Đồ Án Tốt Nghiệp Hầm Xuyên Núi

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: Thiết kế hầm đường ôtô 4 làn xe chạy thi công theo công nghệ NATM với tốc độ chạy trong hầm là 60 Km/h và tốc độ trên tuyến đường dẫn vào hầm là 80 Km/h.. Vạch tuyến b

Lời cảm ơn

Qua 5 năm học tập tại trường đại học Giao Thông Vận Tải, em được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn CẦU HẦM Đến nay, em đã hoàn thành nội dung học tập theo yêu cầu của nhà trường đề ra và

em đã được nhận đề tài thiết kế tốt nghiệp.

Trong quá trình thực hiện đề tài em đã nhận đựơc sự quan tâm hướng dẫn và giúp đỡ tận tình chu đáo của thầy giáo Đỗ Như Tráng trong bộ môn Sau 3 tháng làm đồ án tốt nghiệp, đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao.

Với kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn ít, thực tế thi công không nhiều, cho nên bản đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo để em được học hỏi, hiểu biết thêm để quá trình công tác sau này của em được tốt hơn.

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đở tận tình của các thầy, cô giáo.

Đặc biệt là thầy gíáo hướng dẫn Đỗ Như Tráng

Hà Nội, ngày 12 tháng 05 năm 2010

Sinh viên:

Lê Bá Dũng

PHẦN I 4

GIỚI THIỆU CHUNG 4

CHƯƠNG 1: TÊN CÔNG TRÌNH, VỊ TRÍ XÂY DỰNG 4

1.1 Tên công trình: Hầm giao thông xuyên núi 4

I - THIẾT KẾ TUYẾN HẦM 19

1.1 – Những yếu tố hình học của tuyến hầm: 19

1.3 - Trắc dọc tuyến hầm 23

II – KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA ĐƯỜNG TRONG HẦM: 24

2.1 Khổ giới hạn trong hầm 24

2.2 Cách dựng khuôn hầm 27

III - KẾT CẤU VỎ HẦM 28

3.1 Bêtông phun (Shotcrete): 28

3.2 Neo:loại neo, đường kính, chiều dài, cự li Những chỉ tiêu cơ học của neo 30 3.3 Các dạng kết cấu vỏ hầm của hầm chính 31

IV - KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG XE CHẠY VÀ ĐƯỜNG BỘ HÀNH : 33

I - THIẾT KẾ TUYẾN HẦM 50

1.1 – Những yếu tố hình học của tuyến hầm: 50

1.3 - Trắc dọc tuyến hầm 54

II – KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA ĐƯỜNG TRONG HẦM: 55

2.1 Khổ giới hạn trong hầm 55

2.2 Cách dựng khuôn hầm 58

III - KẾT CẤU VỎ HẦM 59

3.1 Bêtông phun (Shotcrete): 59

3.2 Neo:loại neo, đường kính, chiều dài, cự li Những chỉ tiêu cơ học của neo 61 3.3 Các dạng kết cấu vỏ hầm của hầm chính 62

IV - KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG XE CHẠY VÀ ĐƯỜNG BỘ HÀNH : 64

PHẦN IV: 143

THIẾT KẾ THI CÔNG 143

CHƯƠNG I - BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỦ ĐẠO 143

1.1 Điều kiện thi công và căn cứ lựa chọn biện pháp đào đường hang 143

1.2 Biện pháp khai đào đường hang 143

1.3 Biện pháp đào đường hang 143

Hình3.2 : Trình tự đào hầm theo các PP khác nhau 146

1.4 Biện pháp chống đỡ đường hang 150

1.5 Thi công lớp chống thấm 150

1.6 Đổ bêtông vỏ hầm 152

1.7 Thi công các hầm ngang 155

1.8 Thi công hệ thống rãng 155

1.9 Thi công cửa hầm 156

1.10 Trình tự công nghệ 159

CHƯƠNG II - THIẾT KẾ THI CÔNG CHI TIẾT VÀ TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ .159

2.2 Tính toán lượng nổ và lập hộ chiếu nổ mìn cho gương trên đất đá có fkp=6 162

2.2.1 Xác định công xuất bốc dỡ 162

2.2.2 Trình tự thi công khoan nổ: 165

2.2.3 Tính toán lập biểu đồ chu kỳ khoan nổ gương trên 165

2.2.3.1 Diện tích và chu vi gương đào 165

2.2.3.2 Xác định lỗ khoan trên gương đào 165

2.2.3.3 Xác định tốc độ khoan 167

2.2.3.4 Xác định chiều dài lỗ khoan 167

2.2.3.5 Xác định đường kính lỗ khoan 170

2.2.3.6 Xác định trọng lượng thuốc nổ 170

2.2.3.7 Cấu tạo lượng nổ 172

2.1.3.8 Xác định thời gian khoan và bốc dỡ đất đá 172

2.2.3.9 Lập biểu đồ chu kỳ khoan nổ 173

2.2.3.11 Thứ tự nổ .176

2.3 Tính toán lượng nổ và lập hộ chiếu nổ mìn cho gương dưới đất đá có fkp=6 178

2.3.2 Trình tự thi công khoan nổ: 180

2.3.3 Tính toán lập biểu đồ chu kỳ khoan nổ cho gương dưới 181

2.3.3.1 Diện tích và chu vi gương đào 181

2.3.3.2 Xác định lỗ khoan trên gương đào dưới 181

2.3.3.3 Xác định tốc độ khoan 182

2.3.3.4 Xác định chiều dài lỗ khoan 183

2.3.3.5 Xác định đường kính lỗ khoan 185

2.3.3.6 Xác định trọng lượng thuốc nổ 185

2.3.3.7 Cấu tạo lượng nổ 187

2.1.3.8 Xác định thời gian khoan và bốc dỡ đất đá 187

2.3.3.9 Lập biểu đồ chu kỳ khoan nổ 188

2.3.3.11 Thứ tự nổ 190

2.4 Chọn thiết bị khoan và bố trí thiết bị khoan 191

2.5 Chọn thiết bị bốc xúc vận chuyển, tổ chức dây chuyền bốc xúc vận chuyển đất đá thải 192

2.6 Thiết kế thành phần hỗn hợp bêtông phun và biện pháp thi công bêtông phun .192

2.7 Thi công neo 194

2.8 Thiết kế ván khuôn vỏ hầm 196

2.9 Chọn thiết bị cấp vữa và đổ bêtông vỏ hầm 196

2.10 Thiết kế thông gió trong đường hầm 197

2.10.1 Lựa chọn sơ bộ sơ đồ thông gió 198

2.10.2 Tính toán thông gió 198

Khi n = 1 ta có K = 1 201

2.10.3 Tính lưu lượng quạt gió cần thiết: 201

2.10.3 Tính thông số kỹ thuật của quạt 202

2.10.4 Chọn quạt thông gió : 202

2.11 Thiết kế chiếu sáng trong đường hầm 203

2.12 Cấp và thoát nước trong thi công 203

CHƯƠNG III - TỔ CHỨC THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM 204

3.1 Lập biểu đồ chu kỳ đào đường hang 204

3.2 Lập dây chuyền tổ chức thi công 205

3.2.1 Chuẩn bị thi công .205

3.2.2 Thiết kế tổ chức thi công 207

3.2.2.2 Thiết kế tổ chức thi công mang tính chỉ đạo 208

3.2.2.3 Thiết kế tổ chức thi công mang tính thực thi 208

3.3 Lập kế hoạch tiến độ 209

3.4 Bố trí mặt bằng công trường 210

PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG

CHƯƠNG 1: TÊN CÔNG TRÌNH, VỊ TRÍ XÂY DỰNG.

1.1 Tên công trình: Hầm giao thông xuyên núi.

1.Vị trí công trình.

Tuyến đường chạy theo hướng Đông – Tây Đây là khu vực có nhiều núi cao, hiểm trở, địa hình phức tạp Các dãy núi cao, rất cao và độ dốc lớn chạy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam Chính do địa hình nhiều núi cao và chắn ngang tuyến cho nên phương án làm hầm giao thông xuyên núi là hiệu quả về mặt kinh tế và khai thác Tuyến hầm được nghiên cứu đầu tư và xây dựng

Bảng 1: Các thống số khí hậu trung bình một tháng trong năm tại khu vực

xây dựng

Khu vực tuyến hầm đi qua là khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm ướt.Thông thường khí hậu khu vực này có hai mùa rõ rệt là mùa mưa (từ tháng 4 đến tháng 10) và mùa khô (từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau) Lượng mưa trung bình dao động từ 1200 mm đến 2200 mm (trung bình là 1500 mm), độ ẩm ướt trung bình 85%, lượng bốc hơi trung bình 938 mm/năm Vào mùa khô khí hậu tương đối tốt có nhiều thuận lợi cho xây dựng các công trình hạ tầng cơ sở Do đó ta nên chọn thời gian thi công vào mùa khô

2.Điều kiện địa hình, địa chất và GTVT.

Địa hình khu vực không đồng đều Núi có độ dốc tương đối lớn, xen

kẽ là các khu vực lồi lõm của hai bên sườn dốc Do lượng mưa tại khu vực là khá lớn, đất đá phong hóa thường xuyên bị nước mưa rửa trôi gây nên hiện

tượng sụt lở trên diện rộng Dưới lớp đất phong hóa là lớp đá cát kết chặt, cuội kết, đá vôi liền khối.

Sông suối trong khu vực có chiều dài không lớn Tuy nhiên do núi có

độ dốc lớn nên sẽ hình thành các dòng chảy rất mạnh vào mùa mưa Trong khu vực có một số dòng nước ngầm trong núi đá vôi Vì vậy rất dễ gặp hang động kasrt

Tất cả các yếu tố trên tạo nên dạng địa hình rất khó khăn và phức tạp trong công tác vạch tuyến.

Tình hình giao thông trong khu vực chủ yếu là đường nhỏ dành cho các phương tiện thô sơ, có độ dốc rất lớn Rất không đảm bảo an toàn cho người khi qua lại Tuyến đường cũ để qua khu vực đi lại rất khó khăn, mất thời gian và hao tổn nhiên liệu lớn

3.Nước ngầm.

Có các con sông nhỏ đang hoạt động, có nguồn gốc từ nước mưa hoặc sương mù Các khe nứt có chứa nước Do vậy mực nước ngầm ảnh hưởng đáng kể tới công tác thi công, nhất là tại vùng tụ thủy mà tuyến đi qua

4.Khả năng cung cấp điện nước, vật liệu xây dựng.

Nguồn điện được cung cấp từ mạng lưới điện địa phương bằng đường dây truyền tải điện 35kV, hai trạm biến áp được đặt gần hai cửa hầm Tuy nhiên để đảm bảo tiến độ thi công cũng như các sự cố có thể xảy ra do mất điện cần trang bị thêm 2 máy phát điện tại hai cửa hầm để sử dụng trong những trường hợp cần thiết

Nguồn nước ngầm tại khu vực được tận dụng để cung cấp cho dự án.Vật liệu đất đá để thi công các đoạn đường đắp có thể tận dụng từ đất

đá đào hầm Đá dùng cho công tác bêtông được khai thác tại mỏ đá gần công trường

5.Dự báo giao thông.

Tỷ lệ tăng trưởng giao thông phát triển theo các loại xe đối với những năm dự báo (2010, 2020, 2030) được dựa trên mức tăng trưởng dân số, kinh tế vùng và trong cả nước

Dự báo giao thông trên tuyến được thể hiện ở

Bảng: DỰ BÁO LƯU LƯỢNG GIAO THÔNG TRÊN TUYẾN

6.Quy định nồng độ khí độc cho phép.

Nồng độ khí độc trong hầm sau khi phương tiện qua 15 phút phải nhỏ

Bảng : QUY ĐỊNH NỒNG ĐỘ KHÍ ĐỘC CHO PHÉP

(TCVN 4527-1988-tiêu chuẩn thiết kế hầm ô tô và hầm đường sắt)

CHƯƠNG II : TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT

1 QUY TRÌNH, QUY PHẠM ĐƯỢC ÁP DỤNG:

1 Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 273 – 05

2 Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 4054 – 05

3 Tiêu chuẩn thiết kế hầm đường ôtô TCVN 4027 – 88

4 Tham khảo tiêu chuẩn thiết kế hầm xuyên núi của Nhật

5 Tiêu chuẩn thiết kế Cầu TCVN 272 – 05

6 Tham khảo các tài liệu, các tiêu chuẩn kỹ thuật khác có liên quan

2 CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT:

Bán kính tối thiểu đường cong trong hầm được qui định để đảm bảo cho chạy xe an toàn, đảm bảo tầm nhìn trong hầm

Hiện nay chưa có Tiêu chuẩn về hầm đường bộ, tạm thời tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế Đường bộ 22TCN-273-01 và một số tiêu chuẩn thiết kế hầm ở nước ngoài để

rút ra một số nguyên tắc thiết kế tuyến hầm trên đường ôtô như sau: 1- Thông thường hầm đường bộ thiết kế dành cho 2 làn xe chạy 2 chiều, nếu đường 4 làn xe thì thiết kế 2 hầm một chiều chạy song song nhau: Nếu có cơ sở so sánh về hiệu quả kinh tế và kỹ thuật thì mới chọn phương

án đường hầm hai chiều với 4 làn xe

2-Bán kính cong tối thiểu là 250m, chỉ khi nào không thể mở rộng được bán kính cong mới cho phép dùng bán kính 150m

Đường hầm trong thành phố dùng để giải quyết giao cắt khác mức

giữa các tuyến trong nút giao thông Vì vậy tuyến hầm thường nằm trên

đường thẳng

Khi mặt bằng nút phức tạp, là nút giao ngã năm, ngã sáu hoặc gặp

những công trình ngầm khác, tuyến hầm phải vòng tránh khi đó hầm buộc

phải nằm trên đường cong

Đối với hầm vượt qua sông, đoạn hầm vượt qua khu vực dòng chảy

chính thi công chở nổi hạ chìm thì bắt buộc phải bố trí trên đường thẳng

Tiêu chuẩn về bình đồ và trắc dọc hầm phụ thuộc vào tốc độ tính toán

của luồng xe

Cấp loại đường

phố

Tốc độ tính toán (km/h)

Bán kính cong tối đa (m)

Bán kính cong tối thiểu(m)

Độ dốc dọc tối đa(%)

phía cửa hầm tạo ra chênh lệch áp suất và sẽ luôn có một luồng gío tự nhiên

thổi dọc theo đường hầm Tuy vậy hầm một hướng dốc có nhược điểm là

gây khó khăn cho thi công khi ta tổ chức đào từ hai phía cửa hầm, hướng

đào từ phía cửa trên sẽ bị úng nước Trong giai đoạn khai thác sẽ có một

lượng nước mặt từ phía trên dốc ngoài cửa chảy qua hầm buộc phải tăng tiết

diện rãnh thoát nước là nhược điểm thứ hai Vì vậy chỉ với đường hầm có

thiết kế dốc về 2 phía

Khi tạo dốc hai phía có góc gãy giữa hai hướng dốc Để tạo tầm nhìn và độ êm thuận khi tầu chạy, chênh lệch tuyệt đối giữa hai dốc không

được vượt quá giá trị cho phép, đối với đường sắt là 3‰ Để đảm bảo yêu

cầu này người ta sử dụng một đoạn chuyển tiếp gọi là đoạn dốc hòa hoãn có

chiều dài tối đa 200m và độ dốc bằng độ dốc tối thiểu để thoát nước, thông

thường độ dốc này là 3‰, còn khi đường hầm nằm trong vùng có lượng

nước ngầm lớn thì độ dốc tối thiểu phải là 6‰ Chênh dốc trên hầm đường

kính đường cong đứng phụ thuộc vào chênh dốc tuyệt đối giữa hai hướng để đảm bảo tầm nhìn vượt xe của người điều khiển phương tiện.

Độ chênh dốc

tuyệt đối (%)

Bán kính đường cong lồi (m)

Bán kính dường cong lõm (m)

- Vận tốc thiết kế: đường dẫn là 80km/h; trong hầm Vtk = 60km/h

- Bán kính tối thiểu của đường cong trên tuyến Rtt = 250m

- Bán kính tối thiểu của đường cong trong hầm là Rhầm = 150m (điều kiện khó khăn với hầm đường bộ)

- Độ dốc thiết kế trên tuyến iTK =4 %

- Độ dốc dọc tối đa trong hầm ih,max = 4%

- Độ dốc dọc tối thiểu trong hầm ih,min = 6o oo

- Độ dốc ngang mặt xe chạy in = 2%

3 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ:

Thiết kế hầm đường ôtô 4 làn xe chạy thi công theo công nghệ NATM với tốc độ chạy trong hầm là 60 Km/h và tốc độ trên tuyến đường dẫn vào hầm là 80 Km/h

DỰ KIẾN TUYẾN HẦM ĐI QUA

I.MÔ TẢ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC HẦM

Bảng 1: TỔNG HỢP ĐỊA CHẤT CỦA PHƯƠNG ÁN TUYẾN 1

Trọng lượng riêng γ(T/m3)

Góc

ma sát trongϕ(độ)

Modul đàn hồi

E (kG/cm2)

Hệ số Poisson µ

Hệ số nền tiêuchuẩn

ko

(kg/cm3)

Trọng lượng riêng γ(T/m3)

Góc

ma sát trongϕ(độ)

Modul đàn hồi E (kG/cm2)

Hệ số Poisson µ

Hệ số nền tiêuchuẩn

II.PHÂN LOẠI ĐỊA CHẤT KHU VỰC HẦM ĐI QUA.

Trong phân loại địa chất khu vực hầm có rất nhiều phương pháp phân loại khác nhau Nhưng trong xây dựng hầm chủ yếu là phân loại theo phương pháp cho điểm khối đá, ở dây phân loại theo chỉ tiêu RMR Phương pháp phân loại đá theo RMR được coi là phương pháp phân loại chính trong công nghệ thi công theo phương pháp NATM

Căn cứ vào kết quả đánh giá cho điểm RMR, đất đá được chia làm 7 loại chính:

Bảng tổng hợp cách tính điểm số RMR của khối đá

Mpa

2-4 Mpa

1-2 Mpa

Đối với giá trị thí nghiệm nên đơn trục

Độ bền nén đơn trục

25-5

1-

<1

Nhám mịn, phẳng

Rất trơn,có

Sự lấp đầy của khe

nứt

Không có

Vật liệu cứng <5 mm

Vật liệu cứng >

5 mm

Vật liệu mềm <

5mm

Vật liệu mềm>5mm

Mức độ phong hoá

Không phong hoá

Phong hoá nhẹ

Phong hoá trung bình

Phong hoá nặng

Phong hoá hoàn toàn

Áp suất

nước khe nứt

Điều kiệnchung

Hoàn

đẫm nước

chảy nhỏ giọt

chảy thành dòng

Tùy thuộc vào điểm số RMR ta có thể xác định được thời gian tự ổn

định không chống của hang đào dựa vào bảng sau:

Bảng tổng hợp thời gian tự đứng vững không chống của hang đào:

2.5m – 10 phút

5m – 1 tuần

10m – 1 năm

15m – 20 năm

Góc nội ma sát φ

+ Hầm đi qua cả 2 lớp địa chất do đó ta phân loại địa chất cho

hai loại đất đá như sau:

Lớp thứ1 : Đá Vôi không chắc, cuội kết và bị phong hóa thấp có

fkp=6, RQD=50-75% Đây là lớp địa chất trung bình

Ta có bảng tính điểm cho lớp địa chất thứ 2 như sau:

và ngắn , khoảng cách giữa các khe nứt lớn và được lấp đầy bằng vật liệu cứng Địa chất của lớp này tương đối ẩm ướt

Từ bảng tổng hợp tính điểm trên ta có bảng tính điểm cho lớp địa chất này như sau:

không chống là 10m trong thời gian năm.

) 10 (

Khoảng cách đào vượt trước(m)

Bulông, neo đá

Vòm Thép

Bêtông phun (cm)

Lớp chống thấm (cm)

Chiều dài (m)

Khoảng cách (m)Theo phương ngang

Theo phương dọc

-Kết cấu chống tạm sử dụng bêtông phun dày 5cm và kết hợp với neo -Lớp vỏ bêtông cuối cùng bằng bêtông dày 30cm

PHẦN II THIẾT KẾ CƠ SỞ

Căn cứ để lựa chọn giải pháp cho mỗi phương án tuyến là chọn tuyến hoặc bình diện tuyến

Yêu cầu chung của công tác vạch tuyến trên bình đồ:

Khắc phục các yếu tố khó khăn của tuyến đường về bình đồ, trắc dọc

Tuyến hầm phải phù hợp với tổng thể mạng lưới đường hiện tại.Các phương án tuyến phải xét đến sự thuận lợi cho thiết kế, đặc biệt là thi công Phù hợp với công tác vận chuyển vật liệu, tận dụng được vật liệu tại chỗ nhằm giảm thiểu được chi phí xây dựng

Sự lựa chọn của phương án phải dựa trên cơ sở phân tích , so sánh

về kinh tế trong thiết kế, thi công, khai thác Đặc biệt là yếu tố an toàn cho các phương tiện phải được bảo đảm

Vạch tuyến bình đồ và trắc dọc của hầm được thiết kế đảm bảo các chức năng và mục đích của hầm như là một phần của tuyến đường theo địa hình, địa chất, sử dụng diều kiện môi trường dựa trên kết quả khảo sát, đo đạc ngay tại hiện trường

Vạch tuyến của bình đồ nên chọn hướng tuyến thẳng, đường cong bán kính lớn để đảm bảo giao thông luôn thông suốt

Độ dốc hầm đối với trắc dọc được lập phải lớn hơn 0.3% để đảm bảo thoát nước tự nhiên trong quá trình thi công hầm Để đảm bảo điều kiện thông gió tốt trong hầm, giảm thiểu lượng khí thải của các phương tiện thì độ dốc dọc không vượt quá 4%

Dựa vào hai điểm khống chế A-B trên bình đồ với các yếu tố hình học

PHƯƠNG ÁN I HAI HẦM ĐƠN SONG SONG

Trong phương án này với sơ bộ chọn chiều dài hầm 1260m, nên em kiến nghị thiết kế hai hầm đơn chạy song song nhau

Do hai hầm chạy sông song nhau nên hai hầm phải nằm cách nhau một khoảng nhất định để tránh sự tác động qua lại lẫn nhau Khoảng cách giữa hai hầm được tính dựa theo nguyên tắc ảnh hưởng lẫn nhau của hai cột đất

đá (vòm áp lực) khi khai đào hai hầm hình thành, tác động của thi công không phá vỡ trạng thái tự nhiên của tường ngăn cách hai cột áp lực này Trong trường hợp này ta tính cho trường hợp nguy hiểm nhất đó là hầm đặt tại vị trí sâu nhất có độ sâu 156.41m, sơ bộ tính cho khổ gới hạn Khoảng cách đó theo M.M.Protojakonov được xác định như sau:

1.1 – Những yếu tố hình học của tuyến hầm:

1.1.1 Điểm đầu tuyến:

• Tuyến được thiết kế là tổ hợp các đoạn đường thẳng được nối với nhau bằng 2 đường cong có chiều dài toàn tuyến là: 3000 m Mục đích của việc thiết kế đường cong chuyển tiếp là làm giảm lực ly tâm khi phương tiện giao thông chuyển từ đường thẳng vào đường cong tròn.

1.0m Trên tuyến phải đi qua núi cao nên ta bố trí hầm xuyên núi từ Km0+500 đến Km1+760 Hầm được thiết kế là hai hầm đơn mỗi hầm có hai làn xe chạy, có bố trí lề cho người đi bộ và lề công vụ

• Vị trí và yều tố hình học của các đường cong:

Mục đích của việc thiết kế đường cong chuyển tiếp là làm giảm lực ly tâm khi phương tiện giao thông chuyển từ đường thẳng vào đường cong tròn 1.2 – Bình diện hầm

Bình diện hầm được xét từ Km0+500 đến Km1+760 trên tuyến:

Tuyến gồm hai hầm chạy song song với nhau cách nhau 32m Mỗi hầm được thiết kế cho hai làn xe chạy cùng chiều Hai hầm được nối với nhau thông qua các hầm ngang, các hầm ngang cách nhau 300m

Hai hầm được thiết kế trên đường thẳng và được nối với đường ngoài bằng các đường cong

+ Bình diện đường hầm dẫn cửa phía tây: Được lấy ra trước cửa hầm một đoạn 100m Đoạn này nằm trên đường thẳng của tuyến hầm nối với đường cong chuyển tiếp bán kính 250m, với các thông số kỹ thuật như sau:

Chiều dài đoạn chuyển tiếp l = 110m

Chiều dài đường tangT0 = 235.69 m

Chiều dài cung tròn KT0 = 399.74 m

Góc chuyển hướng A =8009’15’’

Bán kính đường cong R2 =250m

Độ dốc siêu cao 8%

+ Bình diện đường dẫn cửa phía đông: Đường dẫn vào cửa nằm trên đường cong chuyển tiếp R=250 m

Chiều dài đoạn chuyển tiếp l = 110m

Chiều dài đường tangT0 = 235.69 m

Chiều dài cung tròn KT0 = 399.7m

Góc chuyển hướng A =8009’15’’

Bán kính đường cong R2 =250m

+ Các thông số kỹ thuật:

hai làn xe chạy cùng chiều có chiều rộng mặt đường 7m, bố trí giải phân cách mềm, bên trái hầm bố trí lề cho người đi bộ rộng 1.0m, bên phải bố trí

lề công vụ rộng 0.5m để phục vụ cho công tác duy tu sửa chữa hầm khi gặp

sự cố

chiều rộng mặt đường 7m, bố trí giải phân cách mềm, hai bên hầm bố trí 1lề công vụ rộng 0.5m để phục vụ cho công tác duy tu sửa chữa hầm khi gặp sự

cố bên phải hầm bố trí lề cho người đi bộ rộng 1.0m

nhau nhằm mục đích dự phòng khi một trong hai hầm gặp sự cố thì các phương tiên đang lưu thông trên hầm đó sẽ chuyển sang hầm bên cạnh và di chuyển ra ngoài Các hầm ngang được bố trí cách nhau 300m theo chiều dọc đường hầm chính và có tiết diện không thay đổi Hầm ngang được bố trí trên đường thẳng với tiết diện đủ để cho hai làn xe chạy Để thuận lợi cho viêc di chuyển từ hầm chính vào hầm ngang và ngược lại thì ở hai đoạn đầu hầm

Với chiều dài hầm chính là 1260m, nên ta bố trí 3 hầm ngang

Kinh nghiệm thiết kế chỉ ra rằng trong đất sét chiều sâu đường đào trước cửa hầm không được vượt quá 12-15m Trong đá cứng có thể bạt tới 20-25m Tuy nhiên người ta thường lấy những trị số nhỏ hơn để đảm bảo an toàn và đơn giản trong thi công Do vậy ta chọn vị trí đặt cửa hầm như sau:

- Cửa hầm phía Tây: Km: 0+500, cao độ tự nhiên: 93.71m

Cao độ thiết kế: 79.02m

- Cửa hầm phía Đông: Km: 1+760, cao độ tự nhiên: 95.49m

Cao độ thiết kế: 78.58m

-Chênh cao giữa hai cửa hầm 0.44m

đoạn đường cong lồi có bán kính 2500m Chiều dài mỗi nhánh:

Nhánh hầm phía Tây dài: 630m

Nhánh hầm phía Đông dài: 630m

1.3 - Trắc dọc tuyến hầm.

1.3.1 Đường dẫn vào hầm :

+ Đường dẫn vào cửa hầm phía Tây:

Là đoạn tuyến nằm trên đoạn đường cong chuyển tiếp vào đường thẳng của hầm dài 500 có độ dốc 1% theo hướng vào trong hầm, là đoạn nền vừa đào vừa đắp

+ Đường dẫn vào cửa hầm Đông:

Đường vào hầm chính có chiều dài 1240m, độ dốc là 1.1% theo độ dốc của hầm, là loại nền vừa đào vừa đắp

Hướng dốc: Dốc về phía cửa hầm

Đường hầm phía cửa Đông:

Trắc dọc trong hầm: Hầm dốc về hai phía của cửa hầm, đoạn chuyển

tiếp giữa hai hướng dốc dọc trong hầm là một đường cong đứng bán kính R=2500m có chiều dài m

Độ dốc mỗi đoạn: Đoạn 1 xuất phát từ cửa phía Tây có chiều dài 630m

và có độ dốc là 1.0% Đoạn 2 chuyển tiếp từ đoạn 1 về phía cửa hầm phía Nam có độ dốc 1.10% và dài 630m

Trắc dọc các hầm ngang: Các hầm ngang được thiết kế với 2 hướng dốc và

dốc về phía hầm phải với độ dốc 2 %.

II – KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA ĐƯỜNG TRONG HẦM:

2.1 Khổ giới hạn trong hầm.

2.1.1 Khổ giới hạn tiếp giáp kiến trúc trong hầm.

Định nghĩa: Khổ giới hạn tiếp giáp kiến trúc là một đa giác khép kín, nằm trên mặt phẳng vuông góc với tim đường tạo thành khoảng không tối thiểu dành cho giao thông, mọi chi tiết kết cấu các công trình trên đường đều phải nằm bên ngoài đường bao giới hạn này

Từ điều kiện của đầu bài hầm không có lề người đi bộ do đó các thông

số của khổ giới hạn như sau:

+Hầm trái:

Bề rộng mặt đường xe chạy (đường cấp III) : B = 7m

Lề đi bộ rộng 1.0m

thoáng cần thiết nhằm thoả mãn những yêu cầu trong thi công và trong khai thác sau đây:

- Đủ chỗ bố trí các thiết bị phục vụ khai thác: thiết bị thông tin, tín hiệu, cấp điện, chiếu sáng và thông gió

- Đảm bảo yêu cầu trong thi công dễ sử dụng những loại ván khuôn định hình và để khắc phục biến dạng theo thời gian của địa tầng và của kết cấu vỏ hầm

Do vậy giữa khổ giới hạn kiến trúc và mặt trong của vỏ hầm có một khoảng hở theo qui định, trong đồ án này em kiến nghị các điểm gới hạn tĩnh không trong hầm như sau:

- Điểm O cách cạnh trên của khổ giới hạn từ 670-770mm, chọn:

- Điểm I và I’ nằm ở 2 bên tường hầm, đối với hầm đường bộ:

o 2

R1=B-1000=7100

Hình vẽ: Tĩnh không hầm trái -hầm phải

2.2 Cách dựng khuôn hầm.

Trong phương án thiết kế này ta sử dụng hầm đôi 4làn xe, do đó em

kiến nghị chọn khuôn hầm dạng đường cong 3 tâm, cách dựng như sau:

- Kẻ đường thẳng I I’

- Xác định đường tim hầm, là đường thẳng đứng đi qua trung điểm của đường thẳng I I’

cung tròn này cắt đường thẳng I I’ tại điểm O1

- Lấy O1 làm tâm vẽ cung tròn bán kính R1, ta được cung tròn AB, trong

đó B là điểm có cao độ ngang với cao độ mặt đường xe chạy

được cung tròn A’B’ đối xứng với AB qua đường tim hầm

- Lấy O2 (là giao điểm của AO1 với tim hầm) làm tâm vẽ cung tròn bán kính R2= O2A ta được cung tròn nối 2 điểm AA’

Cuối cùng ta dựng được đường khuôn hầm là đường cong 3 tâm O 1 , O 1 ’ , O 2

o 2

R1=B-1000=7100

0.25

0.50 0.50

8.10 B

Kết cấu vỏ hầm được lựa chọn phải thỏa mãn các điều kiện sau:

+ Kích thước sử dụng hợp lý

+ Diện tích mặt cắt ngang nhỏ nhất

+ Bảo đảm khả năng chịu lực và ổn định

+ Thoát nước, chiếu sáng, thông gió thuận lợi

+ Thi công dễ dàng, sử dụng cơ giới hóa thi công thuận tiện Phương án I tuyến hầm đi qua 3 loại địa chất khác nhau nên ta có 3 loại kết cấu vỏ hầm tương ứng với mỗi loại địa chất

3.1 Bêtông phun (Shotcrete):

Bêtông phun là một loại kết cấu chống đỡ kiểu mới, cũng là một loại công nghệ mới Người ta sử dụng máy phun bêtông theo một trình tự hỗn hợp nhất định, dùng bêtông đá nhỏ trộn thêm chất ninh kết nhanh phun vào

bề mặt vách đá, sẽ nhanh chóng cố kết thành một tầng kết cấu chống giữ, do

đó mà phát huy tác dụng bảo vệ đối với vi nham Công nghệ phun bêtông gồm 3 loại: Phun khô, phun ướt, phun hỗn hợp Trong đồ án em lựa chọn công nghệ phun ướt

Công nghệ phun ướt: là đem cốt liệu, ximăng và nước theo tỷ lệ thiết

kế trộn đều, dùng máy phun ướt đưa bêtông đến đầu phun, tại đó gia thêm chất ninh kết nhanh và phun ra, dây chuyền công nghệ

Chất lượng bêtông phun ướt dễ khống chế, bụi bặm và lượng đàn hồi trong quá trình phun rất ít

Chiều dày lớp bêtông phun từ 5-10cm Trong trường hợp địa chất xấu thì chiều dày bêtông phun có thể lên đến 20cm

Thành phần hỗn hợp bêtông phun bao gồm: Xi măng, nước, cát, đá dăm, phụ gia

Thành phần hỗn hợp bêtông phun phải thoả mãn các yêu cầu sau:+ Xi măng ưu tiên sử dụng các ximăng silicat phổ thông, thứ đến là ximăng silicat núi lửa mác 425 trở lên Khi có yêu cầu sử dụng đặc biết thì

sử dụng các loại ximăng đặc chủng nhằm đảm bảo thời gian ninh kết của bêtông phun và tính hoà hợp tốt của chất ninh kết nhanh

+ Cát: sử dụng cát hạt vừa có đường kính hạt nhỏ có độ mịn lớn hơn 2,5; có đường kính 0-8mm, để đảm bảo cường độ của bêtông phun và giảm thiểu lượng bụi khi thi công, cùng giảm thiểu vết nứt do co ngót khi hoá cứng

+ Đá dăm lựa chọn đá dăm có đường kính hạt nhỏ không lớn hơn 15mm Nhằm ngăn ngừa việc tắc ống và giảm thiểu lượng đàn hồi trong quá trình phun bêtông

+ Nước: dùng nước sạch

Tỉ lệ N/X khống chế khoảng 0,47-0,48 đảm bảo độ sụt là 20cm, tỉ lệ mất mỏt của vữa ướt dưới 20%

Cốt liệu mịn Cốt liệu thô

Xi măng Nước

Hỡnh : Dõy chuyền cụng nghệ phun ướt.

3.2 Neo:loại neo, đường kớnh, chiều dài, cự li Những chỉ tiờu cơ học

+ Thi công dễ dàng, sử dụng cơ giới hoá thi công thuận tiện.

Phương án 1 có 2 dạng kết cấu vỏ hầm ứng với 2 loại địa chất:

đứng vững với khoảng cách không chống đỡ 10m trong vòng 1năm do vậy

ta không bố trí neo gia cố trong địa chất này Tính toán lấy chiều dày lớp vỏ bêtông vĩnh cửu là 30cm, chiều dày lớp bêtông phun lấy 5cm, Giữa hai lớp bêtông phun bố trí lớp chống thấm dày 0.5cm trên toàn mặt cắt vỏ hầm

o 2

R1=B-1000=7100

R2=59

2% 2%

Hình vẽ: Kết cấu vỏ hầm với f kp =8 –hầm trái- hầm phải

+ Đối với đất đá có fkp=6, đất đá tương đối tốt do trong đoạng địa chất này

độ sâu đạt hầm không lớn dưới 30m nên ta chọn chiều dày bêtông vĩnh cửu 40cm, chiều dày lớp bêtông phun lấy 8cm, Giữa hai lớp bêtông phun bố trí lớp chống thấm dày 0,5cm trên toàn mặt cắt vỏ hầm Chọn neo sewlex, dài 2,5m khoản cách giữa các neo theo chiều dọc và ngang là 1.0m,.Khi thi công gặp điều kiên khó khăn thi dùng neo va bê tông phun kết hợp

=5369

c c'

2% 2%

- Lớp 1 : Mặt đường ximăng Portland M400 dày 240mm

- Lớp 2 : Lớp cấp phối nền đường dày tối thiểu 200mm Sơ bộ chọn chiều dày lớp này là 250mm

- Các chi tiết như ống cáp điện, ống cấp nước phòng hoả được bố trí phía dưới lề người đi bộ

- Các ống thoát nước hông, ống thoát nước ngang, ống thoát nước dọc có kích thước như trên hình vẽ

Hình vẽ: Kết cấu mặt đường xe chạy

V – PHÒNG NƯỚC VÀ THOÁT NƯỚC TRONG HẦM.

Nước không chỉ là một trong những nhân tố ảnh hưởng đến thi công bình thường của đường hầm mà còn là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình vận doanh bình thường của đường hầm

Trong thời gian thi công, tác dụng của nước ngầm không chỉ hạ thấp

độ ổn định vi nham làm cho việc đào gặp khó khăn, làm tăng khó khăn và tốn kém cho việc chống đỡ Ngoài ra, nếu xử lý nước ngầm không thỏa đáng thì có thể tạo mối nguy hại càng lớn như mực nước ngầm, mực nước trên mặt bị hạ thấp, môi trường nước bị thay đổi ảnh hưởng sản xuất nông nghiệp…

Trong thời kỳ vận doanh, mực nước ngầm từ các khe thi công bê tông

vỏ hầm, khe biến dạng (khe co duỗi và khe lún), vết nứt và một số đường thông khác chui vào hầm Các thiết bị thông tin, cung cấp điện, chiếu sáng

do đó bị ẩm ướt, bị gỉ, bị ăn mòn và hư hỏng ảnh hưởng đến an toàn trong quá trình khai thác

Để tránh và giảm thiểu mối nguy hại của nước nguyên tắc tổng hợp thủy trị sau đây được tổng kết “ Ngăn, bịt, thoát cùng kết hợp” và lấy việc đúc vỏ hầm làm biện pháp cơ bản để phong nước.

5.1 Cấu tạo lớp chống thấm vỏ hầm:

Khi vi nham có diện tích khe hở ngấn nước lớn và lượng nước cũng như áp lực không lớn lắm, có thể phun bê tông che chống lần đầu sau khi thi công xong, trước lúc thi công che chắn lần hai, cần phủ một tấm chất dẻo bịt nước vào Tấm phòng nước bằng tấm chất dẻo là một loại kỹ thuật phòng nước mới được áp dụng nó có tính phòng nước tốt, tính năng chống mục nát tốt

Khi lát và cố định tấm không nên căng quá chặt, cần để lại một mức lỏng nhất định để khi đổ bê tông vỏ tấm chất dẻo có thể bịt các chỗ lồi lõm

và dán chặt không phát sinh kéo căng qua mức hoặc bị phá hoại

5.2 Biện pháp thoát nước:

Thông thường kết cấu thoát nước có: rãnh ngầm, hố thoát nước, rãnh thoát nước Thoát nước thi công bao gồm hai bộ phận là: Thoát nước trong hầm và thoát nước ngoài hầm

Thoát nước ngoài hầm chủ yếu là chống lũ và bố trí thoát nước phòng mùa mưa lũ nước chảy vào trong miệng hầm

Thoát nước trong hầm có từ nguồn nước ngầm và nước dùng cho thi công Phương pháp thoát nước trong hầm dựa vào tình hình độ dốc tuyến đường và được chia ra làm hai loại:

+ Thoát nước theo độ dốc: đô dốc thiết kế không nhỏ hơn 0,5% hướng ra miệng hầm, bên cạnh hầm đào một rãnh dọc thoát nước nước có thể thuận theo rãnh dọc chảy ra miệng hầm Khi lợi dụng hào dẫn song dong để thoát nước thì nên thấp hơn đáy

hầm 0,2m-0,6m, để cho các đường thông ngang cũng có được một độ dốc lợi cho thoát nước.

+ Thoát nước ngược dốc: phải dốc vào hầm, nước sẽ tập trung vào mặt đào nên phải dùng máy bơm thoát nước

Biện pháp thoát nước mà em sử dụng ở đây là thoát nước theo độ dốc.Thoát nước mặt trong hấm em sử dụng hai rãnh ngầm ở hai bên mép đường thu nước mặt trong hẩm cách nhau khoảng 100m làm một hố thu nước nước trong rãnh sẽ được nối với ống thoát nước dọc theo hầm và đưa

ra ngoài hầm

5.3 Cấu tạo rãnh thoát nước.

Bố trí kết cấu thoát nước cần kết hợp thi công vỏ bê tông Qúa trình thoát nước như sau: nước từ trong các khe nứt của vi nham tiến vào rãnh ngầm ở sau lưng vỏ hầm, lỗ thoát nước nằm sau dưới rãnh ngầm (lỗ thoát nước xuyên qua bộ phận dưới tường bên của vỏ) nước thoát ra từ lỗ rồi đi vào rãnh dọc trong đường hầm và qua rãnh dọc thoát ra ngoài

Lỗ thoát nước được bố trí ở chân tường của vỏ hầm, lỗ sẽ đưa nước vào rãnh ngầm trực tiếp thoát nước vào rãnh dọc của đường hầm Thi công

lỗ thoát nước khi dựng cốp pha đường hầm cần lắp ngay ông thoát nước và đặc biệt cẩn thận để ống cuối nối thông với rãnh ngầm, đầu ngoài xuyên qua

cốp pha Hoặc có thể thi công sau khi đã thi công xong vỏ hầm xác định vị trí thoát nước và sau đó dùng khoan khoan lỗ thoát nước.

VI - THIẾT KẾ CỬA HẦM.

 Vị trí cửa hầm

Vị trí cửa hầm được xác định từ những thông số về kết cấu và kinh tế

có xét đến những điều kiện cụ thể của khu vực đặt cửa

Việc tăng chiều sâu đường đào trước cửa hầm sẽ làm tăng giá thành của cửa hầm, bạt dốc cửa hầm và gia cố chúng Bạt dốc đỉnh hầm cao cũng thường phá hoại sự ổn định của đá ở phần gần cửa và đòi hỏi tiến hành khối lượng khá lớn công tác đất đá ở trên cao Điều đó làm xấu điều kiện cơ giới hoá công tác này

Ngoài ra, chiều sâu đường đào lại bị hạn chế bởi chính tính chất của

đá mà đường đào xây dựng trong chúng Trong điều kiện bất lợi việc tạo nên đường dào sâu thường liên quan đến các hiện tượng trượt và sụt lở Xét về mặt đảm bảo thông xe an toàn thì đó là những nhân tố bất lợi

Kinh nghiệm thiết kế chỉ ra rằng trong đất sét chiều sâu đường đào trước cửa không vượt quá 12-15m trong đá cứng có thể đạt tới 20-25m Tuy nhiên người ta thường lấy những trị số nhỏ hơn nhiều Điều đó được giải

trước cửa sẽ giảm đáng kể khối lượng công tác đất mà chiều dài hầm dài ra không đáng kể bao nhiêu Chiều sâu tối thiểu của đường đào trước cửa trong

đá cứng quyết định sao cho bên trên vòng vỏ hầm đầu tiên có lớp đá dày (thường 2-3m) để đảm bảo thi công bằng phương pháp kín với sơ đồ công nghệ thống nhất cho toàn hầm

 Kết cấu cửa hầm

Cửa hầm là bộ phận chuyển tiếp từ đường đào vào hầm Cửa hầm có tác dụng đảm bảo ổn định mái dốc trên cửa hầm và ta luy đường đào, đảm bảo thoát nước từ trên sườn núi ra ngoài hầm Cửa hầm là bộ phận duy nhất

lộ ra ngoài nên còn có tác dụng trang trí cho công trình Đối với hầm nối thông với mặt đất nằm ngang (hầm xe điện ngầm) bằng hầm nghiêng có bố trí cho người lên xuống thì kết cấu đơn giản hơn vì không phải làm tường chắn Để chắn nước chỉ cần làm nhà bao che khu vực cửa hầm

Cửa hầm thường gồm có cửa chính, tuỳ thuộc vào địa hình khu vực cửa tường chính vuông góc hoặc chéo góc với trục hầm, rãnh thoát nước và vòng vỏ hầm đầu tiên Trong một số trường hợp (fkp < 2) để đảm bảo ổn định tường chính và giảm khối lượng đường đào, trước cửa hầm trên một đoạn nào đó có thêm các tường cánh có chiều cao thay đổi

Để xây cửa tiến hành đào cắt và chống mái dốc trên hầm Tường chính được liên kết với vòng vỏ đầu bằng cốt thép hoặc đoạn thép hình Các biên của tường chính tựa trực tiếp lên mái dốc ta luy đường đào hoặc đường cánh Đáy tường chính chôn sâu vào nền và ta luy đường đào 1,4- 1,8m ( có xét đến khả năng sói mòn và ổn định của tường chắn)

Nước chảy từ trên mái dốc trên hầm xuống được thu vào rãnh ngang sau tường chính từ đó nước chảy theo rãnh có độ dốc 2% sang ta luy đường đào rồi xuống rãnh dọc ở nền đường ( cũng có thể tổ chức chảy theo ống ) Thành và đáy của rãnh nước được xây hoặc đổ bê tông để tránh sói mòn

Để ngăn đá rơi từ trên mái dốc đỉnh hầm khoảng cách từ chân mái dốc đến lưng tường chính không nhỏ hơn 1,5m, lớp đất đủ dày để giảm chấn động do đá lăn từ trên mái dốc xuống.

6.1 Cửa hầm phía Tây:

- Vị trí cửa hầm: Cửa hầm được đặt sớm cách chân taluy 2m Nằm ở Km: 0+500

32.00

Rãnh thoát nu?c du?i

Rãnh thoát nu?c Rãnh thoát nu?c