THIẾT ké CÔNG TRÌNH hẳm XUYÊN núi

điều kiện chung Hoàn toàn âm ướt đẫm chả y chảy thành Phương pháp Khoảngcách đàovượttrướcm Bulông, neo đá Khoảng cách m Chiều Theo Theodài m phương phương VòmThép Bêtông phun Lớp vỏthứ h

Trang 1

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM

LỜI CẢM ctòr

Năm năm dưới mái trường đại học GTVT là quãng thời gian đầy

ý nghĩa đối với một sinh viên đang chuẩn bị những hành trang cầnthiết trên con đường trở thành một người kỹ sư cầư Đường trongtương lai Qưá trình học hỏi và trau dồi kiến thức của chúng emkhông thể thiếu được sự chỉ hảo, dạy dỗ tận tình của các thầy cô giáotrong trường và đặ biệt là các thầy cô trong bộ môn cầu Hầm

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy Bùi Văn Dưỡngcùng toàn thể các thầy cô giáo trong Bộ môn cầu Hầm Đặc biệt xincảm ơn thầy Bùi Văn Dưỡng đã hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt

Hà Nội, tháng 5 năm 2008

Nguyễn Hồng Thanh

NHẬN ẴÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 2

NHẬN ẦÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

■k-k-k-k -k-k-k-k

Giao thông vận tải là mạch máu của cả nước Vì vậy trong quả trình công nghiệp hóa- hiện đại hoá đất nước, giao thông phải không ngừng hoàn thiện và nâng cấp nhằm đáp ứng nhu cầu đi lại và vận chuyến hàng hóa ngày càng lớn Hệ thống giao thông của nước ta phần lớn còn ở mức chất lượng thấp, nhất là ở các vùng sâu, vùng xa.

Hệ thống giao thông bao gôm nhiều loại hình Đe vượt qua các chướng ngại

do địa hình có các hình thức như cầu, Cống, Hầm ơnước ta các công trình hầm xuyên núi không nhiều, chủ yểu là hầm đưòng sắt Hầm đường ôtô mới chỉ có hầm Hải Vân là hầm có chiều dài lớn.

Sau 5 năm học tập tại trường, với chuyên ngành cầu- Hầm, em đã hoàn

thành đề tài tốt nghiệp ‘ THIẾT KÉ CÔNG TRÌNH HẲM XUYÊN NÚI”.

Đê tài gôm 3 phần:

Phần l:Phần giới thiệu chung.

Phần 2: Thiết kế sơ bộ.

Phần 3: Thiết kế kỹ thuật.

Phần 4: Thiết kế thi công.

Trang 4

LỒI CẢM ƠIV 1

LỜĨNÓĨĐẨU 4

PHẦN I: 11

GIỚI THIỆU CHUNG 11

CHƯƠNG 1: TÊN CỒNG TRÌNH, VỊ TRÍ XÂY DỤNG 12

1.1 Tên công trình: Hầm giao thông xuyên núi 12

1.2 Vị trí 12

1.3 Đặc điểm điều kiện kinh tế, xã hội 12

1.4 Điều kiện giao thông hiện tại của khu vực xây dựng 12

1.5 Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực công trình 13

1.6 Điều kiện khí hậu khu vực xây dựng 13

CHƯƠNG 2: TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT 14

2.1 Quy trình, quy phạm thiết kế được áp dụng 14

2.2 Các tiêu chuẩn kỹ thuật 14

CHƯƠNG 3: NGHIÊN cứu ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU vực HẦM 14

3.1 Mô tả địa chất công trình khu vực hầm 14

3.2 Phân loại địa chất trong các khu vục dự kiến tuyến hầm đi qua 16

3.3 Dự kiến cấu tạo kết cấu và biện pháp công nghệ thi công đường hầm 18

PHẦN II: 19

THIẾT KẾ Cơ SỜ 19

PHƯƠNG ÁN Sơ Bộ THỨ NHẤT 20

I - THIẾT KẾ TUYẾN HẦM 20

1.1 Những yếu tố hình học của tuyến hầm: 20

1.2 Bình diện hầm 22

1.3 - Trắc dọc tuyến hầm 25

II - KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA ĐƯỜNG TRONG HẦM 26

Trang 5

2.1 Khố giới hạn trong hầm 26

2.2 Cách dựng khuôn hầm 28

III - KẾT CẤU VỎ HẦM 29

3.1 Bêtông phun (Shotcrete): 29

3.2 Neo: 30

3.3 C ác dạng kết cấu vỏ hầm của hầm chính và hầm lánh nạn 32

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

V - PHÒNG NƯỚC VÀ THOÁT Nước TRONG HẦM 34

5.1 Cấu tạo lớp chống thấm vỏ hầm 34

5.2 Bố trí hệ thống rãnh thoát 35

5.3 Cấu tạo rãnh thoát nước 35

VI - THIẾT KẾ CỬA HẦM 35

6.1 Cửa hầm phía Bắc: 35

6.2 Cửa hầm phía Nam: 36

VII- THÔNG GIÓ VÀ CHIẾU SÁNG TRONG HẰM 37

7.1 Biện pháp thông gió: 37

7.2 Sơ đồ thông gió 37

7.3 Thiết bị quạt gió 38

7.4 Biện pháp chiếu sáng và bố trí chiếu sáng 38

VIII - BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỈ ĐẠO .38

8.1 Biện pháp đào và chống đỡ đường hang 38

8.2 Biện pháp bốc xúc đất đá thải 38

8.3 Biện pháp đổ bêtông vỏ hầm 38

8.4 Biện pháp thi công cửa hầm 39

IX- NHŨNG KHỐI LƯỢNG THI CÔNG CHÍNH 39

PHƯONG ÁN Sơ Bộ THỨ II 39

Trang 6

1.1 — Những yếu tố hình học của tuyến hầm: 39

1.2 — Bình diện hầm 42

1.3 - Trắc dọc tuyến hầm 45

II - KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA ĐƯỜNG TRONG HẦM 46

2.1 Khố giới hạn trong hầm 46

2.2 Cách dựng khuôn hầm 48

III - KẾT CẤU VỎ HẦM 49

3.1 Bêtông phun (Shotcrete): 49

3.2 Neo: 50

3.3 C ác dạng kết cấu vỏ hầm của hầm chính và hầm lánh nạn 51

IV - KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG XE CHẠY VÀ ĐƯỜNG BỘ HÀNH : 52

V - PHÒNG NƯỚC VÀ THOÁT NƯỚC TRONG HẦM 53

5.1 Cấu tạo lớp chống thấm vỏ hầm 53

5.2 Bố trí hệ thống rãnh thoát 54

5.3 Cấu tạo rãnh thoát nước 54

VI - THIẾT KẾ CỬA HẦM 54

6.1 Cửa hầm phía Bắc: 54

6.2 Cửa hầm phía Nam: mô tả dạng kết cấu 55

VII- THÔNG GIÓ VÀ CHIẾU SÁNG TRONG HẦM 55

7.1 Biện pháp thông gió: 55

7.2 Sơ đồ thông gió 55

7.3 Thiết bị quạt gió 55

7.4 Biện pháp chiếu sáng và bố trí chiếu sáng 56

VIII - BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỈ ĐẠO .56

8.1 Biện pháp đào và chống đỡ đường hang 56

8.2 Biện pháp bốc xúc đất đá thải 56

Trang 7

8.4 Biện pháp thi công cửa hầm 57

IX - NHỪNG KHÓI LƯỢNG THI CÔNG CHÍNH 57

SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN TUYẾN 58

1 Phương án 1: 58

2 Phương án 2: 58

PHẦN III: 60

THIẾT KẾ KỸ THUẬT 60

CHƯƠNG I - GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ĐÀO HÀM NATM 61

1 Quá trình lịch sử phát triển của công nghệ NATM 61

2 Khái niệm chung về phương pháp NATM 62

3 Sự khác biệt và ưu nhược điểm của phương pháp NATM so với các phương pháp thi công truyền thống 64

CHƯƠNG II - TÍNH TOÁN KẾT CẤU 67

1 Các số liệu tính toán ( fKP =6) 67

2 Tính toán lớp bêtông phun (Shotcrete): 72

3 Tính toán neo 73

4 Tính toán lớp vỏ bêtông 75

5 Các số liệu tính toán ( ÍKP =8) 77

6 Tính toán lớp bêtông phun (Shotcrete): 81

7 Tính toán neo 83

8 Tí nh toán lớp vỏ bêtông 85

CHƯƠNG III - TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÔNG GIÓ 87

1 Phân loại các thành phần khí thải độc hại trong đường hầm trong giai đoạn khai thác 87

2 Xác định lưu lượng gió sạch cần cung cấp 88

3 Xác định các thông số thông gió 92

4 Chọn thiết bị quạt gió 92

Trang 8

PHẦN IV: 93

THIẾT KẾ THI CÔNG 93

CHƯƠNG I - BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỈ ĐẠO 94

1.1 Điều kiện thi công và căn cứ lựa chọn biện pháp đào đường hang 94

1.2 Biện pháp khai đào đường hang 94

1.3 Biện pháp đào đường hang 94

1.4 Biện pháp chống đỡ đường hang 98

1.5 Thi công lớp chống thấm 99

1.6 Đổ bêtông vỏ hầm 99

1.7 Thi công các hầm ngang 99

1.8 Thi công hệ thống răng 100

1.9 Thi công cửa hầm 100

1.10 Trình tự’ công nghệ 101

CHƯƠNG II - THIẾT KẾ THI CÔNG CHI TIẾT VÀ TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 101

2.1 Dựng đường cong quan hệ áp lực - biến dạng theo tiến độ đào, biện pháp quan trắc độ hội tụ 101

2.2 Tính toán lượng nố và lập hộ chiếu nố mìn cho đất đá có fkp=6 102

2.3 Tính toán lượng no và lập hộ chiếu nổ mìn cho đất đá có fkp=8 115

2.4 Chọn thiết bị khoan và bố trí thiết bị khoan 128

2.5 Chọn thiết bị bốc xúc vận chuyển, tổ chức dây chuyền bốc xúc vận chuyển đất đá thải 128

2.6 Thiết kế thành phần hỗn hợp bêtông phun và biện pháp thi công bêtông phun 129

2.7 Thi công nco 131

2.8 Thiết kế ván khuôn vỏ hầm 132

2.9 Chọn thiết bị cấp vữa và đổ bêtông vỏ hầm 132

Trang 9

2.10 Thiết kế thông gió trong đường hầm 133

2.11 Thiết kế chiếu sáng trong đường hầm 136

2.12 Cấp và thoát nước trong thi công 137

CHƯƠNG III - TỎ CHỨC THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM 137

3.1 Lập biếu đồ chu kỳ đào đường hang 138

3.2 Lập dây chuyền tổ chức thi công 138

3.3 Lập kế hoạch tiến độ 142

3.4 Bố trí mặt bằng công trường 143

Trang 10

PHẦN I:

GIỚI THIỆU CHUNG

Trang 11

Chỉ tiêu tháng Nhiệt độ trung bình

CHƯƠNG 1: TÊN CÔNG TRÌNH, VỊ TRÍ XẢY DỤNG

1.1 Tên công trình: Hầm giao thông xuyên núi.

1.2 Vị trí.

Tuyến đường chạy theo hướng Bắc - Nam Đây là khu vực có nhiều núicao, hiểm trở, địa hình phức tạp Địa hình có dãy núi cao và độ dốc lớn chạytheo hướng Đông - Tây Tại đây dịa chất tốt nhưng dẫy núi cao có độ dốc lớnlên việc làm đường bộ men theo địa hình sẽ gây ra trắc trở trong khai thác và thicông Do đó việc thay thế đường bộ bằng phương án hầm giao thông xuyên núi

là hiệu quả hơn về khai thác và kinh tế

1.3 Đăc điểm điều kiên kỉnh tế, xã hôi.

Khu vực làm hầm có một nền kinh tế kém phát triến, thu nhập bình quânđầu người thấp, tập quán sản xuất lạc hậu, dân số ít Nen kinh tế còn là nôngnghiệp và ngư nghiệp Nen văn hoá là sự cộng hưởng của các dân tộc tronghuyện, do điều kiện giao thông kém phát triển lên nền văn hoá còn chưa có sựtiến bộ, hoà nhập với các nền văn hoá của các khu vực lân cận

1.4 Điều kiện giao thông hiện tại của khu vực xây dựng.

Ngoài tỉnh lộ 722 (đoạn dài 78km, là một phần của con đường ĐôngTrường Sơn, đây là tuyến đường quan trọng nối Đà Lạt - Lạc Dương - ĐắcLắc), tỉnh lộ 723 (trục đường nối giữa 2 điểm du lịch Nha Trang và Đà Lạt,tổng chiều dài 39,4m) và 3 huyện lộ chính thì giao thông tại khu vực này cònkém phát triển Phần lớn các đường còn lại là các đường nhỏ dành cho cácphương tiện thô sơ, có độ dốc rất lớn Rất không đảm bảo an toàn cho ngườiqua lại Hiện nay hệ thống giao thông của khu vực đang được đang từng bước

1.5 Đặc điếm địa hình, địa mạo khu vực công trình.

Địa hình khu vực nhỏ gồm một mỏn núi cao chạy dọc theo hướng Đông Tây Địa hình có một mỏm núi có độ dốc lớn, xen kẽ là một vài khe núi dốc

-Do lượng mưa tại khu vực khá nhiều do đó đất đá bị phong hoá mạnh Dưới lớpđất phong hoá là lớp đất đá không thấm nước tuy nhiên do lượng nước mưa lớn

và đất bị phong hoá mạnh và vỡ dăm, vỡ vụn nên tại lớp này có nước xuất hiệntại các khe nứt của lớp đất đá

Khu vực đặt công trình khá cao do đó tại đấy không có sự ảnh hưởng củasông suối, nước ngầm

1.6 Điều kiện khí hậu khu vực xây dựng.

Bảng 1: Các thông số khỉ hậu trung bình môi tháng trong năm tại khu vực hầm.

Trang 12

Tên đất

đá Phân bố Hệ sốđộ Trọnglượn Góc ma Môdun Hệ số nềnHệ số

g sát đàntiêu chuanpossoicứn

g riêng trong hồi E ko(kg/cm3)p(fkp) /

(T/m3 (pm (MPa)Sét kết phong

hoá mạnh

theo khu vựcdtb = 2.5m

5 300

vựcpooĩia, phong và có chiều

dày

03 0,35 600dăm và vỡ 40m, tại đỉnh

đá Phân bố Hệ sốđộ Trọnglượn Góc ma Môdun Hệ số Hệ số nền

g sát đàn possoi tiêu chuẩncứn

g riêng trong hồi E M k0(kg/cm3)(fkp

) rơm3) ^ (độ) (MPa)Sét kết phong

hoá mạnh

theo khu vựcdtb = 2.5m

CHƯƠNG 2: TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT

2.1 Quy trình, quy phạm thiết kế đu’Ọ’c áp dụng.

- Tiêu chuẩn thiết kế đuờng bộ 22TCN-273-01

- Tiêu chuẩn Nhật Bản dùng cho đường hầm xuyên núi

- Tiêu chuẩn thiết kế đường bộ 22TCN-4054-1998

- Tham khảo các tài liệu, tiêu chuẩn có liên quan

2.2 Các tiêu chuẩn kỹ thuật.

- Cấp đường 80

- Vận tốc thiết kế Vịk = 80km/h

- Khổ đường B = 8m

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

- Bán kính tối thiểu đường cong trong hầm Rh min= 15Om

- Độ dốc thiết kế trên tuyến itk = 6%

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

_ Độ dốc dọc tối thiểu trong hầm imin=6 %0

- Độ dốc ngang mặt xe chạy in=2%

CHƯƠNG 3: NGHIỀN cứu ĐỊA CHẮT CÔNG TRÌNH KHU vực HẦM

khảo sát và có chiều dày biến đổi từ 3Om - 120m Càng lên đỉnhchiều dày lớp này càng lớn

3) Đá Rioĩit poocíĩa, màu xám xanh, ít nứt nẻ Cúng cấp VII - VIII

Loại này phân bố với toàn bộ chiều dày phía duới

Đá Riolit poocíìa là loại không thấm nuớc và không có nước ngầm tronglòng đất đá Nước chay trong đá là loại nước mặt trong quá trình thấm qualớp địa chất (1) thấm xuống lớp đá không thấm nước này và tồn tại trong cáckhe nút của đất đá Do đó lớp địa chất (2) là lớp bị phong hoá mạnh đồngthời có vỡ dăm và vỡ khối sinh ra nhiều khe nứt nhỏ dẫn tới nước thấm quacác khe nứt gây ẩm nhẹ vùng đất này

trong khu vực đặt hầm không có nước ngầm

Số liệu địa chất được trình bầy tại các bảng tổng hợp địa chất sau:

Bảng 2: BẢNG TÔNG HỢP ĐỊA CHẤT PHƯƠNG ÁN 1.

nứt nẻ

Bảng 3: BẢNG TỎNG HỢP ĐỊA CHẤT PHƯƠNG ẢN 2.

nứt nẻ

3.2 Phân loại địa chất trong các khu vực dự kiến tuyến hầm đi qua.

Hầm được thi công theo phương pháp NATM nên địa chất khu vực hầmđược phân loại theo chỉ tiêu RMR Theo RMR đất đá được chia làm các loạisau:

Bảng 4: Bủng phân loại đá theo điểm số RMR.

30-60 25 - 50 2 0 - 4 0 < 2 0

Hầm đi qua 2 lớp địa chất 2,3 do đó ta phân loại địa chất chohai loại

Bảng5: Bảng tống họp tính điếm số RMR khối đả của lớp 2.

Trang 13

điều kiện chung Hoàn toàn âm ướt đẫm chả

y chảy thành

Phương

pháp

Khoảngcách đàovượttrước(m

Bulông, neo đá

Khoảng cách (m)

Chiều Theo Theodài (m) phương phương

VòmThép

Bêtông

phun

Lớp vỏthứ hai(cm)

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO

trạng vào mỗi lOmnước chiều dài hầmngầm (1 lít/phút)

Theo đàu bài với các số liệu ta có tổng RMR của lớp thứ 2 tính cho toàn

bộ chiều dài hầm đi qua lớp thứ 2 là :

RMR = 7+13+15+6+3+2+1+10 = 57Vậy địa chất lớp 2 là loại CỊ

Lớp thứ 3: Đá Riolít Foocfia, mầu xám xanh, ít nứt nẻ, fkp=8, RQD =

80-95%

Theo đầu bài với các số liệu ta có tổng RMR của lớp thứ 3 tính cho toàn

bộ chiều dài hầm đi qua lớp thứ 3 là :

RMR = 7+17+8+6+1+2+6+15 = 62Vậy địa chất lớp 2 là loại B

3.3 Dự kiến cấu tạo kết cấu và biện pháp công nghệ thi công đường hầm.

Công nghệ thi công đường hầm: NATM

Dự kiến cấu tạo kết cấu dựa theo tiêu chuẩn hầm xuyên núi của Nhật có

Trang 14

PHẦN II:

THIẾT KÉ Cơ SỞ.

Trang 15

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦMPHƯƠNG ÁN Sơ Bộ THỨ NHẤT.

I - THIẾT KẾ TUYẾN HẦM

1.1 Nhũng yếu tố hình học của tuyến hầm:

/ / 1 Điểm đầu tuyến:

1.1.3 Bình diện tuyến thiết kế:

Tuyến gồm hai hầm chạy song song với nhau cách nhau 40m Hầmchính là hầm đôi gồm 2 làn xe, một lề cho người đi bộ nhằm phục vụ chocông tác tu duy và sửa chữa hầm Hầm lánh nạn được thiết kế cho một làn

xe, hầm này được thiết kế với mục đích đế dự kiến cho tương lai có thế mởrộng tuyến Hai hầm được nối với nhau thông qua các hầm ngang Các hầmngang được thiết kế với mặt cắt đủ một làn xe Tuyến hầm chính được thiết

kế trên đường thẳng và được nối với đường ngoài bằng các đường cong.Tuyến hầm lánh nạn được thiết kế gồm có hai đường cong chuyến tiếp tạihai đầu của tuyến

Trang 16

1 : Chiều dài đường cong chuyển tiếp

To : Chiều dài đường tang của đường cong tròn

KTO : Chiều dài cung của đường cong tròn

Po : Chiều dài đường phân giác của đường cong tròn

Tuyến gồm hai đường cong chuyển tiếp có các số liệu sau:

+ Đường cong đường dẫn phía Bấc:

Các yếu tố đường cong được lựa chọn:

1 = 3 Om

T0 = 66,154mKTO=

129,335m

Po =8,39m

A =29°38’29”

R2 = 2 5 Om

Trang 17

A =15°39’10”

Rj = 400mCác yếu tố đương cong khi có đường cong chuyển tiếp là:

T = 64,987mKT= 129,278m

p = 3,803m

1.2 Bình diện hầm.

1.2.1 Bình diện đường dẫn cửa phía Bắc:

Tại cửa Bắc đường dẫn vào hầm chính là một đoạn đường bộ thang cóđào taluy và gia cố tại mái taluy bên trái của đường, tại hầm lánh nạn đườngdẫn là một đường cong chuyển tiếp có bán kính là 250m

1.2.2 Bình diện đường dẫn cửa phía Nam:

Đường dẫn vào hầm phía Nam dẫn vào hầm chính là một đường thẳngđều có đào bạt tại taluy của đường và có sự gia cố tại các mái taluy củađường Hầm lánh nạn được dẫn bàng đường bộ có một đường cong chuyếntiếp có bán kính 250m

1.2.3 Bố trí các làn xe trong đường hầm:

Các làn xe có bề rộng mặt đường là 4m, hai làn xe được phân cáchbằng dải phần cách mềm có bề rộng 0,25m Một lề đi bộ sẽ được bố trí mộtbên với bề rộng lm nhằm phục vụ cho qua trình duy tu bảo dưỡng hầm

1.2.4 Bố trí hầm lánh nạn:

Trang 18

trụ đờ của hai vòm áp lực, tác động của thi công không phá vỡ trạng thái tựnhiên của tường ngăn cách này Khoảng cách đó theo M.M.Protojakonovđược xác định như sau:

Trang 19

mở rộng thành hầm có hai làn xe do đó khoảng cách hai hầm em dự kiến là

40m

1.2.5 Vị trí các hầm ngang:

Các hầm ngang được thiết kế các nhau 300m, gồm 2 hầm ngang trongtuyến Ket cấu của hầm ngang được thiết kế như hầm lánh nạn với chiềurộng bằng một làn xe Đoạn nối với hầm ngang có một dải đường được mởrộng dài 26m và rộng 3m nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình di chuyển.Khoảng cách bố trí các hầm ngang chia chiều dài hầm ra ba đoạn có chiềudài là 254,73- 300 - 252,076 m

Vị trí các hầm ngang như sau:

Hầm ngang 1 nằm ở Km 0+401,225 so với hầm chính và nằm tạiKm0+408,782 so với hầm phụ

Hầm ngang 2 nằm ở vị trí Km 0+701,225 so với hầm chính và nằm tạiKmO+708,782 so với hầm phụ

1.2.6 Vị trí các cửa hầm:

Vị trí cửa hầm được lựa chọn để lượng đào bạt là ít nhất do việc tăngchiều sâu đường đào trước cửa hầm sẽ làm tăng giá thành của cửa hầm, bạtdốc cửa hầm và gia cố chúng Điều này gây khó khăn cho công tác cơ giớihoá đào bạt cửa hầm Hiện nay công tác đào bạt đang được xem xét để cóthể tránh được sụt trượt do ảnh hưởng của khí hậu nhằm đảm bảo giao thôngđược an toàn

Kinh nghiệm thiết kế chỉ ra rằng trong đất sét chiều sâu đường đào

Trang 20

nạn phải có bố trí cầu cạn/cống với khẩu độ nhỏ Cửa hầm phía Bắc đượcđào bạt thành 3 cấp có độ dốc của hai cấp đầu là 1:0,4; hai cấp sau có độ dốc

là 1:0,5; 1:0,6 Các chiếu nghỉ được thiết kế rộng 2m và có rãnh thoát nước

có chiều rộng là 0,5m Hai bên taluy của cửa hầm được thiết kế một, hai cấpvới độ dốc là 1:0,4

Cửa hầm Nam được đặt ở vị trí Km 0+946,7 và cao độ 799,375m.Cửa hầm nằm trong địa hình khá bằng phang với thiết kế hai cấp cho hầmchính và 2 cấp cho hầm lánh nạn, dốc mỗi cấp 1:0,4 và 1:0,5 Các chiếu nghỉ

có chiều rộng là 2m vơi các rãnh thoát nước là 0,5m

Ket cấu cửa hầm được bố trí sát với tường hầm, có hình dạng củakhuôn hầm Ket cấu cửa hầm cao hơn tường 0,3m và có chiều dày 0,3m

1.2.7 Chiều dài mỗi nhánh hầm.

Trang 21

+ Độ dốc hầm xuất phát từ cửa hầm phía Bắc: 1%, chiều dài đoạn dốc305m

+ Độ dốc hầm xuất phát từ cửa hầm phía Nam : 2,0%, chiều dài đoạndốc là 550m

+ Chiều dài đoạn chuyển tiếp trong hầm: 237,948m Đoạn chuyến tiếpđược nối với các đoạn dốc bằng đường cong đứng R=7000m

Trang 22

Be rộng mặt đường xe chạy (đường cấp III) : B = 8m

Hình 1 : Khố giới hạn của hầm chính và hầm lánh nạn.

2.1.2 Tĩnh không trong hầm:

Ngoài việc tuân thủ qui định của khổ giới hạn tiếp giáp kiến trúc, kíchthước bên trong đường hầm còn phải duy trì những khoảng không gianthoáng cần thiết nhằm thoả mãn những yêu cầu trong thi công và trong khaithác 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 khuônđịnh hình và để khắc phục biến dạng theo thời gian của địa tầng và của kếtcấu vỏ hầm

Do vậy giữa khổ giới hạn kiến trúc và mặt trong của vỏ hầm có một

Trang 23

Hai điếm tiếp giáp ở hai bên tường hầm là hai điểm I và I’ là giao điếm củađường thẳng ngang cách cao độ mặt lề người đi 1250mm với hai đường thẳngdứng song song với hai cạnh bên của khổ giới hạn và các cạnh này cảu khổ giớihạn 500m về một phía

Đường tim hầm là đường thẳng đi qua điếm giữa của đoạn thang I-I\

Tâm Oi là diêm giao cắt cảu cung tròn tâm A, bán kính Ri=B-100(cm) vớiđường thẳng I-T

Từ tâm Oi, vẽ cung tròn AB bán kính R], điểm B là điểm ngang với cao đọmặt đường tại điểm giáp với gờ chắn bánh Tâm 0’i đối xứng với 0] qua đườngtim hầm, vẽ cung tròn tâm 0’i, bán kính Ri đối xứng với cung tròn AB

Trang 24

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦMIII - KẾT CÁU VỎ HẦM.

Đường hầm thi công theo công nghệ NATM, hang đào được chống đỡ bằngbêtông phun và neo, vỏ hầm bằng bêtông đổ tại chỗ Dọc theo chiều dài hầm, vỏhầm được thiết kế theo một số dạng phù hợp với từng loại cấu tạo địa chất đã phântích trong chương 3 của phần I ở trên

3.1 Bêtông phun (Shotcrete):

Bêtông phun là một loại kết cấu chống đỡ kiểu mới, cũng là một loại côngnghệ mới Người ta sử dụng máy phun bêtông theo một trình tự hỗn hợp nhấtđịnh, 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 huytác 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 trộnđều, dùng máy phun ướt đưa bêtông đến đầu phun, tại đó gia thêm chất ninh kếtnhanh và phun ra, dây chuyền công nghệ

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

Chiều dày lớp bêtông phun từ 5-10cm

Thành phần hồn hợp bêtông phun bao gồm: Xi măng, nước, cát, đá dăm, phụgia

Trang 25

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

+ Đá dăm lựa chọn đá dăm có đường kính hạt nhở không lớn hơn 15mm.Nhằm ngăn ngừa việc tắc ống và giảm thiếu lượng đàn hồi trong quá trình phunbêtông

+ Nước: dùng nước

Tỉ lệ N/X khống chế khoảng 0,47-0,48 đảm bảo độ sụt là 20cm, tỉ lệ mất mát

Hình3 : Dây chuyền công nghệ phun ướt.

3.2 Neo:

Neo SN: neo sử dụng trong đá cứng và ít nứt nẻ Thanh neo được bơm vữa

xi măng cát làm chất dính kết suốt chiều dài thân neo Neo này được sử dụngcho lớp địa chất loại B( fkp=8)

Cấu tạo neo SN: Thân neo là thép thanh cường độ cao, dùng thép A3 cóđường kính 20mm, chiều dài 3m Ximăng dùng loại xi măng silicat phổ thông,đường kính hạt không lớn hơn 3mm và phải sàng, tỉ lệ trộn XN:C:N=1:1,5:0,5

Trang 26

đá Sau khi khoan xong dùng dòng nước cao áp sói cho lõ sạch, sau đó bơm đầyvũa xi măng 1 cách từ từ và đều đều rút ống bơm vữa ra nhưng luôn phải giữcho ống ngập trong vữa để tránh lỗ hổng trong vữa Sau khi bơm vữa xong đưaneo ngay vào lỗ với yêu cầu không được ngắn hơn 95% chiều dài thiết kế vàchiều dài dính kết cùng phải đảm bảo không < 95% chiều dài thiết kế Dùngchêm gỗ hay viên đá nhỏ chêm vào miệng lỗ rồi vặn tạm bulông neo vào để giữneo tạm thời Sau khi đạt 70% cườngm độ thiêt kế thì vặn chặt bulông neo

Loại neo: Swellex là loại neo chêm, cấu tạo của neo là một ống thép vỏmỏng, hao đầu bị bịt kín Phía đầu neo có mũ neo đế ép vào vách hang và có lỗ

đế lắp ống bơm Vỏ thép thân neo cuộn nhỏ lại đế đưa lọt vào trong lỗ khoan.Sau khi đặt neo vào trong lỗ khoan người ta lấp máy bơm vào đầu mũ neo vàbơm nước với áp lực 30MPa vào trong thân neo, áp lực làm cho thân neo nởtròn và ép chặt vào thành lỗ khoan Neo sử dụng trong môi trường có nước nênthích hợp cho lớp địa chất thứ hai

Đường kính: 41mm, chiều dầy vỏ là 2mm

Chiều dài: 3m

Cự li: theo phương dọc l,5m và theo phương ngang l,5m

Những chỉ tiêu cơ học của neo: khả năng chịu kéo của neo 200kN/m, khảnăng chống cắt vào khoảng 2700kN

Phương pháp thi công neo swellex :

Tiến hành khoan lỗ neo bằng máy khoan

o Rửa sạch lỗ neo bằng nước sạch nhờ máy bơm nước,

Trang 27

o Hoàn thiện quá trình lắp neo (có hình minh hoạ dưới)

+ Bảo đảm khả năng chịu lực và ổn định

+ Thoát nước, chiếu sang, thông gió thuận lợi

+ 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:

+ Đối với đất đá có fkp=8, đất đá có khả năng ốn định cao Tính

Trang 28

Neo Swellex

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

Hìnhó : cấu tạo mặt xe chạy trong hẩm chính.

Bê tông atphan dầy 7cm

Lan can h=60cm

\ống thoát nưỏcPVC 0100ống thoát nước chính 0400

Hình7 : cấu tạo mặt đường hầm phụ.

Bê tông móng M200 (30cm)

Trang 29

5.1 Cấu tạo lóp chống thấm vỏ hầm.

Lớp chống thấm sử dụng các tấm PVC dầy 2cm được gắn lên lớp gia cố

vỏ (bêtông phun vẩy) Lớp chống thấm được hàn với nhau bằng máy hàn nhiệtchạy điện Điều này tạo thành các mối hàn kép với rãnh bên trong để cho mụcđích thí nhiệm Các rãnh này chứa đầu khí nén và mối hàn được thí nhiệm về độtin cậy của mối hàn so với hàn thủ công

Chức năng của vật liệu vỏ lót, lớp đặc biệt và lớp cố định

Lớp đặc biệt được làm từ sợi plastic, trọng lượng khoảng 500g/nr để bảo vệlớp vỏ lót trước lớp gia cố vỏ lót gồ ghề là lớp bêtông phun và đồng thời tạothành lớp thoát nước

Lớp đặc biệt được cố định bằng các đĩa kim loại Lớp vỏ PVC được hàn vàocác đĩa kim loại bằng khí nóng Các mối hàn này tách riêng các tải kiéo đặcbiệt Vì vậy khi có lực xảy ra thì luôn luôn có một vùng rộng tương ứng của lớp

vỏ lót để điều chỉnh sự thay đổi đó về hình dạng màng không có bất kỳ vấn đềgì-

Các lớp chống thấm được thiết kế với chiều rộng khoảng l,3m

5.2 Bố trí hệ thống rãnh thoát.

Rãnh thoát nước hông chỉ dùng khi thoát nước mặt đường trong hầm.Rãnh được thiết kế với đường ống đường kính 30mm Rãnh được thiết kế đúcsẵn thành từng đốt có chiều dài lm một sau đó được đặt vào khuông rãnh đãđược đào sẵn

Hệ thống thoát nước hông được bố trí dọc theo đường hầm và có nhưng

vị trí thông với hầm ngang Tại ngoài hầm rãnh được nối với hệ thống rãnhngoài taluy hầm

Hệ thống thoát nước ngầm được thiết kế gồm có ống thoát nước tại vỏlớp chống thấm có đường kính lOmm có lớp lọc nước Hệ thống này dẫn nướcngầm từ lớp chống thấm qua các rãnh ngang có đường kínhlOmm, dốc 1%

5.3 Cấu tạo rãnh thoát nước.

Hình: Rãnh thoát nước cho hầm chỉnh và hầm lảnh nạn.

VI - THIẾT

KẾ CỬA HẦM

6.1 Cửa hầm phía Bắc:

Cửa hầm phía Bắc được thiết kế với dạng chữ u, gồm bốn cấp mỗi cấpcao 12m tại phía hầm chính, mạn hầm lánh nạn gồm hai cấp Cách cấp là mộtchiếu nghỉ có chiều rộng 2m, và có một rãnh thoát nước có bề rộng 0.5m Độ

Cửa hầm phía Nam được cấu tạo gồm hai cấp mỗi có độ cao cấp là 1 Om,mỗi cấp được thiết kế một chiếu nghỉ rộng 2m dốc xuống rãnh nước rộng 0,5m

là 1,5% Độ dốc của cửa phía Nam như sau:

Trang 30

MẶT BẰNG

VII - THÔNG GIÓ VÀ CHIẾU SÁNG TRONG HẦM

7.1 Biện pháp thông gió:

Phương án thứ nhất có tổng chiều dài hầm là 806m nên bắt buộc phải sửdụng bố trí thông gió nhân tạo

Hệ thống thông gió trong công trình ngầm có thể phân loại theo hai loạisau: Hệ thống thông gió dọc và ngang

Do tổng chiều dài hầm trong phương án một là 805m, xe chạy hai làn nênkhông khí bị quẩn nên trong phương án này em chọn biện pháp thi công dọc.Thông gió dọc: là tạo luồng khí thổi dọc trong đường hầm, lấy long hầm làmđường dẫn gió chính Khi quạt thông gió có thế lợi dụng chiều thổi qua củagió tự nhiên và hiệu ứng pít tong đế tăng hiệu quả của quá trình quạt gió

Trang 31

7.3 Thiết bị quạt gió.

Lựa chọn quạt là quạt BO-16 có các thông số kỹ thuật sau:

Công suất : 30m3/s

Công suất : 100kW

Trọng lượng : 2t

7.4 Biện pháp chiếu sáng và bố trí chiếu sáng.

Trong hầm công tác chiếu sáng rất quan trọng, hệ thống chiếu sáng phảiđảm bảo tránh cho lái xe thấy những vùng tối và vùng chói trong hầm Đảm bảokhả năng nhìn của lái xe khi đi từ trong ánh sáng tự nhiên vào vùng ánh sángnhân tạo

Do hầm dài 806m em sử dụng thông gió nhân tạo, hệ thống gồm hai hệthống đèn ánh sáng trắng trải dài bên tường hầm, khoảng cách các bóng đèn là8m, chiều cao 4,5m so với mặt đường xe chạy Hai hệ thống đèn tại hai bêntường được bố trí so le nhau Bóng đèn có điện thế 220V

VIII - BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỈ ĐẠO

8.1 Biện pháp đào và chống đỡ đường hang.

Từ số liệu khảo sát địa chất, đất đá phổ biến cso fkp> 6, hai đầu đoạn hầm cófkp=4, do vậy ta chọn phương án thi công hầm theo phương pháp khoan nổ toàngương, không cần các kết cấu chống đỡ

Trang 32

chở bêtông Ván khuông vỏ hầm được cấu tạo từ các chốt và kích thuỷ lực đế

có thể thay đố khung ván khuôn phù hợp với từng loại địa chất

8.4 Biện pháp thi công cửa hầm.

Sử dụng máy đào cơ giới tiến hành đào bạt dần taluy cửa hầm, máy phunbêtông chuyên dụng và máy khoan chuyên dụng để tiến hành thi công cửa hầm

IX - NHỮNG KHÓI LƯỢNG THI CÔNG CHÍNH

Khối lượng đào : 99689,9 lm2Khối lượng bêtông : 4208,812m2PHƯƠNG ÁN Sơ Bộ THỨ II

I - THIẾT KẾ TUYẾN HẦM

1.1 - Những yếu tố hình học của tuyến hầm:

1 1 1 Điểm đầu tuyến:

1.1.3 Bình diện tuyến thiết kế:

Tuyến gồm hai hầm chạy song song với nhau cách nhau 30m Hầm chính

1.1.4 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 lytâm khi phương tiện giao thông chuyển từ đường thẳng vào đường cong tròn.Tuyến gồm hai đường cong tròn tại hầm lánh nạn, các yếu tố hình học của

Trang 33

Trong đó:

1 : Chiều dài đường cong chuyển tiếp

To : Chiều dài đường tang của đường cong tròn

KTO : Chiều dài cung của đường cong tròn,

po : Chiều dài đường phân giác của đường cong tròn

Phương án 2 có hai đường cong chuyến tiếp với các số liệu sau:

KT= 342,824 m

Trang 34

1.2 - Bình diện hầm.

1.2.1 Bình diện đường dẫn cửa phía Bắc:

Tại cửa Bắc đường dẫn vào hầm chính là một đoạn đường bộ thẳng cóđào taluy và gia cố tại mái taluy hai bên đường, đường có một đường congbán kính 300m Tại hầm lánh nạn đường dẫn là đường thẳng và một đườngcong chuyển tiếp có bán kính là 3000m

1.2.2 Bình diện đường dẫn cửa phía Nam:

Đường dẫn vào hầm phía Nam dẫn vào hầm chính là đường thắng cóđường cong ban kính 25Om đều có đào bạt tại taluy của đường và có sự gia

cố tại các mái taluy của đường Hầm lánh nạn được dẫn bằng đường bộ cómột đường cong chuyển tiếp có bán kính 250m

1.2.3 Bố trí các làn xe trong đường hầm:

Các làn xe có bề rộng mặt đường là 4m, hai làn xe được phân cách bằngdải phần cách mềm có bề rộng 0,25m Một lề đi bộ sẽ được bố trí một bênvới bề rộng 1 m nhằm phục vụ cho qua trình duy tu bảo dưỡng hầm

1.2.4 Bố trí hầm lánh nạn:

Hầm chạy song song với hầm chính, có bề rộng gần bằng đường mộtlàn Không có lề người đi bộ, có đầy đủ các hệ thống thoát nước và chiếusang như hầm chính

Trang 35

Trong đó:

y: Trọng lượng thể tích của khối đất đá phía trên nóc hầm T/m3

/ = 2,67 77 m3B: Khấu độ tính đối của khối đất phía trên đường hầm (m)

2 2BỊ,B2 : Khẩu độ của hai hầm

Bi=6,16m; B2= 3,03mZ: Chiều sâu từ mặt đất xuống đỉnh hầm, xác định ở vị trí sâu nhất

Trang 36

nối với hầm ngang có một dải đường được mở rộng nhằm đảm bảo an toàn

trong quá trình di chuyển Khoảng cách bố trí các hầm ngang chia chiều dàihầm ra ba đoạn có chiều dài là 694m-694 m

1.2.6 Vị trí các cửa hầm:

Vị trí cửa hầm được lựa chọn để lượng đào bạt là ít nhất do việc tăngchiều sâu đường đào trước cửa hầm sẽ làm tăng giá thành của cửa hầm, bạtdốc cửa hàm và gia cố chúng Điều này gây khó khăn cho công tác cơ giớihoá đào bạt cửa hầm Hiện nay công tác đào bạt đang được xem xét đế cóthể tránh được sụt trưọt do ảnh hưởng của khí hậu nhằm đảm bảo giao thôngđược an toàn

Kinh nghiệm thiết kế chỉ ra rằng trong đất sét chiều sâu đường đào trướccửa 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 đế đảm bảo antoàn và đơn giản trong thi công

Cửa hầm Bắc được đặt tại vị trí Km0+520; cao độ 790m Cửa hầm nằmtrong vị trí khá dốc và nằm ngay vị trí khe núi do đó với hầm lánh nạn phải

có bố trí cầu cạn/cống với khẩu độ nhỏ Cửa hầm phía Bắc được đào bạtthành các cấp có độ dốc của hai cấp đầu là 1:0,4; hai cấp sau có độ dốc là1:0,5; 1:0,6 Các chiếu nghỉ được thiết kế rộng l,5m và có rãnh thoát nước

có chiều rộng là 0,5m Hai bên taluy của cửa hầm được thiết kế một, hai cấpvới độ dốc là 1:0,4

Cửa hầm Nam được đặt ở vị trí Km 1+195,97 và cao độ 782,259m Cửahầm nằm trong địa hình khá bằng phang với thiết kế hai cấp cho hầm chính

và 2 cấp cho hầm lánh nạn, dốc mỗi cấp 1:0,4 và 1:0,5 Các chiếu nghỉ có

Trang 37

1.2.7 Chiều dài mỗi nhánh hầm.

là 300m Đây là loại nền đắp

+ Đường dẫn vào cửa hầm Nam: Đường vào hầm chính có chiều dài291,862m, độ dốc là 1% và 2 %, là loại nền vừa đào vừa đắp Đường dẫnvào hầm lánh nạn có chiều dài là 434,086m, có độ dốc là 2,5% là loại nềnvừa đào vừa đắp Đường có một đường cong chuyển tiếp có bán kính là250m

1.3.2 Trắc dọc trong hầm chỉnh:

Hầm được thiết kế với hai hướng dốc nhằm thoát nước cho hầm

+ Độ dốc hầm xuất phát từ cửa hầm phía Bắc: 1%, chiều dài đoạn dốc

257,02m

Trang 38

vo

+ Độ dốc hầm xuất phát từ cửa hầm phía Bắc: 1,2%, chiều dài đoạn dốc216,99m

+ Độ dốc hầm xuất phát từ cửa hầm phía Nam : 1%, chiều dài đoạn dốc

2.1.1 Khổ giói hạn tiếp giáp kiến trúc trong hầm.

Định nghĩa: Khố giới hạn tiếp giáp kiến trúc là một đa giác khép kín,nằm trên mặt phang vuông góc với tim đường tạo thành khoảng không tốithiểu dành cho giao thông, mọi chi tiết kết cấu các công trình trên đường đềuphải 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

3400 igo

Trang 39

Hình 8 : Khố giói hạn của hầm chỉnh và hầm lảnh nạn.

2.1.2 Tĩnh không trong hầm:

Ngoài việc tuân thủ qui định của khổ giới hạn tiếp giáp kiến trúc, kíchthuớc bên trong đường hầm còn phải duy trì những khoảng không gianthoáng cần thiết nhằm thoả mãn những yêu cầu trong thi công và trong khaithác 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 địnhhình và để khắc phục biến dạng theo thời gian của địa tầng và của kết cấu vỏhầm

Do vậy giữa khố giới hạn kiến trúc và mặt trong của vỏ hầm có mộtkhoảng hở theo qui định, trong bài em kiến nghị khoảng hở như sau:

Hai điểm tiếp giáp ở hai bên tường hầm là hai điểm I và F là giao điểm củađường thẳng ngang cách cao độ mặt lề người đi 1250mm với hai đường thẳngdứng song song với hai cạnh bên của khổ giới hạn và các cạnh này cảu khổ giớihạn 500m về một phía

Đường tim hầm là đường thắng đi qua điểm giữa của đoạn thang I-T