Theo tiêu chuẩn này, các tải trọng chưa tổ hợp gồm: DC: tĩnh tải trọng lượng bản thân của hầm DW: cũng là tĩnh tải, nhưng tĩnh tải này bao gồm các công trình đính kèm trong hầm, ví
Trang 1CÁC TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN LÊN HẦM ĐÀO HỞ
PHÂN CHIA TẢI TRỌNG
Tải trọng cho hầm đào hở được quy định trong phần 3 của tiêu chuẩn AASHTO LRFD Theo tiêu chuẩn này, các tải trọng chưa tổ hợp gồm:
DC: tĩnh tải ( trọng lượng bản thân của hầm)
DW: cũng là tĩnh tải, nhưng tĩnh tải này bao gồm các công trình đính kèm trong hầm, ví
dụ chiếu sang, tín hiệu …
EH: áp lực ngang của đất
EL : lực tích luỹ ảnh hưởng đến kết quả từ quá trình xây dựng bao gồm cả lực kéo căng sau nếu được sử dụng
ES : tải đất chất thêm
EV :áp lực ngang của tải trọng tĩnh của trái đất
CR (Creep) : từ biến
CT: lực va chạm, các thành phần riêng lẻ cấu thành vỏ hầm khi lắp ráp va chạm vào nhau gây nên lực va chạm
EQ: lực do động đất gây ra
LL: hoạt tải
SH: co ngót
WL: lực gió tác dụng lên hoạt tải (Wind on live load)
WS: lực gió tác dụng lên kết cấu (Wind on Structure)
1: Hoạt tải- xác định theo điều kiện ngoài công trường và theo tiêu chuẩn AASHTO LRFD
2: Tải trọng thẳng đứng của đất
3: Áp lực thủy tĩnh thẳng đứng
4: Tải trọng thẳng đứng chất thêm- xác định theo điều kiện mỗi công trường
5: Áp lực thủy tĩnh ngang
6: Áp lực ngang của đất
7: Tải trọng ngang chất them
Trang 2 8: Áp lực thủy tĩnh ngang ( lực đẩy nổi)
ϒs : dung trọng khô của đất
ϒsb: trọng lượng riêng đẩy nổi của đất
Hg: chiều cao đất lấp trên vỏ hầm
Hw: chiều cao mực nước cao nhất trên vỏ hầm
Ht: chiều cao kết cấu vỏ hầm
Ro: hệ số nở hông
Fs: diện tích phần áp lực thủy tĩnh tác dụng, đơn vị lực/ diện tích
• Tải thiết kế bao gồm tải thường trực, tài biến thiên và tải ngẫu nhiên Tải tác động trong xây dựng và trong thời gian hoạt động theo thiết kế được kết hợp theo trạng thái giới hạn
và các hạng mục nghiên cứu
• Tải thường trực là tải tác động liên tục và biến thiên rất nhỏ, có thể bỏ qua Các tải này gồm áp lực đất theo chiều dọc, áp lực theo chiều ngang (lateral pressure) và tải cố định
• Tải biến thiên tác động thường xuyên hoặc liên tục với độ biến thiên đáng kể và gồm cả tải của xe lửa, ảnh hưởng của sốc và thay đổi nhiệt độ
• Tải ngẫu nhiên là tải tác động trong thời gian hoạt động theo thiết kế, xuất hiện với tần số rất thấp nhưng có ảnh hưởng rất lớn nếu tải này tác động Tải này gồm cả động đất
• Hầm đào đắp là một kết cấu siêu tĩnh Bên cạnh các tải tác động trực tiếp trên các thành phần được nghiên cứu để xác định áp lực của thành phần của một kết cấu siêu tĩnh, hầm đào đắp cũng chịu ảnh hưởng của tải tác động trên các thành phần khác Vì thế, Tiêu Chuẩn qui định rằng trong các trường hợp ứng lực do thành phần được nghiên cứu tạo ra cao hơn nếu áp lực ngang xem như được giảm bằng cách thay đổi mực nước và thay đổi
áp lực đất theo thời gian Tiêu Chuẩn quy định rằng kết hợp tải thích hợp, yếu tố tải và trạng thái tác động phải được xác định để tiến hành nghiên cứu
GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP ĐÀO HỞ
Phương pháp thi công hở thuộc vào nhóm thi công lộ thiên:
- Phương pháp kinh tế nhất ở công trình ngầm cỡ lớn
- Hình dáng các công trình phù hợp với các yêu cầu của kỹ thuật giao thông
- Giải pháp tối ưu về liên kết hệ thống giao thông với đoạn đường chuyển giao ngắn,
- Giải pháp liên kết tốt giữa các điểm đi và đến
- Chênh lệch về độ cao ở mức nhỏ
Mặt bằng đi bộ rộng liên kết với các công trình thương mại, công trình văn hóa và liên kết với phương tiện giao thông trên mặt đất
Chú ý:
- Có mặt bằng tự do trên mặt đất vừa đủ, như tại các quảng trường, nút giao thông của các đường
lớn
- Thời gian thi công lâu, diện tích sử dụng lớnảnh hưởng lớn đến giao thông đi lại trên mặt đất
- Chú ý đến các giải pháp giảm ảnh hưởng đến giao thông trên mặt đất
- Cần loại trừ các mối nguy hiểm đối với các công trình kiến trúc lân cận, chẳng hạn do gây lún sụt, dịch chuyển đất
Trang 3- Áp dụng các biện pháp đặc biệt (tường cọc nhồi);
- Tác động xấu đến môi trường sống, tiếng ồn, bụi bẩn, đi lại
PHƯƠNG ÁN THI CÔNG:
• 1 Hào thi công khi không có nước ngầm hoặc có thể hạ mực nước ngầm
• 2 Hào thi công khi có nước ngầm nhưng không thể hạ mực nước ngầm hoặc phải bảo vệ nguồn nước ngầm
• 3 Thi công hào trong điều kiện có nước mặt (kênh dẫn nước, sông ngòi)
1 Hào thi công khi không có nước ngầm hoặc có thể hạ mực nước ngầm.
Hào được thi công với thành hào nghiêng
- Được bảo vệ bằng lưới thép và bê tông phun hoặc thép hình cũng như tấm bê tông cốt thép kết hợp neo hoặc kết hợp các loại kết cấu đó
- Độ nghiêng hay độ dốc của thành hào phụ thuộc vào loại đất nền Góc nghiêng thường nhỏ hơn 45độ khi khối đất nền là đất rời hoặc dính kết yếu Trong trường hợp đất dính cứng hoặc nửa cúng có thể để góc dốc đến 60độ và trong trường hợp gặp đá rắn có thể để góc dốc đến 80độ
Thành hào thẳng đứng và được chống giữ bằng tường cọc ván
Chiều rộng đáy hào chiều rộng công trình ngầm bằng chiều rộng ngoài của kết cấu công trình ngầm
Trong trường hợp này cần chú ý đến trình tự thi công do yêu cầu phải làm kín nước cho kết cấu công trình ngầm
Thành hào cũng được chống giữ bằng tường cọc ván, nhưng chiều rộng đáy hào bằng chiều rộng công trình ngầm +2x0.8m
Trường hợp này khối lượng đất đào và lấp phủ sau này sẽ tăng đáng kể
Tuy nhiên lớp phủ kín nước được phủ từ phía ngoài một cách dễ dàng
Tường bảo vệ thành hào là tường từ cọc khoan nhồi hay tường barret
Bê tông tường được đổ đển mức đỉnh của kết cấu công trình ngầm
Tiếp đó đất được đào đến mức đỉnh tường, một lớp bê tông giữ sạch được đổ lên nền, cọc được cắm đến dưới đỉnh tường và sau đó đổ hoặc lắp ghép bê tông nóc hầm
Các công việc tiếp sau được thi công dưới sự bảo vệ của tường và nóc hầm
Phương án này thường được gọi là phương án tường nóc
2 Hào thi công khi có nước ngầm nhưng không thể hạ mực nước ngầm hoặc phải bảo vệ nguồn nước ngầm
Hạ mực nước ngầm chỉ trong khu vực hào thi công, sau đó bơm nước và thi công kết cấu công trình ngầm
Trong trường hợp này có thể sử dụng tường cọc cừ để bảo vệ thành hào và đồng thời làm kín nước
Đương nhiên tường cọc cừ có thể thu hồi hoặc để lại, tùy thuộc vào phương án lựa chọn Tường và nền được thi công kín nước, sau đó bơm nước và thi công kết cấu công trình ngầm
- Dùng tường bằng cọc cừ hoặc cọc khoan nhồi, hào nhồi
- Sau đó bê tông nền được đổ dưới nước Kết cấu công trình ngầm sẽ được thi công trong điều kiện không có nước
Trang 4- Cọc cừ có thể được thu hồi, còn tường bằng cọc khoan nhồi và hào nhồi sẽ trở thành một
bộ phận của kết cấu cuối cùng
Tường và nóc được thi công trước, kín nước,
Sau đó thi công tiếp tục đào trong chế độ sử dụng khí nén đẩy nước
Phương án này khá phức tạp, song được chú ý, nếu như cần lấp phủ nhanh trên mặt đất
để hạn chế ách tách giao thông
3 Thi công hào trong điều kiện có nước mặt (kênh dẫn nước, sông ngòi).
Áp dụng phương pháp hạ chìm
Tuy nhiên, trong điều kiện cho phép có thể xem xét phương án sử dụng cọc cừ, tạo kênh dẫn nước tạm
Sau đó có thể lựa chọn phương án thi công thích hợp, tùy theo điều kiện địa chất và các yêu cầu cần phải được bảo vệ khác
THI CÔNG TỪ DƯỚI LÊN (BOTTOM- UP)
- Một căn hầm được đào lên từ các bề mặt
- Đường hầm được xây dựng và sau đó được lấp đất bề mặt được phục hồi sau đó
- Hào có thể được hình thành xây dựng theo: mở rộng ổn định mái dốc hoặc dùng tường chắn thẳng đứng
- Kết cấu hàm làm việc độc lập với tường chắn thẳng đứng
- Phương pháp đường hầm được hoàn thành trước khi nó được bao phủ lên bề mặt phục hồi
Bước 1a: Thi công tường chắn bằng cọc khoan nhồi Đào móc toàn bộ đất phía trong đến cao độ thiết kế
Bước 1b: Xử lý nước ngầm bằng bơm tạo môi trường khô ráo để thi công
Bước 1c: Thi công hầm bằng phương pháp đổ tại chỗ hoặc lắp ghép trên cái gối cố định
Bước 2: Xây dựng các tầng giao thông bằng hình thức đổ sàn BTCT;
Bước 3: Thi công các công đoạn chống thấm tường và thi công các hạn mục hoàn thiện;
Bước 4: Đắp đất đến cao độ tự nhiên khôi phục lại mặt đất
ƯU ĐIỂM:
- phương pháp xây dựng thông thường được các nhà thầu sử dụng
- Chống thấm ở mặt bên ngoài của cấu trúc
- Bên trong hầm có thể thi công dễ dàng các cấu kiện, thiết bị
- Hệ thống thoát nước có thể được cài đặt bên ngoài kết cấu dễ đưa ngoài
NHƯỢC ĐIỂM:
- Diện tích lớn cần thiết cho xây dựng hơn để xây dựng từ trên xuống
- Mặt đất không thể được phục hồi trong quá trình thi công cho đến khi xây dựng hoàn tất
- Yêu cầu hỗ trợ hoặc di dời các tiện ích tạm thời
- Có thể có ảnh hưởng bất lợi trên cơ sở hạ tầng xung quanh
THI CÔNG TRÊN XUỐNG (TOP - DOWN)
- Các bức tường hầm được xây dựng đầu tiên, thường sử dụng những bức tường bùn, mặc
dù tường cọc cát tuyến cũng được sử dụng
Trang 5- Trong phương pháp này hỗ trợ hầm thường là các bức tường đường hầm cấu trúc kết cấu.Tiếp theo trần hầm được xây dựng trực tiếp gắn vào tường chắn
- Bề mặt sau đó được phục hồi trước khi hoàn thành việc xây dựng
- Phần còn lại của công trình khai quật được hoàn thành dưới sự bảo vệ của các sàn hàng đầu
- Sau khi kết thúc quá trình đào, sàn kết cấu được hoàn thành và gắn vào tường chắn Thi công bên trong hầm, lắp đặt trang thiết bị,… Hoàn thành quá trình thi công
- Đối với đường hầm rộng lớn hơn, cọc tạm thời hoặc vĩnh viễn hặc hcác yếu tố tường đôi khi có thêm tường giữa của đường hầm để giảm nhịp của tầng hầm
Bước 1a: Lắp đặt thi công bức tường cấu trúc hỗ trợ / đường hầm, chẳng hạn như tường barret or tường cọc khoan nhồi
Bước 1b: khử nước ngầm trong phạm vi thi công nếu cần
Bước 2a: đào hào đến mức đáy của sàn hầm
Bước 2b: Xây dựng và chống thấm của sàn hầm khi liên quan đến sự hỗ trợ của các bức tường chắn
Bước 3a: Thi công đỉnh hầm và khôi phục lại mặt đất
Bước 3b: Thi công nội thất đường hầm
Bước 3c: Xây dựng tầng hầm sàn liên kết trực tiếp với tường chắn
Bước 4 Hoàn thiện hoàn thiện nội thất bao gồm các bức tường thứ cấp
ƯU ĐIỂM:
-phục hồi sớm của mặt đất phía trên hầm
-Tường chắn sử dụng làm cấu trúc vĩnh viễn
- Diện thích thi công nhỏ
- Xây dựng dễ dàng hơn
- Chi phí thấp hơn cho các đường hầm bằng cách loại bỏ các bức tường bê tông đúc tại chỗ
- Thời gian xây dựng ngắn hơn bằng cách chồng chéo các hoạt động xây dựng
NHƯỢC ĐIỂM:
- Không chống thấm bên ngoài bên ngoài các bức tường hầm
- Các kết nối phức tạp do trần, sàn hàm dạng tấm
- Rò rỉ nước ở các khớp giữa các tấm và tường
- Những rủi ro mà các bức tường bên ngoài (hoặc cột trung tâm) sẽ vượt quá dung sai quy định cài đặt
- Số lượng công nhân có hạn khi thi công sàn và trần hầm