Đào hầm và khai thác mỏ là những lĩnh vực đòi hỏi năng lực kỹ thuật cao, khả năng thích ứng với điều kiện địa chất phức tạp và sự phối hợp chặt chẽ giữa nhiều công nghệ. Trong bài viết này, hãy cùng khám phá cách MC Underground (MCU) ứng dụng chuyên môn về vật liệu và công nghệ để phát triển các hệ giải pháp chuyên biệt, hỗ trợ toàn diện cho từng phương pháp đào và những yêu cầu khác nhau của công trình ngầm.
Thách thức ngành đào hầm và khai thác mỏ
Các dự án đào hầm và khai thác mỏ thuộc nhóm những công trình xây dựng thách thức nhất trên thế giới. Chúng được triển khai tại những khu vực cần phát triển hạ tầng, hình thành các tuyến giao thông mới hoặc khai thác tài nguyên trong điều kiện địa chất phức tạp. Chuyên môn về công trình ngầm, công nghệ máy móc và khoa học vật liệu cùng giải quyết những thách thức khó lường như địa tầng thay đổi, địa chất hỗn hợp, áp lực nước cao, biến động nhiệt độ, hiện tượng bám dính, mài mòn và rung động. Trong những trường hợp này, việc sử dụng hệ giải pháp đồng bộ từ MC Underground (MCU) – đơn vị chuyên trách về công trình ngầm thuộc MC-Bauchemie – mang lại nhiều lợi thế. MCU bao phủ toàn bộ các công nghệ, từ đào hầm cơ giới bằng máy TBM, đào hầm truyền thống đến khai thác mỏ.
Song song với những thách thức trên, yêu cầu về hiệu quả chi phí, tính bền vững và an toàn ngày càng cao. Tiến độ thi công ngày càng được rút ngắn, yêu cầu kiểm soát độ lún tại khu vực đô thị ngày càng phức tạp, trong khi các quy định về môi trường ngày càng nghiêm ngặt. Đồng thời, nhu cầu về những công trình có tuổi thọ dài và chu kỳ bảo trì tối thiểu cũng ngày một gia tăng.
Trong bối cảnh đó, thành công của một dự án không phụ thuộc vào một sản phẩm đơn lẻ mà đến từ sự phối hợp đồng bộ giữa tất cả các bên tham gia và các công nghệ được sử dụng. Đây chính là vai trò của MCU – tập trung chuyên sâu vào đào hầm và khai thác mỏ. MCU không xem công trình ngầm đơn thuần là một chuỗi các sản phẩm hóa chất riêng lẻ, mà là những quy trình cần được tiếp cận một cách tổng thể và đồng bộ – từ gương đào đến lớp vỏ hầm hoàn thiện.
Ba lĩnh vực công trình ngầm – những yêu cầu khác nhau, một cách tiếp cận hệ thống
Dù là đào hầm cơ giới bằng máy TBM, đào hầm truyền thống trong đất yếu hoặc đá cứng, hay khai thác mỏ hầm lò theo hướng tối ưu năng suất, mỗi lĩnh vực đều có những nguyên tắc và yêu cầu riêng.
Trong khi các dự án TBM có mức độ tự động hóa cao, đào hầm truyền thống phụ thuộc nhiều hơn vào điều kiện địa chất và chất lượng thi công. Ngược lại, khai thác mỏ tập trung vào chu kỳ thi công ngắn, thời gian tái tiếp cận nhanh và độ tin cậy cao của toàn bộ quy trình.
Điểm chung của cả ba là yêu cầu về hệ giải pháp được phối hợp chính xác và đồng bộ. MCU cung cấp các giải pháp toàn diện, có thể linh hoạt điều chỉnh theo yêu cầu cụ thể của từng dự án và điều kiện công trường.
Giải pháp cho đào hầm cơ giới (TBM): Kiểm soát tốt với độ chính xác cao, cho phép vận hành liên tục
Trong đào hầm cơ giới, sự ổn định của toàn bộ quá trình quyết định tiến độ, chi phí và an toàn. Khi sử dụng máy đào hầm TBM, tính chất của đất đá sau đào cần được kiểm soát phù hợp để đảm bảo quá trình đào diễn ra hiệu quả.
Giải pháp cho máy TBM EPB
Máy TBM EPB (Earth Pressure Balance) sử dụng đất đào làm môi trường cân bằng áp lực, trong khi TBM Slurry sử dụng huyền phù bentonite. Các loại đất khác nhau – từ cát, sỏi đến đất sét dính và địa chất hỗn hợp – đòi hỏi hệ thống cải tạo đất được thiết kế phù hợp.
MCU tiếp cận TBM như một hệ thống thống nhất, hỗ trợ dự án toàn diện từ gương đào đến khi hoàn thiện đường hầm. Cải tạo đất là bước quan trọng đầu tiên. Các hệ thống bọt và polymer hiện đại giúp kiểm soát đặc tính của đất đào, giảm ma sát bên trong và tạo điều kiện cho quá trình đào diễn ra trơn tru.
Nhờ những công nghệ tiên tiến như MC-StartupFoam®, MC-RheoSand® và MC-RheoClay®, TBM có thể vận hành hiệu quả không chỉ trong điều kiện cát và đất sét mà còn khi đào qua tường chắn và các khu vực trú ẩn an toàn.
MC-SolidFoam® – Công nghệ tạo bước đột phá
Một bước tiến công nghệ nổi bật là MC-SolidFoam®. Khác với các loại bọt gốc nước thông thường, hệ thống này sử dụng huyền phù mật độ cao (HDSL), qua đó mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng của máy EPB.
Ngay cả những khu vực có đất có tính thấm cao hoặc đới đứt gãy với yêu cầu kiểm soát độ lún nghiêm ngặt cũng có thể được xử lý hiệu quả.
Những vấn đề trước đây có thể đòi hỏi phải cải tạo máy móc tốn kém giờ đây có thể được giải quyết nhanh chóng thông qua sự kết hợp thông minh giữa công nghệ HDSL, hệ thống bọt và thiết bị tạo bọt. Các dự án tiên phong, như đường hầm dẫn nhiệt bên dưới sông Elbe tại Hamburg, Đức, đã cho thấy tiềm năng của công nghệ này.
Giải pháp cho máy TBM Slurry
Đối với máy TBM Slurry, MCU phát triển các loại phụ gia và hệ thống tạo bông giúp ổn định huyền phù, giảm bám dính và hỗ trợ quá trình phân tách hiệu quả ngay cả khi hàm lượng đất sét cao. Mục tiêu vẫn là: tối đa hóa tốc độ đào trong khi kiểm soát rủi ro. Một yếu tố quan trọng khác là khả năng làm kín chính máy TBM. Các hệ thống 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 kết hợp với công nghệ bơm được điều chỉnh chính xác, giúp vận chuyển an toàn các hợp chất có độ nhớt cao như vật liệu làm kín đuôi máy.
Bơm vữa lấp khoảng trống phía sau vỏ hầm (annulus grouting) cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm độ lún và đảm bảo truyền tải tải trọng sớm, đồng đều lên các segment. MCU cung cấp hệ thống 1K và 2K, cũng như các giải pháp chuyên biệt không xi măng và có tính thấm.
MCU đồng thời cung cấp phụ gia bê tông, sợi gia cường và hệ thống bảo dưỡng chuyên dụng cho sản xuất segment, được thiết kế để chịu được lực kích đẩy lớn, đồng thời đảm bảo độ bền cao và chất lượng bề mặt hoàn thiện.
Giải pháp cho đào hầm truyền thống và khai thác mỏ: Linh hoạt trước điều kiện địa chất thay đổi
Trong khi các dự án TBM có tính công nghiệp hóa cao, đào hầm truyền thống đòi hỏi khả năng thích ứng tối đa. Đào trong đất yếu hoặc phương pháp khoan – nổ trong đá cứng đều chịu ảnh hưởng lớn từ sự thay đổi của địa chất và chất lượng thi công, qua đó tác động trực tiếp đến an toàn kết cấu.
Bê tông phun (shotcrete) đóng vai trò trung tâm. Vật liệu này vừa cung cấp khả năng chống đỡ và ổn định 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, sợi gia cường, hệ thống kiểm soát quá trình thủy hóa và chất tăng tốc không kiềm. Các sản phẩm này cho phép kiểm soát chính xác cường độ sớm và cường độ cuối cùng, đảm bảo các chu kỳ đào an toàn đồng thời giảm lượng vật liệu bật lại (rebound).
Kiểm soát rebound có mục tiêu trong bê tông phun với MC-Montan ShotSol
Với MC-Montan ShotSol, MCU áp dụng một phương pháp mới, có tính hệ thống nhằm kiểm soát rebound trong 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 rebound, qua đó giảm lượng vật liệu tiêu thụ. Điều này không chỉ cải thiện hiệu quả chi phí mà còn tạo môi trường làm việc tốt hơn tại công trường.
Giải pháp mang lại giá trị kỹ thuật và kinh tế có thể đo lường rõ ràng, đặc biệt tại các đường hầm có tiết diện lớn hoặc trong khai thác mỏ với khối lượng thi công cao.
Cường độ sớm cao và thời gian dừng thi công ngắn với dòng MC-Montan Shotcrete HA-X
Trong khai thác mỏ hầm lò, bên cạnh an toàn, năng suất và khả năng tái tiếp cận khu vực thi công trong thời gian ngắn cũng đóng vai trò quan trọng.
Dòng phụ gia tăng tốc không kiềm MC-Montan Shotcrete HA-X được phát triển chuyên biệt cho những yêu cầu này. Khả năng ổn định khi lưu trữ, 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 độ tin cậy của quy trình, đồng thời đơn giản hóa việc vận chuyển và sử dụng tại công trường.
Hệ thống này được bổ sung bởi vữa bơm neo đá, phụ gia cho vật liệu chèn lấp và các phụ gia nâng cao hiệu suất như MC-Montan Injekt CG Boost. Sản phẩm này biến xi măng thông thường thành vữa bơm có độ ổn định cao và thể tích ổn định, với đặc tính chảy được tối ưu và khả năng giãn nở được kiểm soát. Đây là yếu tố quan trọng để đảm bảo khả năng neo giữ an toàn và chèn lấp bền vững.
Giải pháp bơm sửa chữa kết cấu và bảo vệ bề mặt: Hệ thống hỗ trợ chuyên biệt cho đào hầm
Không có dự án hầm nào diễn ra hoàn toàn theo đúng kế hoạch. Nước xâm nhập, khoảng rỗng, vết nứt hoặc những điều kiện địa chất bất ngờ có thể đòi hỏi các giải pháp nhanh chóng và đáng tin cậy về mặt kỹ thuật.
MCU đáp ứng những yêu cầu này bằng các hệ thống hỗ trợ chuyên biệt cho đào hầm, bao gồm nhựa bơm phun để ổn định đất và chống thấm, cũng như các hệ thống trương nở để xử lý mối nối và vết nứt.
Bên cạnh đó, MCU cung cấp đầy đủ các hệ thống sửa chữa và bảo vệ bề mặt của MC-Bauchemie phục vụ công tác bảo trì và duy trì chất lượng công trình, bao gồm vật liệu sửa chữa bê tông đã được kiểm nghiệm khả năng chịu lửa và các lớp phủ OS chuyên dụng cho đường hầm, giúp bảo vệ kết cấu trước ô nhiễm và các tác nhân xâm thực.
Tất cả những giải pháp này góp phần đảm bảo độ bền lâu dài ngay cả dưới những tải trọng khắc nghiệt. Đặc biệt trong những tình huống quan trọng, thế mạnh của một nhà cung cấp hệ giải pháp đồng bộ càng được thể hiện rõ. Hóa chất, công nghệ cơ khí và hỗ trợ tại công trường không hoạt động như những giải pháp riêng lẻ, mà được kết hợp thành một hệ thống thống nhất.
Bền vững và hiệu quả chi phí
Tính bền vững trong đào hầm và khai thác mỏ không chỉ đơn giản là giảm lượng vật liệu sử dụng. Điều này bắt đầu từ bọt có khả năng phân hủy sinh học và hệ thống bơm phun không ảnh hưởng đến nước ngầm, tiếp đến là các chất kết dính không xi măng hoặc chất kết dính hoạt hóa kiềm, đồng thời hướng đến kéo dài chu kỳ bảo trì và giảm thời gian dừng thi công.
Hiệu quả chi phí đến từ độ tin cậy của quy trình. Mỗi lần gián đoạn được tránh, mỗi phần rebound được giảm thiểu và mỗi liều lượng được tối ưu đều tác động trực tiếp đến chi phí, mức tiêu thụ tài nguyên và cân bằng CO₂.
Vì vậy, các giải pháp theo hướng hệ thống không chỉ góp phần tối ưu hiệu quả kinh tế mà còn nâng cao hiệu quả môi trường của dự án.
MC-BIFI x MC Underground – Đối tác giải pháp toàn diện cho các dự án công trình ngầm phức tạp
Với MCU, MC-Bauchemie tập trung chuyên môn quốc tế về xây dựng công trình ngầm vào một đơn vị chuyên trách. Trọng tâm rõ ràng là đào hầm bằng TBM, đào hầm truyền thống và khai thác mỏ, kết hợp với các hệ thống chuyên biệt cho những tình huống ngầm khó dự đoán.
Các giải pháp này có thể được triển khai trên phạm vi toàn cầu, đảm bảo hiệu quả kinh tế, đồng thời linh hoạt điều chỉnh theo yêu cầu cụ thể của từng dự án và được triển khai với độ chính xác kỹ thuật cao.
Đồng thời, MCU cung cấp cho chủ đầu tư, đơn vị thiết kế và nhà thầu các hệ giải pháp phù hợp với từng phương pháp đào, cùng đội ngũ chuyên gia quốc tế và đội ngũ kỹ thuật MC-BIFI hỗ trợ toàn diện – từ tư vấn kỹ thuật, đào tạo đến triển khai trực tiếp tại công trường.
Liên hệ MC-BIFI x MCU để nhận tư vấn chi tiết cho dự án của bạn!
📞 (+84) 024 3775 5312
📩 info@mcbifi-bauchemie.vn
