đề cương hầm 2 đại học xây dựng

ĐỀ CƯƠNG HẦM Sơ đồ XD hầm phương pháp mỏ Các biện pháp mở diện thi công hầm Phương pháp mỏ phương pháp để xây dựng hầm qua núi đá cứng,phương pháp áp dụng thi công đất đá yếu phải chống đỡ phức tạp L > 300m Sơ đồ xây dựng phương pháp mỏ gồm công tác chính: - Đào đá ngầm chống đỡ bảo vệ hang đào cần thiết - Xây dựng kết cấu vỏ hầm vĩnh cửu Các biện pháp mở diện thi cơng: Thơng thường hầm đào từ phía( gương đào) Với hầm dài chỉ, thi công gương kéo dài thời gian thi công thường phải mỡ thêm diện thi cơng đễ rút ngắn thời gian xây dựng biện pháp:  Hang ngang: biện pháp mỡ diện thi công tối ưu bị hạn chế bới điều kiện địa hình ( có thung lũng bên cạnh) dốc lên để hang ngang ngắn bất lợi cho thoát nước )  Giếng đứng( xiên) o Địi hỏi nhiều chi phí phương tiện thời gian vận chuyển, thoát nước khó khăn o Áp dụng sữ dụng chiều sâu giếng10km sử dụng hang để mỡ rộng tiết diện hầm Vai trò hang dẫn thi cơng hầm pp mỏ Vị trí, hình dạng kích thước hang dẫn o Khái niệm: Là phận hang đào thông đào vượt trước làm sỡ đào mỡ rộng toàn tiết diện o Vai trò:  để thăm dò khảo sát địa chất  nước ngầm, bố trí đường vận chuyển  mỡ diện thi cơng o Ví trí: Hang dẫn cần có nhiều vị trí khác  Dưới  Trên  Bên  Giữa  Song song o Kích thước hang đẫn nên thiết kế tối thiểu ( giá thành đào đất) NGUYỄN TÀI ĐÌNH  H= 2,5m điện tiếp xúc (dây trần)  H=2m đầu máy acquy diezen o Hình dạng: chữ nhật, thang, vịm Các phương pháp đào hầm qua núi đá ( đào toàn tiết diện, bậc thanh) Nêu ưu nhược điểm phạm vị áp dụng So sánh Khái niệm Ưu điểm Phương pháp đào toàn tiết diện Phương pháp đào bậc thang Là phương pháp mà gương đào mở lần tồn tiết diện hầm, dựng chống tạm xây dựng vỏ hầm vĩnh cửu  Tạo khơng gian rộng  Đưa máy móc lớn vào thi cơng  Cơ giới hóa q trình xây dựng  Tổng biến dạng vỏ hầm nhỏ, tổ chức thi công đơn giản  Tận dụng tối đa thiết bị thi cơng có cơng suất lớn  Đẩy nhanh tiến độ xây dựng Là phương pháp gương đào chia thành phần theo bậc đào phần, phần vịm đào trước  Diện tích tiết diện tạo đủ rộng cho thi công  Ổn định gương đào tốt  Diện đào nhỏ, q trình thi cơng thay đổi phương pháp đào để phù hợp với loại đất  Dễ dàng khoan lắp đặt neo gương đào thấp  An toàn thi công  Khoan lắp đặt neo  Tồn bậc thang, gây khó gương khó khăn chiều cao khăn việc vận chuyển gương đào lớn đất đá q trình thi cơng  Cơng tác khảo sát cần phải kỹ  Biến dạng vách hang đào Nhược càng, cẩn thận diện tích đào nhiều điểm lớn  Khó khăn việc xoay  Cần có biện pháp chống tạm chuyển máy móc thi cơng cho gương đào q trình tiết diện vừa đủ thi cơng chiều cao gương đào lớn Phạm Thường áp dụng đá ổn Áp dụng địa tầng có độ vi áp định, độ cứng f > 4, cứng trung bình yếu, hầm có dụng hầm có tiết diện S < 120m2 tiết diện lớn Phân tích ưu nhược điểm phạm vi áp dụng phương pháp đào phá đất đá ( phương pháp khoan nổ mìn, máy đào dạng cần, TBM) thi cơng hầm Phân loại đất đá theo quan điểm đào phá NGUYỄN TÀI ĐÌNH So sánh Ưu điểm Khoan nổ mìn Máy đào dạng cần TBM Là phương pháp sử dụng phổ biến việc đào phá đá Nguyên lý thực đơn giản, có khả giới hóa cho cơng đoạn Có thể đào loại đất đá với nhiều kích cỡ hầm khác Phù hợp để đào loại hầm nhỏ Có thể đào hầm với hình dạng Khơng gây ảnh hưởng, chấn động đến khối đất đá xung quanh Giảm thiểu tượng đào vượt Rẻ tiền nhiều so với TBM đảm bảo thi công giới hóa cao Cơ giới hóa tồn q trình đào, chống đỡ, lắp ghép kết cấu vỏ hầm  Độ hồn thiện, độ xác cao Tiến độ thi cơng nhanh (Max = 50m/ng) Hạn chế tối đa tượng đào vượt, tránh gây ảnh hưởng đến khối đất đá xung quanh Thải nhiều bụi trình thi cơng Khó áp dụng đá cứng mà áp dụng với loại đất đá mềm R < 400kg/cm2 Giá thành cao tất phương pháp Trong trường hợp địa chất phức tạp, đất đá bị sụt không khảo sát kĩ làm mắc kẹt TBM Gồm nhiều cơng đoạn thi cơng khác  Gây khó khăn việc tổ chức thi công Thường xảy tượng đào thiếu, đào vượt  Tốn thêm thời gian thi công đào thiếu tốn bê tông phun bổ sung đào vượt Hiệu suất đào phá đá Nhược phụ thuộc nhiều vào điểm hiệu suất khoan nổ mìn Bố trí lỗ mìn với thời gian vi sai phức tạp Tốn thêm thời gian thơng gió đưa gương trạng thái an tồn tiếp tục thi công công đoạn Áp dụng chủ yếu đá, sử dụng để Áp dụng xây dựng hầm qua núi Hầm có kích NGUYỄN TÀI ĐÌNH Thường áp dụng đất đá mềm, hầm có kích thước nhỏ thước, hình dạng Phân loại đất đá phương pháp đào phá: thời gian khoan 1md ĐKTL Nhóm đất đá hệ số kiến cố f 0.3 0.5 0.6÷0.8 1.5÷2 3.7÷4.9 4.9÷6.6 6.6÷8.9 5÷8 8.9÷12.1 10 11 10 15 20 12.1÷16.5 16.5÷22 22 sử dụng neo tạm thời  Phương pháp NATM-> neo làm kết cấu chống đỡ vĩnh cửa  Ưu điểm:  Mức độ giới hóa cao suốt q trình đào-> đẫy nhanh tiến độ  Được bắn trực tiếp vào đất đá -> khơng tốn diện tích  Tiết kiệm vật liệu  Giảm sức cản khơng khí tạo thuận lợi cho thơng gió thi cơng  Sử dụng loại đá cứng f>=4  Nguyên tắc cấu tạo neo: thép thường dùng có phi 25 đặt lỗ khoan, có đầu:  Đầu trong- ngàm chặt vào đất đá( ngàm neo)  Đầu ngồi- nhơ vào hang đào, có tiện gen để xiết êcu  Bulong xiết lực từ 3-5 -> xiết chặt khối đá-> tăng ma sát cho khối  Tác dụng neo:  làm tăng cường độ ổn định  gia cố khối đá xung quanh nhờ tăng lực ma sát đất đá-> biến khối đá thành kết cấu chịu lực  Treo- lớp đất đá yếu treo lớp cứng phía tên nhờ neo-> từ nhịp hang L giảm xuống nhờ neo gúp hang đào ổn định , hầm không bị sập  Tác dụng liên kết lớp đất đá tạo thành dầm tổ hợp có chiều cao dầm lớn  Tạo vịm – neo gia cố khối đá đó-> tạo thành vịm đá- kết cấu chịu lực cơng trình NGUYỄN TÀI ĐÌNH  Các loại neo:  Neo dạng nêm: khoan lỗ-> sơ đóng nêm vào lỗ-> đưa neo vào lỗ khoan-> dùng búa đóng-> xiết bulong Ưu điễm- có tính đảm bảo tốt, ngàm chặt có đường kính lỗ thân neo hợp lý, cấu tạo thi công đơn giản Nhược điểm- không chịu lực sau lắp dựng mà phải đợi bê tơng đơng cứng Khơng có tác dụng ép lớp đất đá lại với mà có tác dụng cố dịnh trạng thái đất đá  Neo chất dẻo cốt thép: cấu tạo giống neo BTCT thay vữa chất dẻo đông cứng cực nhanh, chịu lực sau thi công nhiên giá thành lại cao  Neo đầu mỡ: phận đầu neo nở ngàm với đất đá có chuyển vị tương đối đầu neo thân neo Có cấu tạo phức tạp> sữ dụng  Neo dạng BTCT: bơm vữa vào 2/3 lỗ khoan đóng thép có gờ vào Ưu điểm – cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, đảm bảo chất lượng nhiều loại đất khác nhau, có tính vĩnh cửu tốt thân neo bảo vệ Neo liên kết với đất đá toàn chiều dài cịn có tác dụng chịu cắt lớp đất đá bị trượt Nhược điểm – không chịu lực sau lắp dựng mà phải đợi bê tông đơng cứng khơng có tác dụng ép lớp đất đá lại với mà có tác dụng cố định trạng thái đất đá BT phun (Khái niệm, tác dụng, phương pháp thi công)  Khái niệm : loại bê tông vận chuyển theo đường ống tới vị trí thi cơng khí nén bơm bê tơng, sau phun lên bề mặt khí nén -> thi cơng khơng cần sử dụng coppha Bê tông phun dùng đặc biệt nhiều xây dựng hầm có đặc tính :  Có thể tiến hành sau đào không cần lắp dựng coppha -> yếu tố quan trọng phải chống đỡ vách sau đào  Dính bám tốt với bề mặt gồ ghề vách hang -> gia cố đường vách, khối đá định vị chỗ  Thích ứng với hình dạng, tiết diện thay đổi hang đào  Phân loại bê tông phun :  Vữa phun (gunit) – Dmax ≤ 5mm  Bê tông phun (shot crete) - Dmax ≤ (10÷15)mm  Tác dụng bê tông phun :  Chống đỡ cho vách hầm nhờ khả dính bám bê tơng phun vách đá  Tăng khả chống trượt cho khe nối  ngăn tượng rơi đất đá NGUYỄN TÀI ĐÌNH        Hạn chế biến dạng vách hang đòa nhờ tạo trạng thái ứng suất khối  Có thể nhanh chóng khép kín vịm cách tạo vịm ngược bê tông phun  Phân bố truyền tải trọng tác dụng lên vòm thép neo  Gia cố vùng đất giảm yếu nhờ gia cường lấp đầy lỗ rỗng, sâu, tránh tượng tập trung ứng suất  khối đá xung quanh ổn định  Che chắn, bảo vệ khối đá, thép neo Biện pháp thi công bê tông phun :  Phun khô : hỗn hợp khô gồm xi măng cốt liệu trộn trước đẩy theo đường ống khí nén tới vịi phun Tại vịi phun, nước đưa vào dạng tia nước nhỏ hòa trộn với hỗn hợp khơ (có thể có phụ gia) sau phun lên bề mặt vách hang Ưu điểm :  Độ dính bám cao  Độ co ngót thấp giảm tỉ lệ nước/XM  Bê tơng thu có độ chặt cao, phần bên thu nhiều xi măng  Có thể phun từ xa, phun lên cao Nhược điểm :  Tạo nhiều bụi  Tỉ lệ rơi vãi cao (20-30)% -> điều chỉnh vòi phun bề mặt vách theo hướng vng góc, trì áp suất vịi phun 3-4 atm  Cốt liệu cần bảo vệ cẩn thận mái che (độ ẩm < 5%) Biện pháp phun ướt : cốt liệu xi măng (khơng có phụ gia trộn sẵn máy trộn bê tông, vận chuyển đường ồng khí nén bơm pittong tới vịi phun Dịng lỗng dùng khí nén, dòng đặc dùng bơm pittong Ưu điểm :  Tỉ lệ rơi vãi thấp (10%)  Ít bụi -> giảm thiểu nhiễm mơi trường  Bê tơng phun có chất lượng gần giống với bê tông thực tế, đồng  Có thể tự động hóa q trình Nhược điểm :  Phải dùng nhiều phụ gia làm giảm độ chặt (phụ gia hóa dẻo, phụ gia đơng cứng nhanh)  Chịu ảnh hưởng co ngót lớn -> chất lượng hơn, cần kiểm tra giám sát chặt chẽ NGUYỄN TÀI ĐÌNH Các khái niệm khoan nổ mìn XD hầm( khái niệm nổ mìn vi sai, loại lỗ mìn, dạng đột phá, chu kỳ đào tiêu đánh giá chất lượng công tác khoan nổ mìn) Khái niệm chu kỳ đào, bước đào : q trình gồm nhiều cơng đoạn nối tiếp thành trình tự định, lặp lặp lại sau thời gian định – gọi chu kỳ đào Sau lần thực chu kỳ đào, gương đào tiến phía trước đoạn gọi bước đào -> Chu kỳ đào ngắn, bước đào lớn tiến độ nhanh • Phạm vi áp dụng : áp dụng điều kiện địa chất đất đá, liên quan đến việc khoan tạo lỗ, đặt mìn phá đất đá • Nổ mìn vi sai : phương pháp mà theo lỗ mìn khơng nổ đồng thời lúc mà nổ cách khoảng thời gian nhỏ, tính ms Lỗ mìn nổ trước có tác dụng tạo thành mặt thống cho lỗ mìn nổ sau Lỗ mìn bố trí kíp vi sai (đặc điểm nhạy, nhỏ, chứa thuốc nổ mạnh) Để nổ vi sai, chia lỗ mìn thành loại : lỗ đột phá, lỗ mìn phá, lỗ tạo biên, lỗ mìn đáy • Các loại lỗ mìn : Lỗ mìn đột phá : bố trí hang đào, nổ nạp thuốc nổ mạnh -> tác dụng tạo mặt thống phụ cho lỗ mìn nổ sau - Đột phá lỗ mìn xiên : đột phá nêm, đột phá chóp - Đột phá lỗ mìn thẳng : đột phá lăng trụ, đột phá rạch, xoắn ốc – tạo lỗ trống lỗ mìn khơng nạp thuốc nổ mà có tác dụng tạo mặt thống cho lỗ lân cận Lỗ mìn phá : lỗ mìn nổ tiếp sau lỗ mìn đột phá, có tác dụng phá nổ chủ yếu khối lượng đá gương đào, tùy thuộc bề rộng lỗ đột phá bố trí hay nhiều hàng mặt gương đào cho đáy lỗ nằm mặt phẳng Lỗ mìn biên : bố trí theo chu vi hàng đào, thường cách mép hang đòa 10-15cm Lỗ mìn biên khoan dày nạp thuốc nổ nhẹ có tác dụng tạo đường biên gần sát với thiết kế Lỗ mìn đáy : bố trí đáy hang nhằm hất tung đất đá tạo điều kiện cho trình xúc đất dễ dàng - Các yêu cầu tiêu đánh giá chất lượng cơng tác khoan : Hình dạng kích thước phải gần sát với thiết kế theo nguyên tắc : “Đào vượt tối thiểu không đào thiếu” Được đánh giá hệ số đào vượt : µ= Stt/Stk , (giá trị chấp nhận μ = 1.05÷1.15) t Phần đào vượt lấp đầy bê tông phun Nếu đào vượt nhiều làm tăng giá thành cơng trình NGUYỄN TÀI ĐÌNH Hiệu suất nổ mìn – đánh giá qua tiêu hệ số sử dụng lỗ mìn ω η= ω/l , (giá trị chấp nhận η = 0.8÷0.95) l Trong : ω – bước đào l – chiều sâu lỗ mìn - Yêu cầu kích thước đá nổ : phải đồng đều, không to nhỏ để kết hợp với máy xúc Đất đá nổ phải vun đống, không rải theo chiều dài nhằm vận chuyện đạt hiệu cao - Mức độ giới hóa : tối đa có thể, an tồn cho người máy móc thiết bị - Đảm bảo ổn định cho hang đào, tránh giảm yếu khối đá xung quanh gây ảnh hưởng đến công tác xây dựng kết cấu vỏ hầm sau -Yếu tố kinh tế - giảm tối đa giá thành xây dựng • Nổ mìn tạo biên : cách nổ mìn mà nạp mìn cách quãng, thuốc nổ rải làm tăng tác dụng phá nổ Chu kỳ đào phương pháp phá nổ mìn : Khoan lỗ mìn φ25÷φ75 Nạp thuốc nổ : thuốc nổ tạo biên Thực nổ vi sai : nổ lỗ, không nổ đồng thời - Nổ lỗ đột phá ->tạo mặt thoáng cho lỗ nổ sau - Nổ lỗ phá -> lỗ gây nổ phá gương đào chủ yếu - Lỗ mìn biên -> nổ biên gương đào - Lỗ mìn đáy -> xới tung đất đá phục vụ công tác đào xúc sau Nguyên lý khoan, máy móc thiết bị khoan lỗ mìn thi công hầm Theo nguyên lý hoạt động, khoan có loại:  Khoan quay  Khoan đập xoay  Khoan quay đập Khoan xoay Thường máy khoan quay cầm tay, lắp cột đỡ đảm bảo tốc độ khoan đất đá mềm cứng trung bình Khơng có tính mài mịn Hệ số kiên cố f = 1÷6 NGUYỄN TÀI ĐÌNH Khoan đập xoay Được thực búa khoan ép, có hiệu cao đá cừng cứng Khoan quay đập Loại khoan quay đập khí nén nên sử dụng đá cứng trung bình Hệ số kiên cố f = 7÷20 Hệ số kiên cố f = 6÷12 Khoan xoay cần lực ép lớn mũi khoan nhanh chóng bị mịn Là phương pháp khoan mà mũi khoan bị mài mịn Là phương pháp có mũi khoan bị mài mịn mức độ trung bình Theo điều kiện sử dụng, búa khoan ép hoạt động theo nguyên lý đập xoay chia thành loại sau:  Búa khoan cầm tay - trọng lượng nhỏ;  Búa khoan lắp đặt cột đỡ - trọng lượng lớn;  Búa khoan thiên hướng lắp giá đỡ co rút - khoan hầm 10 Thuốc nổ vật liệu nổ  Thuốc nổ sử dụng rộng rãi xây dựng hầm Amonit (hỗn hợp Nitrat amon tinh thể 79-85% với thuốc nổ Trotyl dạng bột 5-21% thành phần khác bột nhôm, mùn gỗ - loại thuốc nổ an toàn kinh tế Thuốc nổ Amonit nén đặc biệt Amonit cứng Nº1 có tính ổn định nước tính phá nổ cao khơng thua loại thuốc nổ mạnh Thuốc nổ lựa chọn phù hợp với loại lỗ mìn chức lỗ mìn:  Lỗ mìn đột phá: lỗ mìn nổ có tác dụng tạo mặt thống cho lỗ mìn nổ sau, náp thuốc nổ mạnh nạp nhiều  Sử dụng thuốc nổ Nº1  Lỗ mìn phá: nổ sau lỗ đột phá, có tác dụng phá nổ chủ yếu khối lượng đất đá phía gương đào  Sử dụng thuốc nổ Amonit Nº6 dạng ép  Lỗ mìn biên: lỗ mìn bố trí xung quanh hang đào, có tác dụng làm cho đường biên hang đào gần sát với thiết kế, tránh tượng đào vượt giảm ảnh hưởng phá hoại đến môi trường đất đá xung quanh  Sử dụng thuốc nổ Nº6 ЖB-6 đáy lỗ thuốc nổ uy lực thấp Amonit ЖB-20 phần cịn lại  Lỗ mìn đáy: bố trí đáy gương đào, nổ cuối có tác dụng hất tung đất đá khỏi gương đào thuận tiện cho trình xúc bốc đất đá  Sử dụng thuốc nổ uy lực mạnh Nº1 dạng ép  Kíp nổ có loại chính:  Kíp nổ tức thời - tất khối thuốc nổ nổ đồng thời  Kíp nổ chậm - thời gian chậm phụ thuộc vào loại kíp, 0.5, 0.75, (s)  Kíp nổ vi chậm - thời gian chậm tính ms (1/1000s), có loại kíp 25, 50, 75, 100, 150, 200 ms Nổ mìn vi sai cho phép giảm bớt sóng địa chấn nổ mìn gây ra, tăng hệ số sử dụng lỗ mìn (15-40%), giảm số lượng lỗ mìn (10-12%), giảm chi phí thuốc nổ (10-30%) NGUYỄN TÀI ĐÌNH 10 11 Phương pháp nổ mìn tạo biên xây dựng hầm, Câu tạo loại lỗ mìn, nguyên tăc bố trí lỗ mìn gương đào Nổ mìn tạo biên : cách nổ mìn mà nạp mìn cách quãng, thuốc nổ rải làm tăng tác dụng phá nổ Các lỗ biên bố trí sát sử dụng thuốc nổ có sức cơng phá nhỏ, với lượng thuốc nổ ít, để sức cơng phá, phá hủy đất đá khơng lớn Từ giảm khối lượng đào vượt, giảm khối lượng, chi phí cho công tác xúc bốc, vận chuyển giảm khối lượng bê tông vỏ hầm - Với phương pháp vách hang phẳng cải thiện điều kiện chống tạm cho hang đào, giảm nguy sụt lở cục Tuy nhiên giá thành riêng công tác khoan nổ theo phương pháp nổ mìn tạo biên tăng lên 10-15% so với phương pháp nổ mìn thơng thường - Theo phương pháp người ta khoan hàng lỗ khoan song song với dọc theo biên mái hố đào, thường Φlk = 40 ~ 75mm cách 0,5 ~ 0,9m Thuốc nổ nạp lỗ mìn theo phương pháp phân đoạn 12 Các thơng số khoan nổ mìn ( lượng thuốc nổ, đường kính, số lượng chiều sâu lỗ mìn)  Lượng thuốc nỗ: Tùy theo dạng thuốc nỗ  Đường kính: Đường kính lỗ khoan thông số liên quan trực tiếp đến lượng thuốc nổ tập trung lỗ mìn, tốc độ truyền nổ, khoảng cách truyền nổ, thời gian khoan lỗ, lượng tiêu hao thuốc nổ suất công tác xúc bốc, hình dạng vách hang  Hiện đường kính lỗ khoan loại nhỏ dao động khoảng 40 - 75 (mm)  Cịn đường kính thuốc nổ nhỏ đường kính lỗ khoan - (mm)  Số lượng: N  P0 P1 11q0 S `    S` a0 a1 d k3k  Po Chu vi hang đào theo đường biên thiết kế không kể đáy, m  ao Khoảng cách lỗ mìn biên, m  P1 Chiều rộng đáy hang đào,  a1 Khoảng cách lỗ mìn đáy,  S` Diện tích nhân tiết diện hang đào tồn diện tích hang đào trừ phần diện tích phá nổ lỗ mìn tạo biên, m2 Đường kính thỏi thuốc nổ  qo Lượng tiêu hao thuốc nổ đơn vị  K3Hệ số lấp đầy lỗ mìn  ∆ Độ chặt thuốc nổ NGUYỄN TÀI ĐÌNH 11  k∆ Hệ số làm chặt trình nạp  Chiều sâu lỗ mìn: dựa độ ổn định gương, dựa độ giới hóa, theo điều kiện tổ chức thi cơng 13 Cơng tác xúc bốc đất đá XD hầm( yêu cầu chung, loại máy xúc, suất xúc bốc) T/g chiếm 40-60% chu kì đào có giới hóa tối đa thực giới  Máy xúc hoạt động theo chu kì: xúc gầu o Máy xúc đỗ qua thân o Máy xúc dùng băng tải o Máy xúc chuyên dụng o Máy xúc chuyên dụng o Máy xúc chuyển  Máy xúc hoạt động liên tục: suất cao động cao giá thành cao 14 Vận chuyển XD hầm ( hình thức phương tiện vận chuyển) Vận chuyển ray: phổ biến hầm tiếp diện nhỏ(B giảm nội lực kết cấu -> tiết kiệm vật liệu chi phí xây dựng cơng trình o Cần phải kiểm soát hạn chế biến dạng vách hang cách tăng lực ma sát khối đá nhờ neo giảm khoảng trống có biến dạng phát triển o Khi biến dạng tăng phải nhanh chóng lắp đặt neo để tạo vịm tăng khả chịu lực cho môi trường đất đá xung quanh o Trong q trình thi cơng hầm phải thường xuyên kiểm tra TTUS đất đá xung quanh công trình cách đo chuyển vị ngang, chuyển vị đứng vách hang đào ứng suất khối đá Nhờ kiểm soát trạng thái biến dạng mà tăng giảm biện pháp chống đỡ gia cố hầm tùy theo loại đất đá Từ tối ưu hóa q trình thi cơng o Hầm phải kín bao gồm vịm ngược để tạo kết cấu kình dạng ống trụ (kết cấu chịu lực tốt nhất) o Vịm ngược thi cơng sớm tốt để nhanh chóng giúp cho vách hang đào đạt trạn thái ổn định o Kết cấu chống hầm phải lắp đặt lúc có độ cứng vừa phải o Kết cấu vỏ hầm phía phải mỏng, mềm, dẻo để giảm thiểu momen uốn thời gian xây dựng vỏ hầm phải căng vào kết đo đạc, tường NGUYỄN TÀI ĐÌNH 13 biến dạng tắt hang đào ổn định -> vỏ hầm coi trang trí tăng hệ số an toàn cho hầm Quan trắc đo đạc xây dựng hầm: Mục tiêu: kiểm tra tính đắn thiết kế để an tồn khơng gian thi công Đo đạc thường xuyên: phục vụ quản lý thi công hàng ngày, nội dung đo đạc liên quan đến trang thái đất đá hang đào nhằm thu thập số liệu để đánh giá phất tượng bất thường củng mức độ ổn định hang đào Đo đạc bổ sung: tiến hành vị trí đặc trưng với mục đích kiểm chứng, không gian đo so với thiết kế đánh giá phù hợp hệ thống chống đỡ Đối với hầm điều kiện địa chất bình thường: Đo đạc thường xuyên gồm nội dung: thi sát điều tra địa chất gương đào để đánh giá độ ổn định gương đào để phân loại đất đá dự kiện điều kiện địa chất sau gương: Quan sát trạng thái kết cấu chống hầm độ định toàn Đo độ thu hẹp vách hầm chuyển vị đỉnh hầm Khoảng cách mặt cắt đo theo gương dọc hầm lấy=10m khu vực cửa hầm khu vực có lớp phủ mỏng khoảng cách mắt 20m đá cứng 10m đá yếu giai đoạn sau khoảng cách đo tăng lên; 30-50m đá cứng,20-30m đá yếu Tần số đo đạc phụ thuộc vafov vị trí tương đối tiết diện đo gương đào Đo chuyển vị đất lực dọc neo ứng suất bê tơng phun vịm thép vỏ hầm Để kiểm chứng không gian thiết kế vài tiết diện đặc trưng cho khối đá tiến hành thời điểm đầu q trình thi cơng 17 Phần mềm SAP 2000 Các khái niệm nút, phần tử đơn vị hệ tọa độ, liên kết, spring, tải trọng, tổ hợp tải trọng Node (Nút) Phần tử (Element) + Tên nút xác định thông qua tọa độ đánh số tự động, nên đánh lại tên nút theo quy ước theo người dùng + Thanh (Frame), dàn (Truss), Tấm vỏ (Shell), (Plate) + Phần tử ứng suất phẳng biến dạng phẳng (Plane), phần tử đối xứng trục (Asolid) + Phần tử khối (Solid).Phần tử phi tuyến (Nlink) Hệ tọa độ (Coordinate system) + Hệ tọa độ tổng thể + Hệ tọa độ địa phương + Hệ trục tọa độ bổ sung + Hệ tọa độ địa phương NGUYỄN TÀI ĐÌNH 14 + Hệ trục tọa độ bổ sung Spring: U1  UX ;U  UY ;U  UZ  R1  RX ; R2  RY ; R3  RZ - thành phần chuyển vị  - độ cứng gối có liên kết có giá trị hữa hạn giái trị chuyển vị liên kết hữu hạn phụ thuộc vào gối đàn hồi phản lực gối phản lực đàn hồi đảm bảo kết cấu ko bị biến hình +Tải trọng: - tải trọng tỉnh tải trọng không thay đổi theo thời gian Bt Tải trọng động tải trọng thay đổi theo thời gian + Tổ hợp tải trọng: tổ hợp trạng thái chịu lực bất lợi hầm (max min) 18 Phản lực đàn hồi đất đá Các giả thiết môi trường đất đá xung quanh hầm Khái niệm hệ số kháng đàn hồi địa tầng Cách mô khai báo gối tựa đàn hồi tính tốn kết cấu hầm phần mềm SAP2000 Tính tốn vỏ hầm có kể đến phản lực đàn hồi đất đá ngàm đồng thời chân vịm đặc trưng kết cấu hầm Để tính tốn kết cấu làm việc với mơi trường đất đá xung quanh đồi hỏi phải thiết lập mối quan hệ kháng lực đàn hồi chuyển vị vỏ hầm.σ = f ( u) Quan hệ xác định dựa sở giả thiết môi trường đất đá xung quanh :  Thuyết biến dạng chung : dựa sở coi đất đá mơi trường biến dạng tuyến tính đặc trưng E – mô đun biến dạng µ - hệ số biến dạng ngang E=σε - Nhận xét : thuyết phù hợp với thực tế nhiên lời giải lại phức tạp -> có sử dụng không nhiều  Thuyết biến dạng cục : dựa sở quan hệ bậc ứng suất chuyển vị σ =ku vs k hệ số kháng đàn hồi kg/cm3 T/m3) tác dụng lo xo lo xo chịu - Nhận xét : thuyết khơng phản ánh xác thực chất nhiên lại đơn giản độ xác chấp nhận -> sử dụng phổ biến - Hệ số k : đặc trưng lý đất đá khơng phụ thuộc vào tính chất lý đất đá mà cịn yếu tố khó xác định khác diện truyền tải, tốc độ NGUYỄN TÀI ĐÌNH 15 gia tải…[k]=kg/cm3 ,T/m3 hệ số K xác định theo cơng thức xác định thí nghiệm bàn nén ngồi trường k E r- bán kính hang đào R(1   ) Khai báo gối đàn hồi thay cho kháng lực đàn hồi địa tầng Các gối đàn hồi mơ hình đầu khớp có chiều dài 1m với tiết diện hình chữ nhật Nút phía địa tầng khai báo ngàm Chọn nút đầu phía địa tầng => Assign/Joint/Restraint => Xuất hộp thoại Joint Restraint Để tạo thành đầu khớp, chọn => Assign > Frame > Resleases > Partial Fixity … => Xuất hộp thoại Assign Frame Resleases Chọn giải phóng Moment theo trục 2-2 3-3 đầu cuối 19 Sơ đồ tính kết cấu vỏ hầm cách nhập sơ đồ tính vỏ hầm từ autocad vào sap 2000 Bước 1: Nhập sơ đồ tính vào chương trình Bước 2: Thiết lập hệ thống đơn vị đo mặt phẳng làm việc Bước 3: Khai báo vật liệu Bước 4: Khai báo mặt cắt Bước 5: Gán vật liệu tiết diện cho phần tử Bước 6: Khai báo điều kiện biên Bước 7: Khai báo gán trường hợp tải trọng Bước 8: Tổ hợp tải trọng theo trường hợp Bước 9: Chạy chương trình Bước 10: Xuất kết 20 Cách khai báo đặc trưng hình học vỏ hầm tốn kết cấu phần mềm SAP2000 Khai báo mặt cắt tiết diện vỏ hầm Do tiết diện vỏ hầm thay đổi, nên vị trí chia đốt ta phải khai báo mặt cắt Define > Section Properties > Frame Section … => Xuất hộp thoại Frame Properties: NGUYỄN TÀI ĐÌNH 16 Kích vào Add New property… để khai báo mặt cắt, xuất hộp thoại Add Frame Section Property Trong Frame Section Property Type chọn Concrete > Rectangular Section Name: Tên mặt cắt MC_1 đến MC_n - Depth (t3): Chiều dày vỏ hầm mặt cắt - Width: Chiều dày hầm Khi mơ hình ta lấy 1m - Material: Vật liệu Chọn “BE TONG VO HAM” Để khai báo nhanh sử dụng Excel để khai báo Edit > Interactive Database Editing => Xuất hộp thoại Choose Tables for Interactive Editing 21 Các khai báo liên kết chân vịm thính tốn kết cấu phần mềm SAP200 Mơ hình ngàm đàn hồi cho chân vịm Xuất hộp thoại Assign Joint Springs Chọn nút vị trí hai chân vòm > Assign > Joint > Springs… - Spring Type: Loại Chọn Simple - Spring Coordinate System: Kiểu hệ thống tọa độ - Simple Spring Stiffness + Translation Global X, Y, Z: Độ cứng chuyển vị theo phương X, Y, Z + Rotation Global X, Y, Z: Độ cứng chống xoay quanh trục X, Y, Z 22 Xuất kết tính tốn kết cấu phần mềm SAP 2000 Xuất biểu đồ momen lực dọc cho tổ hợp tải trọng xuất bảng excel số liệu phần tử kiểm tra xem kết cấu chiều dầy vật liệu võ hầm đảm bảo hay chưa NGUYỄN TÀI ĐÌNH 17 ÔN TẬP PHẦN METRO Định nghĩa khái niệm: Là hệ thống đường sắt nội đô( khác với tàu điện khơng bố tuyến đường phố) bố trí riêng rẽ, độc lập với đường phố, khơng gian giao cắt đồng mức tuyến đường khác, phụ vụ giao thông công cộng thành phố lớn Thuật ngữ: Lịch sữ hình thành Khái niệm MRT,BRT Bố trí tuyến đường metro - Đường metro bố trí cầu cạn-> đường metro cao - Đường metro mặt đất - Đường metro ngầm Ưu điễm tuyến đường metro mặt đất thiên kinh tế không đảm bảo an toàn giao cắt vs đường Nếu bố trí thơng thường chạy song song với tuyến đường sắt-> hạn hiểu sữ dụng Tuyến cao: giá thành rẽ chút, nhược điễm phá hoại cảnh quan thành phố lẫn mơi trường phía thiếu anh sáng ảnh hưởng giao thơng phía có trụ mỗ đỡ tuyến đường metro cao Nên bố trí tuyến hầm metro để khắc phục nhược điễm  Các tuyến metro phân tích ưu nhược điểm cách bố trí Do đặc điễm thị có mật độ xây dựng cơng trình xây dựng dày đặc-> tuyến bị giao cắt-> metro ngầm giảm thiểu giao cắt củng ảnh hưởng đến mơi trường cảnh quan phía trên-> Tàu địa ngầm (bổ sung) - Chiều sâu thông thường 5-60m ( không nên bố trí q sâu điều kiện thi cơng củng kinh phí lớn) Tuyến metro thường thiết kế ngầm không đặt sâu Tuyến đặt sâu áp dụng cho điều kiện địa chất thủy văn qua vùng có nhà cao tầng Phân loại metro đường sắt: - - Chiều rộng bánh xe Phương tiện chuyển ray nhiên môi trường phụ vụ di chuyển hành khách cịn phương tiện cơng cộng đường sặt vừa vận chuyển hành khách + vận chuyển hành hóa liên tỉnh Metro khơng giao cắt với tuyến khác mà đường sắt có giao cắt với tuyến khác Metro khác với trang bị đầu máy, kích thước khổ hầm phương thức lấy điện cho phép giảm kích thước chi phí xây dựng hầm NGUYỄN TÀI ĐÌNH 18 Nguyên tắc thiết kế tuyến METRO a Sự cần thiết phải xây dựng tuyến hầm metro  Tốc độ gia tăng dân số- giải vấn đề giao thông đô thị- Phát triển giao thông công cộng  Các loại phương tiện giao thông công cộng truyền thống (oto xe bus,xe điện bánh sắt) chay đường đô thi với phương tiện giao thông khác dẫn tới tốc độ di chuyển phương tiện bị cản trở-> tắc đường  Đặc điểm quy hoạch dân cư tòa nhà cao ốc khu vực đặc biệt không cho phép mỡ rộng đường phố  Thời điễm xây dựng metro: Thời gian lại từ ngoại ô vào trung tâm thành phố lớn >30p Mật độ giao thông 20-30 ngàn người /hướng.giờ Đô thị triệu dân  Metro: tiêu đánh giá chất lượng sống đô thị b Năng lực vận tải tuyến metro  Năng lực vận chuyển hành khách = sức chứa đồn tàu x khả thơng tàu đơn vị hành khác Giờ  Sữa chữa phụ thuộc vào số toa, phổ biến 4-8 toa tùy thuộc vào toa tàu sức chứa toa từ 93-280ng  Khả thông tàu tùy thuộc vào tần số chạy tàu giới ganh=> phụ thuộc vào hệ thống thông tin liên lạc, chất lượng đường, tín hiệu tuyến đường metro đại đạt tối đa từ 45-40 đoàn tàu  Thời gian thông thường dừng tau từ 20-40 giây  Giai đoạn đầu khai thác, lưu lượng chưa nhiều=> tuyến metro thường chạy từ 20 đoàn tàu/h tàu gồm toa c Hướng tuyến metro:  Hướng metro qua khu vực có lưu lương hành khách lớn, khu dân cư dày đặc mật độ cơng trình xây dựng cao  Các tuyến metro lập phải phục vụ cho nơi có lưu lượng hành khách đông phải phù hợp với phát triển tương lai thành phố  Liên hệ tuyến metro thường nhà ga chung chuyển  Tuyến metro ngầm không đặt sâu đặt sâu yếu tố kỷ thuật yếu tố địa chất gặp bất lợi d Tổ chức chạy tau:  Tổ chức chạy chiều: độc lập chuyến, thuận tiện di chuyển cho hành khách NGUYỄN TÀI ĐÌNH 19 ƠN TẬP PHẦN DẠNG BÀI TẬP Dạng tính áp lực địa tầng Có xét điều kiện H  h1 Trong trường hợp ko thõa mãn điều kiện áp dụng công thức áp lực cột địa tầng q H Trọng lượng cột đất: e1   H tan (45   / 2) e2   ( H  h) tan (45   / 2) NGUYỄN TÀI ĐÌNH 20 Chuẩn bị số liệu tính sap: NGUYỄN TÀI ĐÌNH 21 NGUYỄN TÀI ĐÌNH 22 ... cấu chống hầm độ định toàn Đo độ thu hẹp vách hầm chuyển vị đỉnh hầm Khoảng cách mặt cắt đo theo gương dọc hầm lấy=10m khu vực cửa hầm khu vực có lớp phủ mỏng