ĐỒ ÁN ĐƯỜNG HẦM

Vì vậy việc xây dựng các định hướng và các giải pháp phát triển,cải tạo hệ thống mạng lưới giao thông đáp ứng cho việc hội tụ kinh tế khu vực và quốc tế là đặc biệt quan trọng, đồng thời

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 9

1.1 Công trình ngầm giao thông đô thị: 9

1.1.1 Trên thế giới : 9

1.1.2 Ở Việt Nam : 13

1.2 Nút giao thông Kim Liên: 16

1.2.1 Vị trí : 16

1.2.2 Hiện trạng [15]: 18

1.2.3 Địa chất [36]: 21

1.2.4 Thủy văn : 26

1.2.5 Lưu lượng giao thông: 26

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO NÚT KIM LIÊN 28

2.1 Yêu cầu 28

2.2 Các phương án đề xuất 28

2.2.1 Sử dụng cầu vượt 28

2.2.2 Sử dụng hầm chui 29

2.2.3 Phương án lựa chọn 29

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ SỞ 30

3.1 Cơ sở thiết kế: 30

3.2 Thiết kế mặt cắt ngang, trắc dọc của đường hầm: 30

3.2.1 Thiết kế mặt cắt ngang [22] 30

3.2.2 Thiết kế trắc dọc [22] 32

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 36

4.1 Lựa chọn đặc trưng kết cấu vỏ hầm : 36

4.1.1 Xác định các chỉ số hình học của vỏ hầm [4] 36

4.1.2 Xác định kích thước tính toán 37

4.1.3 Thiết kế kết cấu áo đường 38

4.2 Tính toán nội lực cho kết cấu hầm : 39

4.2.1 Các thông số đầu vào 39

4.2.2 Tính toán hầm kín: 44

4.2.3 Tính toán hầm dẫn: 49

4.2.3 Tính toán neo trong đất 55

CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG HẠ TẦNG KỸ THUẬT 62

5.1 Phòng và thoát nước cho hầm: 63

5.1.1 Các biện pháp chống thấm: 63

5.1.2 Hệ thống thoát nước: 65

5.2 Thông gió cho hầm: 66

5.2.1 Khái niêm: 66

5.2.2 Tính toán thông gió: 66

5.3 Chiếu sáng cho hầm: 68

5.3.1 Yêu cầu chung: 68

5.3.2 Chiếu sáng đoạn hầm kín: 68

5.3.3 Chiếu sáng đoạn hầm dẫn: 69

5.4 Hệ thống phòng chống cháy nổ cho hầm: 69

5.4.1 Hệ thống thiết bị phòng chống cháy: 69

5.4.2 Hệ thống cấp diện dự phòng: 69

CHƯƠNG 6: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THI CÔNG 70

6.1 Đặc điểm công trình quyết định phương án thi công 70

6.1.1 Vị trí: 70

6.1.2 Yêu cầu về giao thông 71

6.2 Các phương án thi công đề xuất 72

6.2.1 Phương pháp thi công ngầm[15]: 72

6.2.2 Phương pháp thi công mở[15]: 75

6.2.3 Phương pháp thi công nửa mở, nửa ngầm [15]: 79

6.3 Phương án lựa chọn để thi công hầm Kim Liên 80

CHƯƠNG 7: LẬP BIỆN PHÁP THI CÔNG TƯỜNG TRONG ĐẤT 67

7.1 Tổng quan về tường trong đất 82

7.1.1 Những yêu cầu chung 82

7.1.2 Quy trình thi công tường trong đất 82

7.1.3 Thiết bị thi công 83

7.2 Thi công tường trong đất 85

7.2.1 Thi công tường dẫn 86

7.2.2 Lắp đặt thiết bị 87

7.2.3 Thi công đào đất 87

7.2.4 Lắp đặt gioăng chống thấm 89

7.2.5 Lắp dựng lồng thép: 91

7.2.6 Đổ bê tông tường: 93

7.2.7 Sản xuất dung dịch bentonite: 93

7.2.8 Quá trình thi công một panenl: 95

7.3 Kiểm tra chất lượng tường trong đất 100

7.3.1 Kiểm tra chất lượng bê tông: 100

7.3.2 Kiểm tra chất lượng chống thấm nước qua tường: 103

CHƯƠNG 8: LẬP BIỆN PHÁP THI CÔNG ĐÀO ĐẤT 104

8.1 Tổng quan về thi công đất 104

8.1.1 Công tác chuẩn bị: 104

8.1.2 Nội dung công tác thi công đất: 104

8.2 Thi công đất: 105

8.2.1 Khối lượng đào đất: 105

8.2.2 Khối lượng đắp đất: 107

8.2.3 Lựa chọn phương án thi công đào đất: 108

8.2.4 Lựa chọn thiết bị thi công đào đất: 109

8.2.5 Lựa chọn thiết bị vận chuyển đất: 111

8.2.6 Chọn đất đắp 112

8.3.7 Lựa chọn thiết bị đắp đất 113

8.3.8 Kiểm tra chất lượng đất đắp 113

CHƯƠNG 9: LẬP BIỆN PHÁP THI CÔNG BÊTÔNG VÒM, ĐÁY 113

9.1 Công tác chuẩn bị 114

9.1.1 Chuẩn bị mặt bằng thi công bê tông vòm 114

9.1.2 Chuẩn bị mặt bằng thi công bê tông bản đáy 114

9.1.3 Chuẩn bị thiết bị thi công 114

9.2 Thi công 116

9.2.1 Thi công lắp dựng cốt thép 116

9.2.2 Thi công đổ bê tông 118

CHƯƠNG 10: LẬP BIỆN PHÁP THI CÔNG NEO TRONG ĐẤT 120

10.1 Công tác chuẩn bị 120

10.1.1 Thiết bị thi công 120

10.1.2 Vật liệu 123

10.2 Thi công neo 125

10.2.1 Trình tự thi công 125

10.2.2 Khoan tạo lỗ 125

10.2.3 Lắp neo 126

10.2.4 Bơm vữa 126

10.2.5 Lắp bản đính 127

10.2.6 Kéo neo tạo ứng suất 127

10.2.7 Lắp đặt đầu neo 127

10.3 Kiểm tra và thí nghiệm neo 127

10.3.1 Kiểm tra 128

10.3.2 Thí nghiệm neo [12] 130

CHƯƠNG 11: LẬP BIỆN PHÁP THI CÔNG HỆ CHỐNG TẠM ĐƯỜNG TÀU 131 11.1 Thiết kế hệ chống tạm cho đường tàu [15] 131

11.1.1 Tải trọng tính toán 131

11.1.2 Tính toán dầm phụ 131

11.1.3 Tính toán dầm chính 136

11.1.4 Tính toán cột chống 139

11.1.5 Tính toán cọc khoan nhồi 142

11.2 Thi công hệ chống tạm cho đường tàu [15] 145

11.2.1 Thi công cọc khoan nhồi 145

11.2.2 Thi công cột chống tạm 146

11.2.3 Thi công ép cừ 149

11.2.4 Thi công dầm chính, dầm phụ 150

CHƯƠNG 12: TỔ CHỨC THI CÔNG 152

12.1 Lập tiến độ thi công 152

12.1.1 Khối lượng các công việc 153

12.1.2 Biện pháp thi công 153

12.1.3 Trình tự thi công 154

12.1.4 Lập tiến độ thi công 154

12.2 Lập tổng mặt bằng thi công 157

12.2.1 Tính toán lập tổng mặt bằng thi công 158

12.2.2 Lập tổng mặt bằng thi công 159

12.2.3 Công tác an toàn lao động 166

12.2.4 Biện pháp phòng chống cháy nổ: 171

12.2.5 Biện pháp bảo vệ môi trường: 172

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 174

1 Kết luận 174

2 Kiến nghị 172

TÀI LIỆU THAM KHẢO 175

PHỤ LỤC: TÍNH TOÁN NỘI LỰC, CHUYỂN VỊ KẾT CẤU HẦM KIM LIÊN BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 179

1 Thông số đầu vào 179

1 Đoạn hầm kín 183

1.1 Mô hình tính toán 183

1.2 Kết quả tính toán 183

2 Đoạn hầm dẫn 201

2.1 Mô hình tính toán 201

2.2 Kết quả tính toán 207

MỞ ĐẦU

Trong xu thế quốc tế hoá đời sống sản xuất ngày càng sâu và rộng, hệ thống hạ tầng kỹ thuật, trong đó có mạng lưới giao thông, đóng một vai trò hàng đầu trong việc đảm bảo, duy trì và nâng cao tính cạnh tranh, thu hút đầu tư nước ngoài, chuyển giao công nghệ , giao lưu văn hoá du lịch, đào tạo tạo điều kiện cho các ngành kinh tế mũi nhọn và chủ lực phát triển Hà Nội là đầu mối giao thông quan trọng nhất miền Bắc, quy tụ đầy đủ các phương thức giao thông: đường bộ, đường sông, đường sắt, đường hàng không, là nơi hội tụ các tuyến giao thông trong nước và quốc tế Vì vậy việc xây dựng các định hướng và các giải pháp phát triển,cải tạo hệ thống mạng lưới giao thông đáp ứng cho việc hội tụ kinh tế khu vực và quốc tế là đặc biệt quan trọng, đồng thời cũng cần phải tính đến những đặc điểm riêng của Hà Nội như: đặc điểm là một đô thị cổ, mật độ di tích văn hoá, lịch sử đậm đặc, tốc độ đô thị hoá cao, Hà Nội còn là điểm nút giao thông quan trọng ở phía Bắc với mật độ và lưu lượng phương tiện giao thông ngày càng tăng

Tại các nút giao thông lớn, đồng mức được điều khiển bằng tín hiệu đèn xanh, đèn đỏ ùn tắc giao thông có thể diễn ra hàng giờ Vấn đề đặt ra là quy hoạch mạng lưới giao thông đô thị như thế nào để giải quyết thấu đáo vấn đề trên

Để giải quyết vấn đề ùn tắc giao thông, công tác quy hoạch mạng lưới giao thông đô thị phải phát triển theo hướng bố trí giao thông tại các nút có các luồng xe chạy không cùng mức nhau, duy trì giao thông liên tục và không phải điều phối bằng đèn xanh, đèn đỏ Nhờ đó làm giảm lượng khí thải độc hại và tiếng ồn do quá trình dừng xe như ở các giao thông cùng mức thông thường [17], [31] Thường có 2 phương án:

- Sử dụng cầu vượt trên cao;

- Sử dụng hầm giao thông ngầm

Sử dụng phương án cầu vượt trên cao chi phí rẻ hơn phương án hầm giao thông ngầm, nhưng trong một số trường hợp cụ thể khó bố trí, nhất là trong các nút giao thông chật hẹp, tốn chi phí về giải phóng mặt bằng, khó khăn trong quá trình giao

thông, kéo dài thời gian hoàn thành công trình và gây ùn tắc giao thông trong quá trình thi công công trình

Sử dụng phương án hầm giao thông ngầm đắt gấp 1,2-2 lần làm cầu vượt trên cao Song do yêu cầu kiến trúc đô thị, do đường không đủ rộng để làm trụ cầu trung gian, vượt ngầm là giải pháp duy nhất Vượt ngầm ở nút giao thông đặc biệt thích hợp ở những nút hẹp, duy trì tốt điều kiện môi trường và cảnh quan kiến trúc đô thị Khi giải quyết giao cắt không cùng mức, phương án vượt ngầm nói chung không đòi hỏi giải phóng mặt bằng nhiều và phức tạp như các phương án khác, do đó không những có lợi về mặt kinh tế được tính bằng tiền đền bù giải phóng mặt bằng, mà còn

có lợi về mặt an ninh xã hội do không phải di dời, tái định cư Hầm vượt ngầm còn đặc biệt thích hợp ở những chỗ giao cắt với đường sắt Hầm cho người đi bộ luôn kết hợp bố trí trong một công trình ngầm tổng hợp, ví dụ tầng ngầm của các toà nhà, nhà

ga ngầm

Tuy nhiên hình dạng kết cấu, các phương pháp triển khai thi công nút giao thông ngầm sẽ là khác nhau trong từng điều kiện cụ thể khác nhau Việc lựa chọn ra kết cấu, và phương pháp thi công hợp lý sẽ quyết định chính đến chất lượng công trình, tiến độ thi công, giá thành của toàn bộ công trình và mang lại một giá trị thực tiễn cao [15]

Đề tài “ Thiết kế và tổ chức thi công Hầm giao thông Kim Liên ” góp phần đáp ứng được yêu cầu giải quyết tốt về phân luồng giao thông, giảm vấn đề ùn tắc và đẩy nhanh tiến độ thi công công trình, phương pháp thi công (nửa mở, nửa ngầm) có thể

sử dụng cho các nút giao thông tương tự nút giao thông Kim Liên

Đồ án tập trung nghiên cứu, đánh giá khả năng chịu lực kết cấu của hầm, đề xuất

ra phương pháp triển khai thi công hầm giao thông nút Kim Liên trên cơ sở phương pháp thi công thực tế

Nội dung đồ án bao gồm:

- Mở đầu

- Chương 1: Tổng quan

- Chương 2: Các phương án cải tạo nút Kim Liên

- Chương 3: Thiết kế cơ sở

- Chương 4: Thiết kế kỹ thuật

- Chương 5: Hệ thống hạ tầng kỹ thuật

- Chương 6: Lựa chọn phương án thi công

- Chương 7: Lập biện pháp thi công tường trong đất

- Chương 8: Lập biện pháp thi công đào đất

- Chương 9: Lập biện pháp thi bê tông vòm, đáy

- Chương 10: Lập biện pháp thi công neo trong đất

- Chương 11: Lập biện pháp thi công hệ chống tạm đường tàu

- Chương 12: Tổ chức thi công

- Kết luận

Vì thời gian hạn chế nên đồ án chưa nghiên cứu hết được các vấn đề và chắc chắn còn nhiều sai sót, em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô và các bạn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Hầm và các không gian ngầm ngày càng có vai trò quan trọng trong một hệ thống giao thông hiện đại Hầu hết các khu vực đô thị trên thế giới đều phải đối mặt với nhiều vấn đề lớn, đặc biệt là giao thông Kết cấu hạ tầng cũ nhìn chung là lỗi thời, không còn đáp ứng được nhu cầu đi lại và vận chuyển không ngừng gia tăng Trong bối cảnh đó thì không gian giao thông theo hướng trên cao và theo hướng đi ngầm trong lòng đất là giải pháp tối ưu cho các nút giao thông khi mà phương án đồng mức không giải quyết được vấn đề ùn tắc trong giao thông đô thị Hơn nữa, công trình hầm có những ưu thế vượt trội so với các loại hình giao thông khác nhờ sự đi lại nhanh chóng, tiện lợi, và an toàn cao, nhất là trong trường hợp thiên tai, chiến sự Có thể nói giao thông ngầm là xu thế phát triển tất yếu của một nền kinh tế hiện đại của thế giới [15]

1.1 Công trình ngầm giao thông đô thị:

1.1.1 Trên thế giới :

- Một trong những loại công trình ngầm phổ biến nhất là hệ thống giao thông ngầm nay đã có hơn 70 đô thị lớn xây dựng hệ thống này Liên Xô bị ấn tượng mạnh

mẽ bởi những ga tàu điện ngầm [35]

Hình 1 1 Ga Kiep, Moskva, Nga

- Đường hầm eo biển Manche là một đường hầm đường sắt dài 50,45 km bên dưới biển Manche tại Eo biển Dover, nối Folkestone, Kent ở Anh với Coquelles gần Calais ở phía bắc Pháp

Hình 1 2. Đường hầm eo biển Manche

- Đường hầm Seikan là một đường hầm đường sắt dài 53.85km tại Nhật Bản, với một đoạn dài 23.3km ngầm dưới đáy biển Đây là đường hầm ngầm dưới biển dài nhất thế giới

Hình 1 3. Đường hầm Seikan

- Hầm nối liền hai đại lộ Hennepin và Lyndale dài 1,5km tại Đức [15]

Hình 1 4 Hầm nối liền hai đại lộ Hennepin và Lyndale (Đức)

- Hầm Thủ Nghĩa (Vũ Hán - Trung Quốc) thi công hoàn thành, sử dụng vào tháng 12/2006 vốn đầu tư 475 triệu nhân dân tệ, tổng chiều dài là 520m với hai làn xe chạy, mỗi làn gồm 2 luồng xe với chiều rộng là 7.5m, chiều cao của hầm là 5.75m [15]

Hình 1 5 Hầm Thủ Nghĩa (Vũ Hán - Trung Quốc)

Hầm giao thông ngầm Trung Sơn thi công hoàn thành, sử dụng vào 28/9/2008 với tổng chiều dài là 1003m gồm hai làn xe chạy, mỗi làn gồm 2 luồng xe với chiều rộng là 7.5m, chiều cao của hầm là 4.75m;

Hình 1 6 Hầm Trung Sơn (Vũ Hán - Trung Quốc)

Hầm giao thông ngầm thành phố Volokolamsk (Nga) với tổng chiều dài là 50m gồm hai làn xe chạy, mỗi làn gồm 2 luồng xe với chiều rộng thông thủy là là 12,25m, chiều cao thông thủy của hầm là 5,2m

Hình 1 7 Hầm Volokolamsk (Nga)

Hình 1 8.Mặt cắt hầm Volokolamsk (Nga)

1.1.2 Ở Việt Nam :

Trong giao thông, Hầm Hải Vân là hầm đường bộ dài nhất Đông Nam á, xuyên qua đèo Hải Vân, nối liền tỉnh Thừa Thiên-Huế với thành phố Đà Nẵng ở miền Trung Việt Nam Được khánh thành vào ngày 5 tháng 6 năm 2005.Với các thông số kỹ thuật

- Đường hầm chính: dài 6.280 m rộng 10 m, độ cao xe cho phép đi qua là 7,5 m

- Đường hầm thoát hiểm: dài 6.280 m, rộng 4,7 m, cao 3,8 m

- Đường hầm thông gió: dài 1.810 m, rộng 8,2 m, cao 5,3 m

Hình 1 9 Hầm đường bộ Hải Vân

Hầm dìm Thủ Thiêm là một đường hầm vượt sông Sài Gòn đã được xây dựng

tại Thành phố Hồ Chí Minh Đây là một phần trong dự án Đại lộ Đông Tây nối Quận

1, Thành phố Hồ Chí Minh với Khu đô thị mới Thủ Thiêm Đường hầm có sáu làn xe

ô tô, được dìm dưới lòng sông Sài Gòn (có ngầm đáy sông)

Hình 1 10 Mặt cắt thiết kế

Hình 1 11 Phối cảnh hầm Thủ Thiêm

- Một số hầm cơ giới ở Hà Nội và TP Hồ Chí Minh [15]

Hình 1 12 Hầm Nguyễn Hữu Cảnh (TP Hồ Chí Minh)

Hình 1 13 Hầm chui trung tâm hội nghị quốc gia (Hà Nội)

Còn lại phần lớn công trình ngầm đô thị nước ta phổ biến mới chỉ là các tầng hầm trong các nhà cao tầng( Sử dụng làm tầng kĩ thuật hoặc chỗ để xe)

1.2 Nút giao thông Kim Liên:

1.2.1 Vị trí :

Nút giao thông Kim Liên nằm trong phạm vi hai quận Đống Đa và Hai Bà Trưng, là giao cắt giữa đường trục Lê Duẩn - Giải Phóng và đường vành đai 1 đoạn Kim Liên - Đại Cồ Việt Nút giao thông Kim Liên được coi là một trong những cửa ngõ chính vào Thành phố

Hình 1 14 Thực trạng nút giao thông Kim Liên

Nút Kim Liên thuộc phạm vi của các phường Bách Khoa, Lê Đại Hành thuộc quận Hai Bà Trưng và phường Kim Liên thuộc quận Đống Đa Xung quanh nút có một số cơ quan, trường học lớn của Thành phố : ĐH Bách Khoa, Khách sạn Kim Liên, Công viên Lênin, nhà máy ôtô 3-2 [15], các khu chung cư đang xây dựng gần

đó

Hình 1 15 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Hình 1 16 Công viên Thống Nhất

Hình 1 17 Nhà máy cơ khí ô tô 3-2

Hình 1 18 Khu chung cư đang xây dựng trên đường Đào Duy Anh

1.2.2 Hiện trạng [15]:

Nút giao thông Kim Liên trước lúc xây dựng là nút giao đồng mức, được điều khiển bởi đèn tín hiệu và các đảo giao thông Các đường vào nút giao như sau:

- Phía Nam: Đường Giải Phóng rộng 42m, bao gồm bốn làn xe cơ giới và hai làn

xe thô sơ, giải phân cách giữa rộng 3m

Hình 1 19 Hiện trạng đường Giải Phóng

- Phía Bắc: Đường Lê Duẩn rộng 21 m, lòng đường xe chạy rộng 15m, được chia theo hai hướng Không có sự phân tách rõ ràng giữa các làn xe cơ giới và xe thô

sơ

Hình 1 20 Hiện trạng đường Lê Duẫn

- Phía Đông: Đường Đại Cồ Việt rộng 50m, bao gồm 4 làn xe cơ giới và hai làn

xe thô sơ, giải phân cách giữa rộng 3m

Hình 1 21 Hiện trạng đường Đại Cồ Việt

- Phía Tây: Đường mới xây dựng Kim Liên - Trung Tự rộng 50 m, bao gồm bốn làn xe cơ giới và hai làn xe thô sơ, giải phân cách giữa rộng 3m

Hình 1 22 Hiện trạng đường Kim Liên mới

Tuyến đường sắt Bắc-Nam chạy song song với đường Lê Duẩn - Giải Phóng, ảnh hưởng lớn đến tổ chức giao thông của nút giao, đặc biệt là khi có đoàn tàu chạy qua

Hình 1 23 Hiện trạng tuyến đường sắt Bắc - Nam qua nút Kim Liên

Lấy 41 mẩu thí nghiệm để xác định các chỉ tiêu cơ lý

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) trong các hố khoan 55 lần

Địa chất khu vực có các lớp như sau :

Lớp 1: Đất canh tác

Phủ khắp phạm vi khảo sát với bề dày biến đổi từ 0,4m đến 0,6m, trung bình 0,5m

Đất lấp có thành phần là sét pha màu xám nâu lẫn rễ thực vật, mùn hữu cơ, rễ cây cỏ

Đây là lớp có thành phần không đồng nhất và trạng thái kém ổn định nên trong quá trình tính toán ta sẻ bỏ qua lớp này

Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn SPT N/30 là 8:12 búa/30cm Trong lớp này

đã lấy 06 mẫu đất để thí nghiệm, giá trị các chỉ tiêu cơ lý như bảng sau:

2 Khối lượng tự nhiên w g/cm3 1,88

3 Khối lượng khô k g/cm3 1,48

4 Khối lượng riêng s g/cm3 2,70

17 Môđun tổng biến dạng E0 kG/cm2 86,1

Đây là lớp đất có khả năng chịu tải khá tốt

Lớp 3: Sét pha dẻo mềm xen kẹp cát pha

Lớp này nằm dưới lớp (2), và phân bố khắp phạm vi khảo sát với bề dày biến đổi từ 3,7m đến 9,3m, trung bình 5,6 m

Đất màu xám tro, xám nâu, nâu hồng, nâu gụ trạng thái dẻo mềm

Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn SPT N/30 là 4:11 búa/30cm Trong lớp này

đã lấy 08 mẫu đất để thí nghiệm, giá trị các chỉ tiêu cơ lý như bảng sau:

2 Khối lượng tự nhiên w g/cm3 1,82

3 Khối lượng khô k g/cm3 1,4

4 Khối lượng riêng s g/cm3 2,69

Lớp này nằm dưới lớp (3), và phân bố khắp phạm vi khảo sát với bề dày biến đổi từ 9,3 m đến 25,2m, trung bỡnh 15,3 m

Cỏt thuộc loại hạt mịn màu xám đen, xám nâu, xám ghi

Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn SPT N/30 là 9:15 búa/30cm Trong lớp này

đã lấy 09 mẫu đất để thí nghiệm, giá trị các chỉ tiêu cơ lý như bảng sau:

1 Khối lượng riêng s g/cm3 2,69

Đây là lớp đất có khả năng chịu tải trung bình

1 Khối lượng riêng s g/cm3 2,66

Đây là lớp đất có khả năng chịu tải khá tốt

Lớp 6: Cát hạt trung chặt vừa đến chặt

Lớp này nằm dưới lớp (5), và phân bố khắp phạm vi khảo sát với bề dày biến đổi từ 38,1m đến 43,8m, trung bình 6 m

Cát thuộc loại hạt trung màu xám vàng, xám nâu, trạng thái chặt vừa

Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn SPT N/30 là 25:50 búa/30cm Trong lớp này

đã lấy 04 mẫu đất để thí nghiệm, giá trị các chỉ tiêu cơ lý như bảng sau:

1 Khối lượng riêng s g/cm3 2,67

Đây là lớp đất có khả năng chịu tải tốt

Giá trị xuyên tiêu chuẩn qua 05 lần thí nghiệm cho thấy các lần đóng đều có giá trị lớn hơn 44:100 nhát/30cm

1.2.5 Lưu lượng giao thông:

Trong dự án quy hoạch tổng thể giao thông TP Hà Nội, tổ chức JICA - Nhật Bản

có đưa ra kết quả điều tra lưu lượng xe năm 2000 và dự báo đến năm 2020 tại nút Kim Liên như sau:

Tuyến đường Dự báo lưu lượng xe ( xe q.đ/ngđ)

Đại Cồ Việt 3168 5030 5056 5949 9234

Tổng cộng 16216 21183 27371 34431 35888

Mặt khác theo các số liệu đặc trưng nhất về lưu lượng hiện tại theo số liệu khảo sát của công ty Tư vấn Đầu Tư Xây Dựng GTCC Hà Nội tháng 3-1999 [37]

- Tổng số xe con qui đổi là 10998xe/1giờ cao điểm

- Hướng chạy nhiều nhất là hướng chạy thẳng từ đường Lê Duẩn ra đường Giải Phóng là 2363 xe, chiếm 22% tổng lượng xe qua nút

- Hướng xe chạy thẳng từ Đại Cồ Việt đi Kim Liên - Trung Tự là 2114xe, chiếm 19%, hướng ngược lại từ Kim Liên - Trung Tự đi Đại Cồ Việt là 16%

- Hướng rẽ trái lớn nhất là hướng rẽ từ Đại Cồ Việt đi Giải Phóng, 912xe, chiếm 8%

- Nếu phân tích cho từng loại xe thì 2 hướng chạy thẳng trên trục đường Giải Phóng - Lê Duẩn và Kim Liên - Trung Tự đều chiếm tỷ lệ cao

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO NÚT KIM LIÊN

2.1 Yêu cầu

Việc cải tạo nút Kim Liên phải đáp ứng được các yếu tố sau:

- Khả năng thông xe và vận tốc xe chạy trong thời gian hiện tại cũng như trong tương lai là tối ưu nhất

- Đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật và tầm nhìn

- Không phá vỡ cảnh quan kiến trúc khu vực và các công trình lân cận

- Phù hợp với tình hình qui hoạch chung của thành phố

- Điều kiện vệ sinh môi trường, hạn chế ảnh hưởng xấu tới môi trường như: ô nhiễm môi trường, tiếng ồn, bụi, nước mặt, các khu vực trồng hoa, cây cỏ

- Đảm bảo trong thời gian thi công không gây ùn tắc giao thông

Hình 2 2 Hầm chui

2.2.3 Phương án lựa chọn

Từ thực tế đặc điểm khu vực, ta chọn phương án Hầm chui để cải tạo nút Kim Liên cho phù hợp với quy hoạch của Hà Nội

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ SỞ

3.1 Cơ sở thiết kế:

- Luật giao thông đường bộ

- TCN 272-05 “ Tiêu chuẩn thiết kế cầu”

- TCVN 4527-88, “Hầm đường sắt và hầm đường ô tô - Tiêu chuẩn thiết kế”

- TCVN 4054:2005, “Đường ô tô - Yêu cầu thiết kế”

- TCVN 104:2007, “Đường đô thị – Yêu cầu thiết kế”

- "Thiết kế - thi công giám sát công trình giao thông"

3.2 Thiết kế mặt cắt ngang, trắc dọc của đường hầm:

Khi thiết kế các thông số kỹ thuật của đường hầm ngoài việc tuân theo các tiêu chuẩn quy phạm hiện hành, mà còn phải nghiên cứu toàn diện để có một tuyến đường

an toàn, hiệu quả và định hướng phát triển bền vững, lâu dài Phải phối hợp tốt các yếu tố của tuyến đường: bình đồ, mặt cắt dọc, mặt cắt ngang và tận dụng địa hình để tạo nên một tuyến đường đều đặn trong không gian, đảm bảo tốt tầm nhìn và ổn định

cơ học, nhằm thực hiện các mục tiêu [22]:

- Đáp ứng lưu lượng xe phục vụ thích hợp để đảm bảo chất lượng dòng xe thông hành hợp lý;

- Đảm bảo an toàn tối đa và thuận tiện cho các phương tiện và người sử dụng đường;

- Có hiệu quả tốt về kinh tế qua các chỉ tiêu đánh giá, qua các chi phí về xây dựng công trình và duy tu bảo dưỡng, qua các chi phí về giá thành vận tải, thời gian vận tải, dự báo tai nạn giao thông;

- Giảm thiểu các tác động xấu tới môi trường, tạo cân bằng sinh thái hợp lý để đường trở thành một công trình mới đóng góp tốt cho vẻ đẹp cảnh quan của khu vực

3.2.1 Thiết kế mặt cắt ngang [22]

a) Chiều rộng của hầm

Việc bố trí các bộ phận gồm phần xe chạy, lề, dải phân cách, đường bên và các làn xe phụ (làn phụ leo dốc, làn chuyển tốc) trên mặt cắt ngang đường hầm phải phù hợp với yêu cầu tổ chức giao thông nhằm bảo đảm mọi phương tiện giao thông (ô tô các loại, xe máy, xe thô sơ) cùng đi lại được an toàn, thuận lợi và phát huy được hiệu quả khai thác của đường [22]

Hầm giao thông nút Kim Liên thuộc đường vành đai 1 nối liền hai đường Đại

Cồ Việt và đường Kim Liên, mỗi đường gồm 4 làn xe, cùng chiều gồm 2 làn xe để đảm bảo lưu lượng lưu thông hầm Kim Liên cũng phải được thiết kế gồm 4 làn xe chạy, mỗi bên gồm 2 làn xe chạy cùng chiều Theo [22] bề rộng tối thiểu của 1 đường

là 7.5m

b) Tĩnh không của hầm

Tĩnh không là giới hạn không gian nhằm đảm bảo lưu thông cho các loại xe Không cho phép tồn tại bất kỳ chướng ngại vật nào, kể cả các công trình thuộc về đường như biển báo, cột chiếu sáng Khổ tĩnh không tối thiểu của đường là 4,75m tính từ chỗ cao nhất của phần xe chạy theo chiều thẳng đứng [22]

c) Độ dốc ngang

Độ dốc ngang của đường hầm được quy định trong bảng sau [22], [23]:

Bảng 3 1 Độ dốc ngang phần xe chạy

Bê tông xi măng và bê tông nhựa

Các loại mặt đường nhựa khác

Đá dăm, đá sỏi

Cấp phối, đất gia cố

15-25 20-30 25-35 30-40

Ghi chú:

Khi độ dốc dọc lớn nên chiết giảm độ dốc ngang cho trong bảng trên từ 5-15‰ nhưng vẫn bảo đảm để độ dốc ngang thông thường không bé hơn 15‰ Khi độ dốc dọc nhỏ, độ dốc ngang được thiết kế thay đổi trong phạm vi lề đường và mặt đường có chiều rộng 1,5-2,0m cách rãnh biên để tăng khả năng thoát nước mặt đường và thu nước vào giếng thu

Tầm nhìn là một trong các yếu tố quan trọng để người điều khiển xe vận hành an toàn ứng với tốc độ thiết kế đã được xác định Trong phạm vi trường nhìn phải đảm bảo tầm nhìn không bị che khuất (dỡ bỏ chướng ngại vật, đào bớt mái đường) Chỉ trong trường hợp quá khó khăn thì dùng các biện pháp tổ chức giao thông (hạn chế tốc độ, biển chỉ dẫn, vạch sơn, hoặc cấm vượt xe ) Nhất thiết phải kiểm tra tầm nhìn

ở nút giao thông và các đường cong bán kính nhỏ Các chướng ngại vật phải dỡ bỏ để

có chiều cao thấp hơn 0,30m so với tầm mắt của người lái xe [22], [23]

Các giá trị tối thiểu về tầm nhìn hãm xe, tầm nhìn trước xe ngược chiều và tầm nhìn vượt xe quy định trong Bảng 4.2 [22], [23]

Bảng 3 2 Tầm nhìn tối thiểu khi chạy xe trên đường

Tốc độ thiết kế, Vtk, km/h 120 100 80 60 60 40 40 30 30 20 Tầm nhìn hãm xe (S1), m 210 150 10

0 75 75 40 40 30 30 20 Tầm nhìn trước xe ngược

Vận tốc thiết kế của các phương tiện di chuyển trong đường hầm thuộc các khu

đô thị được quy định tại [1]: Vtk = 40km/h

V K V

254

6

3

2 1

Trong đó: lo: Đoạn dự trữ, lấy lo = 10m

K: Hệ số sử dụng phanh, K = 1,2 V: Vận tốc thiết kế, V = 40km/h

: Hệ số bám dọc của đường, trong điều kiện không thuận lợi (ẩm

Để liên kết các độ dốc trên trắc dọc, người ta phải dùng các đường cong đứng để

xe chạy điều hoà, thuận lợi, đảm bảo tầm nhìn ban ngày và ban đêm, đảm bảo hạn chế lực li tâm theo chiều đứng [2]

* Bán kính đường cong đứng lồi

Để đảm bảo tầm nhìn ban ngày trên đường cong đứng lồi, bán kính đường cong đứng lồi phải thoả mãn điều kiện sau [2]:

Rloi (min) : Bán kính đường cong đứng lối tối thiểu

Trong đó: S1: Tầm nhìn hãm xe, S1 = 50m

d1: chiều cao của mắt người lái xe trên mặt đường, d1 = 1,2m Thay vào (3.3) ta được: Rloi (min) = 1042m

* Bán kính đường cong đứng lõm

Để đảm bảo tầm nhìn ban đêm trên đường cong đứng lõm, bán kính đường cong đứng lõm phải thoả mãn điều kiện sau [2]:

Rlom (min): Bán kính đường cong lõm đứng tối thiểu

Để xác bán kính định đường cong đứng lõm tối thiểu đảm bảo tầm nhìn ban đêm

ta dựa vào sơ đồ chiếu sáng sau:

S1

Hình 3 2 Sơ đồ đảm bảo tầm nhìn ban đêm trên đường cong đứng lõm

) ( ) (

2 1

Sin S h

S R

p lom

Đường cong đứng lõm lựa chọn theo điều kiện đảm bảo hạn chế lực li tâm trong quá trình tham gia giao thông:

Ngoài việc lựa chọn bán kính cong đứng theo các điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban ngày và ban đêm, đảm bảo hạn chế lực li tâm còn phải dựa vào địa hình thực tế, càng bám sát địa hình không những khối lượng công trình bớt đi mà còn đảm bảo sự

ổn định lâu dài trong suốt quá trình khai thác sử dụng

Từ có điều kiện khống chế về kỹ thuật và địa hình thực tế của nút giao thông Kim Liên, lựa chọn Rlom = 3000m, Rloi = 3000m

Trắc dọc của đường hầm được thể hiện trên bản vẽ

d Siêu cao

Siêu cao là dốc một mái trên phần xe chạy, dốc về phía bụng đường cong Độ dốc siêu cao lấy theo bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế Độ dốc siêu cao lớn nhất không quá 8 % và nhỏ nhất không dưới 2 % [22]

Theo [2] để không phải bố trí siêu cao thì:

Trong đó: Rnam : Bán kính cong nằm của đường hầm

Rksc : Bán kính cong nằm tối thiểu không cần bố trí siêu cao

R ksc =V 2 /[127*(0.08-i n )] (m) (3.9)

V là vận tốc thiết kế, V = 40km/h

in là độ dốc ngang, in = 2%

Thay vào (3.9) ta được Rksc = 210m

Theo [30] ta có Rnam (min) = 410m thoả mãn (3.8)

Do vậy toàn bộ đường hầm không phải bố trí siêu cao

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

4.1 Lựa chọn đặc trưng kết cấu vỏ hầm :

4.1.1 Xác định các chỉ số hình học của vỏ hầm [4]

Chọn kiểu vỏ gồm vòm kê lên tường Xem xét điều kiện địa chất và điều kiện

tận dụng không gian, chọn tỉ số (chiều rộng/chiều cao) là 12 ta có

a) Chiều cao thông thủy của vòm:

=l 0 /f 0 =12

Trong đó:

õ là tỉ số ta chọn

l 0 là chiều rộng thông thủy

f 0 là chiều cao thông thủy

f 0 =l 0 / õ=0.75

b) Chiều dày dự kiến đỉnh vòm:

Tham khảo kinh nghiệm tính toán d0 = 0,6 m

c) Chiều dày chân vòm:

f) Đường trục của vòm có dạng parabol Góc ở tâm khổ thông thuỷ là :

- Tường bên dày 1,0m;

- Tường giữa dày 1,0m

4.1.3 Thiết kế kết cấu áo đường

Áo đường là kết cấu chặt chẽ gồm một hoặc nhiều lớp có độ cứng nhất định chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng xe cộ và các yếu tố tác động của thiên nhiên [6]

Kết cấu áo đường được cấu tạo theo sơ đồ:

Trên cơ sở đó ta chọn cấu tạo mặt đường như sau

Lớp bê tông atphan hạt mịn dày 50 mm

Lớp bê tông atphan hạt trung dày 70 mm

Lớp bê tông bảo vệ dày 50 mm

Lớp chống thấm dày 4 mm gồm 3 tấm vải địa kĩ thuật được dán bằng hỗn hợp phụ gia chống thấm

Lớp bê tông tạo độ dốc dày từ 2cm đến 18cm

Hình 4 3 Cấu tạo mặt đường xe chạy

4.2 Tính toán nội lực cho kết cấu hầm :

Để tính toán nội lực ta dùng phần mềm Plaxis để mô hình hóa các giai đoạn thi công, quá trình khai thác của các đoạn hầm kín, hầm dẫn

4.2.1 Các thông số đầu vào

a) Các số liệu về địa chất

Lớp 2 : Lớp sét pha dẻo cứng, chiều dày 2,8m;

Lớp 3: Lớp sét pha dẻo mềm xen kẹp cát pha, chiều dày 5,6m;

Lớp 4 : Lớp cát hạt mịn kém chặt lẫn hữu cơ, chiều dày 15,3m;

Lớp 5 : Lớp cát hạt nhỏ chặt vừa, chiều dày 12,7m;

Lớp 6 : Lớp cát hạt trung chặt vừa đến chặt, chiều dày 6,7m;

Lớp 7 : Lớp cuội sỏi rất chặt Các hố khoan ở sâu 43,8 m vẫn chưa kết thúc lớp

Bảng 4 1 Bảng chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

Lớp đất dry wet Eref  Cref   Rinter

2 14,8 18,8 7300 0,32 21,2 12020' 0 1

3 14 18,2 6700 0,35 13,1 11000' 0 1

4 14,2 19 9100 0,33 12,5 23080' 0 1

5 15.5 19.5 12700 0,25 14,2 29015' 0 1

Trong đó: dry: Khối lượng thể tích khô, KN/m3

wet: Khối lượng thể tích tự nhiên, KN/m3

Kx: Hệ số thấm theo phương x, m/ngày

Ky: Hệ số thấm theo phương y, m/ngày

Eref: Mô đun biến dạng, KN/m2

vì vậy tải trọng cần được tính toán là hoạt tải do các phương tiện tham gia giao thông gây ra [15]

b1) Hoạt tải của ô tô [20]

Hoạt tải xe ôtô trên mặt đường được đặt tên là HL-93

- Độ lớn do hoại tải tác dụng lên công trình ngầm phụ thuộc vào chiều sâu công trình, phân bố của dải đường và loại phương tiện giao thông

- Với các công trình đặt nông, tải trọng động tác dụng lên công trình là từ các phương tiện giao thông của mạng lưới giao thông trên mặt đất