An toàn lao động và vệ sinh lao động trong xây dựng/Chương 3: Kỹ thuật An toàn lao động trong xây dựng

Kỹ thuật an toàn điện

Các trường hợp người có thể tiếp xúc với mạng điện và trị số dòng điện qua người

Người tiếp xúc vào 1 dây (lửa hoặc mát xông lửa) trong mạng 1 pha 2 dây.

Trị số dòng điện qua người I_ng xác định bằng khả năng dẫn điện của các nhánh song song, điện trở người R_ng mắc song song với điện trở cách điện (R_cđ) của cả 2 dây:

Trong đó:

• U: Điện áp của mạng (V).
• R_cd: Điện trở cách điện tương đương của điện trở R1, R2 với giả thiết R1 = R2(Ω).
• R_ng: Điện trở người (Ω).

Người tiếp xúc vào 1 pha trong mạng 3 pha có dây trung hoà cách điện.

Coi như điện trở người R_ng mắc song song điện trở cách điện (R_cđ) của pha đó và nối tiếp với điện trở cách điện của 2 pha còn lại.

Người tiếp xúc vào 2 pha trong mạng 3 pha.

Trường hợp này có thể xem là nguy hiểm nhất nhưng nó ít gặp. Trị số dòng điện qua người là:

Điện áp bước.

Khái niệm

Điện áp bước là điện áp chênh lệch giữa hai điểm trên mặt đất cách nhau khoảng bằng bước chân người, lấy từ 0,7 - 0,8 m.

Nguyên nhân gây ra điện áp bước

• Đầu dây điện đứt rơi xuống đất.
• Dây điện hoặc các thiết bị điện chôn ngầm trong đất mà lớp cách điện bị hỏng, bị thủng.
• Tại vị trí cực nối đất khi có dòng điện dò hoặc dòng điện sét.

Trị số dòng diện áp bước

Trị số điện áp tại một điểm cách chỗ chạm đất (0) một khoảng x là: U_x = I_x. ρ_đ

• I_x: trị số dòng điện tại điểm chạm đất (A)
• ρ_đ: Điện trở suất của đất; (Ω cm²)

Kỹ thuật an toàn khi thi công đất và khai thác đá

Nguyên nhân tại nạn cho người lao động trong thi công đất đá

• Sụt lở thành vách đất hay thành hố đào sâu do sự mất ổn định của mái đất (tức thành vách đất).

Các biện pháp đề phòng tai nạn cho người lao động

Đảm bảo sự ổn định của mái đất hay thành hố đào sâu

Theo lý thuyết của cơ học đất thì có 2 trạng thái ổn định của mái đất hay thành vách hố đào đó là:

• Trạng thái ổn định cân bằng không bền vững, (trạng thái này thích hợp cho các biện pháp đảm bảo ổn định mái đất hay thành hố đào sâu của các công trình đất tạm thời (như các hố móng công trình xây dựng)).
• Trạng thái ổn định bền vững, (trạng thái này thích hợp cho các biện pháp đảm bảo ổn định mái đất hay thành hố đào sâu của các công trình đất vĩnh cửu (như mái đất Taluy của công trình xây dựng thủy lợi hay giao thông)).

Mái đất tự nhiên, bắt đầu bị mất ổ định tại một bề mặt trượt. Mà tại bề mặt trượt này tải trọng chất lên trên và tải trọng bản thân của khối đất thuộc mái đất nằm trên mặt trượt đó, bắt đầu lớn vượt qua sự cân bằng của ứng lực cố kết đất trên mặt trượt này. Trạng thái cân bằng giữa tải trọng và ứng lực cố kết của đất trên mặt trượt tạo ra sự ổn định mang tính tạm thời của mái đất. Ứng lực cố kết của đất bao gồm 2 thành phần: Ma sát trong của đất và Lực dính của đất.

Trạng thái ổn định bền vững của mái đất đạt được khi bóc hết khối đất gây tải lên mặt trượt, tức là bóc đến ranh giới mặt trượt, khi đó không còn tác nhân gây mất ổn định lên mặt trượt nữa, bề mặt mái đất dốc lúc đó cũng chính là bề mặt cung trượt khi có khối đất gây tải nằm bên trên.

Trạng thái ổn định cân bằng không bền vững

Sự cân bằng ổn định không bền vững của mái đất hay thành vách hố đào sâu.

Phương trình cân bằng ổn định của mái đất trên mặt trượt là:

Qsinθ – (Cy + Qcosθ.tgφ) = 0

(Qsin(θ–φ))/cosφ = Cy

(Qsin(θ–φ))/cosφ = CH/sinθ

Trọng lượng khối đất lăng trụ gây trượt

Q = γHB/2 = (γH2sin(α–θ))/(2sinθ.sinα)

Nên suy ra:

H = (2Csinα.cosφ)/(γsin(α–θ).sin(θ–φ))

Đặt K = C/γ là hệ số dính của đất (m), và hệ số ma sát trong của đất là tgφ. Thì chiều sâu mái dốc là hàm số của θ, được xác định theo:

H = (2Ksinα.cosφ)/(γsin(α–θ).sin(θ–φ))

Xét cực trị của hàm số H theo góc mặt trượt θ, đạo hàm của H theo θ:

(2Ksinα.cosφ.sin(α+φ–2θ))/(sin(α–θ).sin(θ–φ))² = 0, suy ra: θ₀ = (α+φ)/2≠α≠φ

Chiều sâu tới hạn H_th của thành vách hố đào hay mái đất để mái đất ở trạng thái ổn định cân bằng không bền là:

H_th = H_max = H_(α+φ)/2 = (2Ksinα.cosφ)/sin²((α–φ)/2)

Trong thực tế phải kể thêm hệ số an toàn m (tức hệ số ổn định của đất theo thời gian), vào công thức thức tính K và tgφ, khi đó:

Hệ số dính thực tế K₁ = C/mγ , và hệ số ma sát trong thực tế tgφ₁ = (tgφ)/m. Lúc đó, trong công thức tính chiều sâu tới hạn K₁ thay cho K và φ₁ thay cho φ, sẽ thành:

H_th = H_max = (2K₁sinα.cosφ₁)/sin²((α–φ₁)/2)

Khi α = 90^o (tức là tải trọng gây trượt trên mặt trượt đạt giá trị lớn nhất) thì:

H_th = (2K₁cosφ₁)/sin²((90^o–φ₁)/2)

Nếu chiều sâu hố đào H > H_th thì mái đất hay thành hố đào bị mất ổn định do ứng suất trong đất tạo bởi lực dính và ma sát trong của đất không đủ giữ mái đất khỏi bị trượt trên mặt trượt. Để tiếp tục giữ ổn định cho mái đất hay thành hố đào thì cần phải có biện pháp gia cố. Vậy khi (H > H_th) thì phải gia cố thành hố đào sâu hay mái đất để giữ chúng ổn định tạm thời trong thời gian thi công công trình chính.

Gia cố hố đào sâu H > H_th thành thẳng đứng

Các công nghệ gia cố: Công nghệ gia cố bằng hệ cốp pha tại công trường (thường là cốp pha gỗ truyền thống), Công nghệ gia cố hố đào bằng tường cọc cừ (gố, hay thép, hoặc bê tông đúc sẵn) kết hợp hệ dầm giằng văng chống bằng thép hình, Công nghệ gia cố hố đào bằng tường cọc cừ (thép, hoặc bê tông đúc sẵn) kết hợp hệ bu lông neo trong đất, Công nghệ gia cố hố đào bằng hệ tường vây cọc khoan nhồi xi măng đất, Công nghệ gia hố đào bằng hệ tường vây cọc nhồi barrette bê tông cốt thép có hoặc không kết hợp với hệ neo trong đất.

Các biện pháp gia cố hó đào sâu thành đứng bằng cốp pha gỗ tại địa phương công trường:

• Gia cố bằng cốp pha gỗ sử dụng thanh văng ngang thích hợp để gia cố hố đào hẹp (B ≤ 3,0 m (chiều dài gỗ thanh thông thường)).
• Gia cố bằng cốp pha gỗ sử dụng thanh neo ra ngoài vùng mặt trượt trên miệng hố thích hợp cho các hố đào rộng (thành đơn), hay hố đào hẹp nhưng đều không văng được bên dưới hố (như hệ hào đặt tuyến ống ngầm).
• Gia cố bằng cốp pha gỗ sử dụng thanh chống xiên bên dưới hố thích hợp cho các hố đào rộng (thành đơn) thông thường, hoặc khi không có đất lưu không để thực hiện neo ra ngoài vùng mặt trượt.

Tính toán thiết kế hệ gia cố bằng cốp pha gỗ:

Trạng thái ổn định bền vững

Phương pháp của Nikolai Nikolaevich Maslov (1898-1986):

• hệ số mái dốc ta-luy tgα = (tgψ_t)/m

tgψ_t = F_t = tgφ + C/Ptn = tgφ + C/(γH)

tgα = (tgφ)/m + C/(mγH) = (tgφ₁ + K₁/H) Trong đó: φ (độ ^o) là góc ma sát trong của đất đào hay đất thiết kế đắp ta-luy; C (T/m2) là lực dính của đất đào hay đất thiết kế đắp ta-luy; γ (T/m3) là dung trọng riêng của đất đào hay đất thiết kế đắp ta-luy; H (m) là chiều sâu cột đất đào hay đắp ta-luy (tính từ cao độ thiết kế đỉnh ta-luy đến cao độ chân ta luy (cũng là điểm xét hệ số mái dốc ta-luy), m (≥1) là hệ số ổn định mái dốc (trong trường hợp đào mái ta-luy đá gốc m=1,0÷1,2; đất liền thổ ổn định trên 10 năm lấy m=1,5÷1,8; còn trường hợp đắp ta-luy lấy m=2,0÷3,0).