Đuôi khiên là một trong những khu vực quan trọng của máy đào hầm TBM, nơi khả năng làm kín cần được duy trì hiệu quả nhằm hạn chế sự xâm nhập của nước ngầm, đất đá và vữa bơm lấp khe vành khuyên vào bên trong máy. Để đáp ứng yêu cầu này, mỡ làm kín đuôi khiên TBM được sử dụng kết hợp với hệ thống chổi làm kín chuyên dụng, tạo thành hàng rào bảo vệ tại vị trí tiếp giáp giữa đuôi khiên và kết cấu vỏ hầm lắp ghép.
Vậy mỡ làm kín đuôi khiên hoạt động như thế nào? Những yếu tố nào quyết định hiệu quả làm kín và đâu là giải pháp vật liệu phù hợp để duy trì tính liên tục, ổn định của quá trình đào hầm? Hãy cùng khám phá những thông tin hữu ích trong bài viết sau nhé.
Mỡ làm kín đuôi khiên TBM là gì?
Mỡ làm kín đuôi khiên TBM (Tail Seal Grease / Tail Sealant) là vật liệu chuyên dụng được sử dụng trong hệ thống làm kín tại phần đuôi của máy đào hầm dạng khiên đào (Shield TBM), đặc biệt đối với các hệ thống sử dụng vỏ hầm bê tông lắp ghép.
Trong quá trình thi công, các tấm vỏ hầm bê tông đúc sẵn được lắp dựng thành từng vòng bên trong đuôi khiên. Giữa bề mặt ngoài của vỏ hầm và kết cấu thép đuôi khiên tồn tại một khoảng hở cần được làm kín để ngăn chặn nước, đất mịn và vữa bơm từ bên ngoài xâm nhập vào khu vực thi công bên trong máy.
Mỡ làm kín được bơm vào các khoang giữa những hàng chổi làm kín, hỗ trợ tạo thành hàng rào kín nước và duy trì khả năng bảo vệ khi TBM tiến về phía trước.
Khác với mỡ bôi trơn thông thường, vật liệu làm kín đuôi khiên TBM được lựa chọn chủ yếu dựa trên khả năng làm kín dưới áp lực, chống nước, bám dính và đáp ứng yêu cầu bơm cấp của hệ thống. Đây là một thành phần quan trọng của hệ thống làm kín đuôi khiên, góp phần bảo vệ thiết bị và duy trì điều kiện thi công ổn định.
Cơ chế hoạt động của hệ thống làm kín đuôi khiên TBM
Hệ thống làm kín đuôi khiên được thiết kế để tạo ra một hàng rào bảo vệ tại vị trí tiếp giáp giữa đuôi khiên thép và bề mặt ngoài của vỏ hầm bê tông lắp ghép. Cơ chế làm kín dựa trên sự phối hợp giữa hệ thống chổi làm kín, mỡ làm kín chuyên dụng và hệ thống bơm cấp mỡ.
1. Hệ thống chổi làm kín đuôi khiên
Tại phần đuôi khiên, các hàng chổi làm kín bằng sợi kim loại được bố trí theo chu vi của máy, tiếp xúc với bề mặt ngoài của các vòng vỏ hầm khi chúng đi qua khu vực đuôi khiên.
Tùy theo thiết kế TBM, hệ thống có thể bao gồm nhiều hàng chổi, tạo thành các khoang chứa vật liệu làm kín. Những hàng chổi này có khả năng thích ứng với chuyển động tương đối giữa đuôi khiên và vỏ hầm trong giới hạn thiết kế, đồng thời hỗ trợ giữ vật liệu làm kín tại vị trí cần bảo vệ.
2. Cơ chế làm kín bằng mỡ chuyên dụng
Mỡ làm kín đuôi khiên TBM được bơm vào các khoang giữa những hàng chổi, lấp đầy các khoảng trống và hỗ trợ hình thành hàng rào chống lại sự xâm nhập của nước, đất mịn và vữa bơm lấp khe vành khuyên. Trong quá trình TBM tiến về phía trước, hệ thống chổi tiếp tục tiếp xúc với bề mặt ngoài của vỏ hầm, trong khi vật liệu làm kín được bổ sung theo yêu cầu vận hành.
Để duy trì hiệu quả, mỡ cần có khả năng bám dính và độ ổn định phù hợp, đồng thời chịu được các điều kiện áp lực tác động lên hệ thống. Hiệu quả làm kín không chỉ phụ thuộc vào bản thân vật liệu mà còn liên quan đến tình trạng chổi làm kín, cấu hình các khoang chứa mỡ và điều kiện cấp mỡ thực tế.
3. Vai trò của hệ thống bơm cấp mỡ
Hệ thống cấp mỡ có nhiệm vụ đưa vật liệu đến các khoang làm kín thông qua đường ống và các điểm cấp được bố trí theo thiết kế TBM. Lưu lượng, áp lực và chế độ cấp mỡ cần được kiểm soát phù hợp nhằm duy trì lượng vật liệu cần thiết trong các khoang làm kín.
Khi hệ thống cấp mỡ hoạt động không ổn định hoặc vật liệu không được phân phối phù hợp, khả năng duy trì hàng rào bảo vệ có thể bị ảnh hưởng. Vì vậy, làm kín đuôi khiên TBM là một quá trình phối hợp đồng bộ giữa thiết kế cơ khí, vật liệu chuyên dụng và kiểm soát vận hành.
Vai trò của mỡ làm kín đuôi khiên trong kiểm soát nước và vật liệu xâm nhập
Trong thi công hầm bằng khiên đào, khu vực đuôi khiên là nơi có sự tương tác giữa thiết bị TBM, kết cấu vỏ hầm và môi trường địa tầng xung quanh. Đặc biệt, khi thi công trong điều kiện nước ngầm cao hoặc sử dụng công nghệ bơm vữa lấp khe vành khuyên, hệ thống làm kín phải đối mặt với những tác động đồng thời từ áp lực nước, vật liệu đào và vữa bơm. Mỡ làm kín đuôi khiên góp phần kiểm soát các tác động này thông qua những chức năng quan trọng sau:
1. Hạn chế nước ngầm xâm nhập vào bên trong máy TBM
Khi TBM hoạt động dưới mực nước ngầm, áp lực nước từ địa tầng có thể tác động lên khu vực đuôi khiên. Nếu hệ thống làm kín không duy trì được khả năng bảo vệ phù hợp, nước có thể xâm nhập qua khoảng tiếp giáp giữa đuôi khiên và vỏ hầm, ảnh hưởng đến môi trường làm việc bên trong máy. Mỡ làm kín chuyên dụng, kết hợp với hệ thống chổi, hỗ trợ hình thành hàng rào chống nước tại khu vực này.
Khả năng duy trì làm kín dưới áp lực là yếu tố đặc biệt quan trọng đối với các dự án đào hầm trong địa tầng bão hòa nước hoặc có áp lực nước ngầm lớn.
2. Ngăn chặn đất mịn và vật liệu từ địa tầng xâm nhập
Bên cạnh nước ngầm, các hạt đất mịn và vật liệu từ địa tầng xung quanh cũng có thể xâm nhập qua những vị trí làm kín không hiệu quả. Sự hiện diện của các vật liệu này có thể gây nhiễm bẩn, ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống và làm gia tăng yêu cầu vệ sinh, kiểm tra hoặc bảo trì.
Hệ thống mỡ làm kín đuôi khiên hỗ trợ hạn chế sự di chuyển của các hạt vật liệu vào bên trong máy, góp phần duy trì điều kiện vận hành phù hợp.
3.3. Hạn chế vữa bơm lấp khe vành khuyên xâm nhập vào đuôi khiên
Trong quá trình đào hầm TBM, khoảng trống giữa vỏ hầm lắp ghép và địa tầng xung quanh cần được lấp đầy bằng công nghệ bơm vữa lấp khe vành khuyên. Vữa được bơm vào khoảng trống phía sau đuôi khiên nhằm hỗ trợ truyền tải trọng, ổn định kết cấu và hạn chế chuyển vị địa tầng. Tuy nhiên, áp lực bơm vữa cũng tạo ra yêu cầu làm kín tại khu vực tiếp giáp giữa đuôi khiên và vỏ hầm. Nếu hệ thống làm kín không hoạt động hiệu quả, vữa có thể xâm nhập vào các khu vực bên trong khiên đào, gây ảnh hưởng đến điều kiện thi công và hoạt động của thiết bị.
Việc sử dụng mỡ làm kín đuôi khiên TBM phù hợp giúp duy trì hàng rào bảo vệ trước tác động của vữa bơm, đồng thời hỗ trợ quá trình thi công và lắp dựng vỏ hầm diễn ra liên tục.
Xem thêm: Vữa lấp khe vành khuyên: Vai trò và giải pháp trong thi công hầm TBM
4. Hỗ trợ duy trì tính liên tục và an toàn thi công
Sự cố tại hệ thống làm kín đuôi khiên có thể dẫn đến tình trạng nước hoặc vật liệu xâm nhập, làm phát sinh nhu cầu kiểm tra, xử lý và gián đoạn vận hành. Trong các dự án đào hầm đô thị hoặc công trình ngầm quy mô lớn, những gián đoạn này có thể ảnh hưởng đến tiến độ và công tác tổ chức thi công.
Do đó, duy trì hiệu quả làm kín không chỉ góp phần bảo vệ thiết bị mà còn hỗ trợ kiểm soát rủi ro, bảo đảm điều kiện làm việc phù hợp và nâng cao hiệu quả tổng thể của quá trình đào hầm cơ giới.
Những yêu cầu kỹ thuật quan trọng đối với mỡ làm kín đuôi khiên TBM
Trong thực tế thi công, hiệu quả làm kín phụ thuộc vào sự tương thích giữa đặc tính vật liệu, điều kiện áp lực và thiết kế hệ thống đuôi khiên. Để đáp ứng những yêu cầu vận hành khác nhau, mỡ làm kín đuôi khiên TBM cần được đánh giá dựa trên một số đặc tính kỹ thuật quan trọng.
1. Khả năng làm kín và duy trì hiệu quả dưới áp lực
Khu vực đuôi khiên có thể chịu tác động đồng thời từ áp lực nước ngầm và áp lực vữa bơm lấp khe vành khuyên. Vì vậy, vật liệu cần có khả năng duy trì hàng rào làm kín trong điều kiện chênh lệch áp lực phù hợp với thiết kế của hệ thống. Đặc tính làm kín dưới áp lực là một trong những yếu tố quan trọng khi đánh giá mức độ phù hợp của vật liệu, đặc biệt đối với các dự án có điều kiện nước ngầm phức tạp.
2. Khả năng chống nước và chống rửa trôi
Mỡ làm kín đuôi khiên thường làm việc trong môi trường có nguy cơ tiếp xúc trực tiếp với nước và các vật liệu ẩm. Do đó, khả năng chống nước và hạn chế rửa trôi giúp vật liệu duy trì sự hiện diện trong các khoang làm kín, giảm nguy cơ suy giảm hàng rào bảo vệ. Đặc tính này cần được xem xét cùng điều kiện áp lực nước và chế độ vận hành thực tế.
3. Độ bám dính và tính ổn định cơ học
Trong quá trình TBM tiến về phía trước, vật liệu làm kín chịu tác động của chuyển động tương đối giữa hệ thống chổi và bề mặt vỏ hầm. Mỡ cần có khả năng bám dính phù hợp trên các bề mặt liên quan, đồng thời duy trì độ kết dính và trạng thái làm việc dưới tác động cơ học. Nếu vật liệu không có độ ổn định phù hợp, khả năng duy trì hàng rào làm kín trong các khoang chứa có thể bị ảnh hưởng.
4. Khả năng bơm cấp và phân phối vật liệu
Đối với hệ thống cấp mỡ tự động, khả năng bơm là một trong những tiêu chí quan trọng. Vật liệu cần có đặc tính lưu biến phù hợp để được vận chuyển qua đường ống, thiết bị bơm và các điểm cấp mỡ. Mỡ có trở lực bơm quá lớn có thể gây khó khăn cho quá trình cấp vật liệu, trong khi đặc tính quá mềm hoặc thiếu độ kết dính có thể ảnh hưởng đến khả năng duy trì hàng rào làm kín. Vì vậy, việc lựa chọn cần cân bằng giữa khả năng bơm cấp và hiệu quả làm kín theo yêu cầu của thiết bị.
5. Khả năng tương thích với hệ thống và vật liệu liên quan
Bên cạnh các đặc tính riêng của mỡ, tính tương thích với hệ thống chổi làm kín, bề mặt bê tông segment, thiết bị bơm và vật liệu vữa lấp khe vành khuyên cũng cần được xem xét. Đặc biệt, vật liệu làm kín không nên gây ra những tương tác bất lợi ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của các bộ phận liên quan.
Đối với những ứng dụng có yêu cầu đặc biệt về môi trường hoặc an toàn thi công, các đặc tính tương ứng của vật liệu cũng cần được đánh giá theo tiêu chuẩn và quy định áp dụng cho dự án.
Xem thêm: Các vấn đề kỹ thuật thường gặp khi vận hành máy đào hầm TBM và giải pháp kiểm soát
Lựa chọn giải pháp làm kín đuôi khiên TBM phù hợp với điều kiện thi công
Hiệu quả của giải pháp làm kín đuôi khiên phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm cấu hình thiết bị, điều kiện địa tầng, công nghệ bơm vữa và yêu cầu vận hành của từng dự án. Do đó, việc lựa chọn vật liệu cần có sự đánh giá phù hợp với đặc điểm kỹ thuật và điều kiện thi công thực tế.
Để lựa chọn giải pháp phù hợp, một số yếu tố quan trọng cần được xem xét ngay từ đầu:
- Xác định cấu hình và yêu cầu của hệ thống làm kín
Trước tiên, cần làm rõ thiết kế đuôi khiên, số lượng hàng chổi, cấu hình khoang chứa mỡ và phương thức cấp vật liệu. Những thông tin này là cơ sở để xác định nhóm mỡ làm kín phù hợp với hệ thống.
- Đánh giá điều kiện thi công và yêu cầu ứng dụng
Điều kiện nước ngầm, áp lực làm việc, đặc điểm vữa bơm lấp khe vành khuyên và chu kỳ tiến máy cần được xem xét trong quá trình lựa chọn. Đối với những dự án có điều kiện đặc biệt, việc đánh giá có thể cần bổ sung các thử nghiệm hoặc xác nhận kỹ thuật phù hợp.
- Đối chiếu tài liệu kỹ thuật và phối hợp với đơn vị cung cấp giải pháp
Thông tin từ tài liệu kỹ thuật sản phẩm (TDS), hồ sơ thiết bị và yêu cầu của nhà sản xuất TBM là cơ sở quan trọng để lựa chọn vật liệu. Sự phối hợp giữa nhà thầu, đội ngũ vận hành và đơn vị cung cấp giải pháp chuyên dụng giúp làm rõ điều kiện ứng dụng, xác định phương án sử dụng và chuẩn bị nguồn cung phù hợp với tiến độ thi công.
Kết luận: Lựa chọn đúng giải pháp làm kín không chỉ là tìm kiếm một sản phẩm đáp ứng thông số kỹ thuật, mà còn là bảo đảm sự phù hợp giữa vật liệu, hệ thống thiết bị và điều kiện vận hành thực tế của dự án.
MC Underground – Giải pháp làm kín đuôi khiên TBM với công nghệ đổi mới từ Đức
Với nền tảng hơn 60 năm kinh nghiệm của Tập đoàn MC-Bauchemie (Đức) trong lĩnh vực hóa chất xây dựng, MC Underground (MCU) kết hợp năng lực nghiên cứu, đổi mới công nghệ và chuyên môn quốc tế để phát triển các giải pháp vật liệu tiên tiến cho ngành đào hầm và khai thác mỏ.
Trong lĩnh vực đào hầm cơ giới TBM, MCU không ngừng hướng đến việc tối ưu hiệu quả ứng dụng vật liệu thông qua các công nghệ hóa chất chuyên biệt, đáp ứng những yêu cầu kỹ thuật ngày càng cao của thiết bị và điều kiện thi công hiện đại.
Công nghệ vật liệu chuyên dụng cho hệ thống làm kín đuôi khiên TBM
Đối với hệ thống làm kín đuôi khiên, MCU cung cấp dòng vật liệu chuyên dụng MC-Montan Seal, được phát triển nhằm phục vụ yêu cầu làm kín tại khu vực tiếp giáp giữa đuôi khiên và vỏ hầm lắp ghép.
MC-Montan Seal ST 01: Vật liệu làm kín đuôi khiên TBM, phục vụ ứng dụng làm kín trong hệ thống chổi đuôi khiên theo yêu cầu kỹ thuật phù hợp.
MC-Montan Seal ST 11: Giải pháp vật liệu làm kín đuôi khiên dành cho các ứng dụng TBM phù hợp với thông số và điều kiện vận hành được quy định trong tài liệu kỹ thuật sản phẩm.
MC-Montan Seal ST F1: Vật liệu sử dụng cho công đoạn nạp mỡ ban đầu (First Fill) của hệ thống chổi làm kín đuôi khiên, theo thiết kế và quy trình chuẩn bị vận hành của máy.
Khám phá giải pháp mỡ làm kín đuôi khiên TBM từ MC Underground.
Đổi mới công nghệ gắn liền với giải pháp thân thiện môi trường
Bên cạnh hiệu quả kỹ thuật, đổi mới vật liệu theo định hướng phát triển bền vững cũng là một trong những trọng tâm của MC Underground.
Thông qua định hướng Eco-Responsibility, MCU chú trọng phát triển các giải pháp hóa chất có nguồn gốc thực vật, bao gồm chất tạo bọt điều hòa đất, mỡ bôi trơn và vật liệu làm kín đuôi khiên TBM. Đây là hướng tiếp cận kết hợp giữa nghiên cứu vật liệu, yêu cầu ứng dụng kỹ thuật và trách nhiệm môi trường, góp phần mở rộng lựa chọn công nghệ cho các dự án đào hầm hiện đại.
Giải pháp công nghệ kết hợp chuyên môn quốc tế
Giá trị của MC Underground không chỉ nằm ở danh mục vật liệu chuyên dụng, mà còn ở khả năng kết nối công nghệ hóa chất tiên tiến, kinh nghiệm ứng dụng thực tiễn và mạng lưới chuyên gia quốc tế.
Thông qua việc đánh giá đặc điểm thiết bị và yêu cầu của từng dự án, MCU hướng đến cung cấp các giải pháp phù hợp với điều kiện thi công, hỗ trợ nâng cao hiệu quả làm kín, bảo vệ hệ thống TBM và duy trì tính liên tục trong quá trình vận hành.
Khám phá hệ giải pháp hóa chất & công nghệ TBM từ MC Underground
TRAO ĐỔI VỚI CHUYÊN GIA
