ vai trò trung tâm. Bê tông phun vừa tạo hệ chống đỡ và ổn định nền đất đá tạm thời, vừa góp phần đảm bảo độ bền lâu dài của công trình.
MCU cung cấp danh mục toàn diện gồm phụ gia bê tông, sợi gia cường, hệ kiểm soát thủy hóa và phụ gia đông kết nhanh không kiềm. Các giải pháp này cho phép kiểm soát chính xác cường độ sớm và cường độ cuối, đảm bảo chu kỳ đào tiến an toàn đồng thời giảm thiểu lượng bê tông bật nảy.
Kiểm soát bê tông phun bật nảy với MC-MONTAN SHOTSOL
Với MC-Montan ShotSol, MCU phát triển một phương pháp tiếp cận hệ thống mới nhằm kiểm soát có mục tiêu hiện tượng bật nảy của bê tông phun.
Sự kết hợp thông minh giữa thiết kế cấp phối bê tông và công nghệ phụ gia giúp giảm đáng kể lượng bê tông bật nảy, qua đó giảm lượng vật liệu tiêu hao.
Giải pháp này không chỉ nâng cao hiệu quả chi phí mà còn góp phần cải thiện môi trường làm việc tại công trường. Đặc biệt đối với các đường hầm có tiết diện lớn hoặc các dự án khai thác mỏ sử dụng khối lượng bê tông phun cao, lợi ích kỹ thuật và kinh tế có thể được đo lường rõ ràng.
Cường độ sớm cao, rút ngắn thời gian gián đoạn với MC-MONTAN SHOTCRETE HA-X
Trong khai thác mỏ dưới lòng đất, bên cạnh yếu tố an toàn, năng suất và thời gian quay lại khu vực thi công nhanh cũng là những yêu cầu then chốt.
Dòng phụ gia đông kết nhanh không kiềm MC-Montan Shotcrete HA-X được phát triển chuyên biệt để đáp ứng các yêu cầu này.
Khả năng ổn định lưu trữ vượt trội, liều lượng sử dụng thấp và khả năng phát triển cường độ sớm đáng tin cậy – ngay cả ở nhiệt độ thấp – giúp đảm bảo tính ổn định của quy trình, đồng thời đơn giản hóa công tác logistics và thao tác tại công trường.
Hệ giải pháp được hoàn thiện với vữa bơm neo đá, phụ gia cho công tác lấp đầy và các phụ gia tăng cường tính năng như MC-Montan Injekt CG Boost.
MC-Montan Injekt CG Boost giúp chuyển đổi xi măng thông thường thành vữa bơm có độ ổn định cao, ổn định thể tích, khả năng chảy được tối ưu và độ trương nở được kiểm soát – những đặc tính quan trọng để đảm bảo khả năng neo giữ chắc chắn và độ bền lâu của công tác lấp đầy.
Các hệ giải pháp hỗ trợ chuyên biệt cho thi công hầm
Không có dự án hầm nào diễn ra hoàn toàn đúng như kế hoạch. Nước xâm nhập, khoang rỗng, vết nứt hoặc điều kiện địa chất ngoài dự kiến đều đòi hỏi những giải pháp xử lý nhanh chóng và đáng tin cậy về mặt kỹ thuật.
MCU đáp ứng những yêu cầu này bằng các hệ giải pháp hỗ trợ chuyên biệt cho thi công hầm, bao gồm nhựa bơm injection để gia cố nền đất đá và chống thấm, cũng như các hệ vật liệu trương nở phục vụ xử lý khe nối và vết nứt.
Ngoài ra, MCU cung cấp toàn bộ danh mục giải pháp sửa chữa và bảo vệ bề mặt của MC-Bauchemie phục vụ công tác bảo trì và duy trì tuổi thọ công trình, bao gồm vật liệu sửa chữa bê tông đã được thử nghiệm khả năng chịu lửa và các hệ lớp phủ OS chuyên dụng cho đường hầm, giúp bảo vệ bề mặt trước bụi bẩn và các môi trường xâm thực.
Nhờ đó, công trình có thể duy trì độ bền ngay cả dưới những điều kiện tải trọng khắc nghiệt.
Chính trong những tình huống quan trọng này, lợi thế của một nhà cung cấp giải pháp hệ thống tích hợp được thể hiện rõ nét: hóa chất xây dựng, công nghệ cơ khí và hỗ trợ kỹ thuật tại công trường không hoạt động riêng lẻ mà được phối hợp trong một giải pháp tổng thể.
Bền vững và hiệu quả chi phí trong công trình ngầm
Tính bền vững trong thi công hầm và khai thác mỏ không chỉ đơn thuần là giảm lượng vật liệu sử dụng.
Nó bắt đầu từ các loại foam có khả năng phân hủy sinh học và hệ injection trung tính với nước ngầm, tiếp tục với các chất kết dính không xi măng hoặc hoạt hóa kiềm, đồng thời mở rộng đến việc kéo dài chu kỳ bảo trì và giảm thời gian dừng thi công.
Hiệu quả chi phí đến từ độ tin cậy của toàn bộ quy trình.
Mỗi lần tránh được một sự cố gián đoạn, mỗi phần vật liệu bật nảy được giảm thiểu và mỗi liều lượng vật liệu được tối ưu đều tác động trực tiếp đến chi phí, mức tiêu thụ tài nguyên và cân bằng phát thải CO₂ của dự án.
Do đó, các giải pháp theo định hướng hệ thống không chỉ đóng góp vào hiệu quả môi trường mà còn giúp tối ưu hiệu quả kinh tế của toàn bộ dự án.
MC UNDERGROUND (MCU) – Đối tác giải pháp hệ thống cho các dự án công trình ngầm phức tạp
Thông qua MC Underground (MCU), MC-Bauchemie tập trung năng lực và kinh nghiệm quốc tế trong lĩnh vực công trình ngầm vào một đơn vị chuyên biệt.
MCU tập trung vào ba lĩnh vực chính: thi công hầm bằng TBM, thi công hầm truyền thống và khai thác mỏ, đồng thời cung cấp các hệ giải pháp chuyên biệt mạnh mẽ để ứng phó với những điều kiện bất ngờ trong quá trình thi công dưới lòng đất.
Các giải pháp của MCU có khả năng ứng dụng trên toàn cầu, đảm bảo hiệu quả kinh tế nhưng vẫn có thể điều chỉnh linh hoạt theo yêu cầu cụ thể của từng dự án và điều kiện địa phương, đồng thời được triển khai với độ chính xác kỹ thuật cao.
Qua đó, MCU cung cấp cho chủ đầu tư, đơn vị thiết kế – tư vấn và nhà thầu các giải pháp hệ thống phù hợp với mọi phương pháp đào hầm, được hỗ trợ bởi đội ngũ chuyên gia quốc tế xuyên suốt từ tư vấn kỹ thuật, đào tạo đến triển khai trực tiếp tại công trường.
