Giáo trình Xây dựng công trình ngầm 1

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH GIÁO TRÌNH XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC (LƯU HÀNH NỘI BỘ) QUẢNG NINH - 2020 LỜI NÓI ĐẦU Trong kinh tế quốc dân nay, việc xây dựng cơng trình ngầm ngày trở nên cấp thiết đặc biệt lĩnh vực giao thông đường sắt, đường bộ, giao thông thị lớn, xây dựng cơng trình kỹ thuật hạ tầng Các cơng trình ngầm xây dựng lòng đất, lòng núi chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố, liên quan đến nhiều giải pháp kỹ thuật khác phải xem xét tổng hợp nhiều vấn đề: qui mô tầm quan trọng cơng trình, điều kiện địa kỹ thuật, kích thước mặt cắt ngang cơng trình, khả thi cơng Vì thấy, xây dựng cơng trình ngầm cơng việc phức tạp, khó khăn, tốn kém, địi hỏi người xây dựng phải có đam mê thực nhiên tạo nên cơng trình vơ thú vị Với mục đích phát triển nguồn tài liệu học tập tham khảo cho sinh viên trường Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh, Giáo trình “Xây dựng cơng trình ngầm 1” biên soạn theo chương trình đào tạo bậc đại học chuyên ngành Xây dựng mỏ & Cơng trình ngầm; Cơng nghệ kỹ thuật xây dựng cơng trình Hầm & Cầu Giáo trình cung cấp kiến thức giải pháp kết cấu phương pháp thi cơng cơng trình ngầm tiết diện nhỏ điều kiện thông thường, với nội dung sau: Chương Khái qt cơng tác xây dựng cơng trình ngầm Chương Kết cấu chống giữ cơng trình ngầm Chương Thi cơng cơng trình ngầm tiết diện nhỏ Chương Thi cơng hầm trạm ngã ba Do kiến thức thi công cơng trình ngầm cịn hạn chế, nên cố gắng nghiên cứu cập nhật kiến thức song chắn giáo trình cịn nhiều vấn đề chưa làm thỏa mãn người đọc Nhóm tác giả mong nhận góp ý từ phía người đọc để giáo trình bổ sung hồn thiện Tác giả Chương KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TÁC XÂY DỰNG CÁC CƠNG TRÌNH NGẦM 1.1 Phân loại cơng trình ngầm Cơng trình ngầm cơng trình xây dựng bề mặt đất; chúng liên kết trực tiếp với khối đất, đá xung quanh Trong xây dựng cơng trình ngầm, khối đất đá, kết cấu cơng trình ngầm q trình thi cơng có mối liên quan mật thiết, địi hỏi phải có nhiều kinh nghiệm, lí thuyết lĩnh vực chuyên môn khác học kết cấu, địa học, công nghệ xây dựng Cơng trình ngầm phân chia thành loại khác dựa sở đặc điểm cơng dụng, vị trí nằm, diện tích tiết diện tương quan kích thước tiết diện ngang chiều dài cơng trình 1.1.1 Theo cơng dụng Tùy theo mục đích sử dụng cơng trình ngầm chia cơng trình ngầm làm số nhóm:  Cơng trình ngầm khai thác khống sản: loại cơng trình sử dụng để khai thác tài ngun khống sản hệ thống cơng trình ngầm, hầm trạm phục vụ mỏ than hầm lò, mỏ quặng v.v Đây cơng trình có tuổi thọ tùy theo sản lượng mỏ có yêu cầu kiến trúc không cao nên người ta cần bảo đảm an tồn sử dụng quan tâm đến tính thẩm mỹ  Cơng trình ngầm cơng nghiệp: gồm cơng trình ngầm thủy lợi, thủy điện, kho chứa ngầm Những cơng trình ngầm hệ thống thuỷ lợi, thuỷ điện thường có chiều dài lớn, thường có giai đoạn làm việc khác chế độ làm việc khác chế độ làm việc khơng có nước chảy bên (khi thi công sửa chữa) vào hoạt động Ngoài áp lực đất đá bên ngồi tác động cịn có nước áp lực nước bên nên thiết kế thi công cơng trình ngầm nhóm có đặc điểm u cầu riêng  Cơng trình ngầm dân dụng: Những cơng trình ngầm nhóm bao gồm cơng trình ngầm giao thơng (ơ tơ, tàu hoả, tàu điện, người bộ), tầng hầm nhà cao tầng, gara để xe ngầm, hệ thống đường hầm kỹ thuật dùng để đặt ống nước sinh hoạt, nước thải, cáp điện, cáp quang phục vụ nhu cầu sinh hoạt nhân dân Những công trình có u cầu kiến trúc cao hẳn cơng trình phục vụ khai thác khống sản chúng có tuổi thọ cao hẳn thời gian tồn lâu dài  Cơng trình ngầm đặc biệt: nhóm cơng trình ngầm phục vụ mục đích qn sự, quốc phịng, nhà máy ngầm Nhóm cơng trình có đặc điểm cần kiên cố cao nằm bí mật lịng đất Khác với cơng trình ngầm mỏ phục vụ khai thác khống sản, cơng trình ngầm dân dụng cơng nghiệp thường có thời gian tồn lâu dài (vĩnh cửu); hình dạng kích thước tiết diện ngang đa dạng phụ thuộc vào mục đích sử dụng; đào đá cứng (qua núi) khối đất mềm (cơng trình ngầm xây dựng đô thị); tiết diện thay đổi từ nhỏ đến lớn (có thể tới hàng trăm m2) liên quan đến mức độ ổn định cơng trình ngầm có thay đổi đáng kể; xây dựng khu vực có khơng có dân cư sinh sống dẫn đến giải pháp thi công ý tới vấn đề bảo vệ môi trường, giảm thiểu tác động xấu q trình thi cơng tới mơi trường xung quanh, số trường hợp, đóng vai trị quan trọng thành công dự án; đối tượng sử dụng người có chun mơn cộng đồng dân cư khơng có chun mơn cơng trình ngầm Chính vậy, phương pháp thi công, phá vỡ đất đá, sơ đồ công nghệ đào, thiết bị thi công, giải pháp chống giữ , v.v có khác biệt với thi cơng cơng trình ngầm phục vụ mục đích khai thác khống sản Phân nhóm cơng trình ngầm Theo cơng dụng - Cơng trình ngầm phục vụ khai thác khống sản - Cơng trình cơng nghiệp - Cơng trình ngầm dân dụng - Cơng trình ngầm đặc biệt Theo vị trí nằm - Cơng trình nằm ngang - Cơng trình ngầm nằm nghiêng - Cơng trình ngầm thẳng đứng - Cơng trình ngầm nằm gần mặt đất - Cơng trình ngầm nằm sâu Theo diện tích sử dụng - Cơng trình ngầm tiết diện nhỏ - Cơng trình ngầm tiết diện trung bình - Cơng trình ngầm tiết diện lớn Hình 1.1 Sơ đồ phân nhóm cơng trình ngầm Tương quan chiều dài chiều rộng cơng trình ngầm - Các đường hầm chiều dài lớn chiều rộng nhiều lần - Các hầm trạm kích thước ba chiều khơng chênh lệch q nhiều 1.1.2 Theo vị trí, nằm Cơng trình ngầm có dạng nằm khác nhau, xây dựng cơng trình ngầm tùy thuộc vào góc nghiêng trục cơng trình ngầm với phương nằm ngang chia ra:  Cơng trình ngầm nằm ngang (khi góc nghiêng trục cơng trình ngầm với phương ngang  khơng q 100)  Cơng trình ngầm nằm nghiêng (khi góc nghiêng 100