ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HẦM GIAO THÔNG YÊU CẦU NỘI DUNG ĐỒ ÁN. 1.Lên mặt cát dọc tuyến hầm, xác định chiều dài hầm 2.Thiết kế kết cấu vỏ hầm và mặt cắt ngang hầm 3.Tính toán một loại kết cấu vỏ hầm 4.Đề xuất phương án thi công hầm cho toàn hầm 5.Lựa chọn các thiết bị thi công chủ yêu 6.Tính các thông số nổ mìn và lập hộ chiếu khoan nổ cho một gương đào 7.Tính toán và lập hộ chiếu gia cố chống tạm 8.Lập biểu đồ chu kỳ đào
Trường ĐH Xây Dựng Bộ môn Cầu và Công trình Ngầm Đồ án thiết kế và xây dựng Hầm Thuyết minh Đồ áN MÔN HọC THIếT Kế Và XÂY DựNG HầM GIAO THÔNG PHầN I: Số liệu đồ án môn học I Đề BàI Và Xử Lý Số LIệU - - - Sè thø tù : n=164.Ta cã n/56=164/56=2 d 52 khổ hầm thiết kế khổ đờng ôtô K9 cho xe Ao +) Đờng ôtô cã 112 < n =164 < 168 nªn thiÕt kÕ nằm đờng cong bán kính cong R = 400 m.Do theo tiêu chuẩn thiết kế Hầm độ mở rộng ứng với bán kính cong 400 m 0.6 m +) Hầm đờng ôtô thiết kết theo tiêu chuẩn cđa Áo vµ 56 < n =164 < 168 thiÕt kế với đờng hành rộng 1,2 m thay cho đờng công vụ Ta có n/8=164/8=20 d theo hờng dẫn ta có sơ đồ trắc dọc hầm sơ đồ Ta có n=164 (đờng ôtô) theo hớng dẫn chiều dài tuyến hầm lµ L = 200 + 5.n = 200 + 5.164 =1020 (m) L2 =0,002.(300 - n).L = 0,002.(300 - 164).1020 =277,44 (m) L1 =L – (L2 + LA + LB) =1020 – (277,44 + 164 +15) = 563,56 (m) Chän dạng địa chất Ta có n/20=164/20=8 d số hiệu địa chất dùng thiết kế hầm số Số hiệu cụ thể nh bảng sau Trong +f: Hệ số kiên cố +: Dung trọng đá +=arctg(f): Là góc nội ma sát quy ớc đá +§èi víi líp phđ f = ; = T/m3 Dạng địa chất Dạn g đị a chấ t Lớp phủ(m) Lớp địa chất I LA(m ) LB(m ) Loại đất đá 164 15 Cát kết cøng ch¾c Bùi Viết Sâm -50CĐ3- 1511.50 f (T/m- Loại 3) đá 2,5 Lớp địa chất II đất Cát kÕt mÒm f (T/m3) 2,4 Trường ĐH Xây Dựng Bộ môn Cầu và Công trình Ngầm - Đồ án thiết kế và xây dựng Hầm Thuyết minh Cã n=164 > 100 chẵn thiết kế tính toán vỏ hầm tờng thẳng Đối với đờng ôtô có kể diện tích rÃnh thông gió Hầm đờng ôtô có xe chiều dài Hầm L =1020 (m) > 600 (m) nên thiết kế hầm ta tính toán với điện tích rÃnh thông gió S = 12 m2 Khỉ hÇm dïng thiÕt kÕ (kÝch thíc cm) 960 30 55 40 200 490 90 100 100 185 30 120 960 1165 85 II Yêu cầu nội dung đồ án 1.Lên mặt cát dọc tuyến hầm, xác định chiều dài hầm 2.Thiết kế kết cấu vỏ hầm mặt cắt ngang hầm 3.Tính toán loại kết cấu vỏ hầm 4.Đề xuất phơng án thi công hầm cho toàn hầm 5.Lựa chọn thiết bị thi công chủ yêu 6.Tính thông số nổ mìn lập hộ chiếu khoan nổ cho gơng đào 7.Tính toán lập hộ chiếu gia cố chống tạm 8.Lập biểu đồ chu kỳ đào Bui Viờt Sõm -50C3- 1511.50 Trường ĐH Xây Dựng Bộ môn Cầu và Công trình Ngầm Đồ án thiết kế và xây dựng Hầm Thuyờt minh Phần ii:thiết kế xây dựng hầm Chơng i:thiết kế trắc dọc trắc ngang i Thiết kế trắc dọc,trắc ngang tuyến hầm Thiết kế trắc dọc tuyến hầm a thông số tuyến hầm Tuyến hầm qua hai điểm Avà B xuyên qua núi gồm lớp địa chất ,lớp lớp cát kết cứng lớp lớp cá kết mềm.Khoảng cách điểm A B 1020 m.Cao độ tự nhiên điểm A 20 m điểm B 25 m b.thiết kế trắc dọc Tuyến hầm hầm đờng ôtô ,hầm có chiều dµi 1020 m > 400 vµ thiÕt kÕ cã r·nh thông gió Chênh cao tự nhiên A-B 5m Ta thiết kế hầm hớng dốc, đoạn dốc A dài 620 m có độ dốc 11,29 %o đoạn dốc B dài 400 m có độ dốc %o Theo quy định đờng ôtô độ dốc dọc tối thiểu độ dốc dọc lớn nhÊt lµ vµ (thêng 3,5%) VËy ta thiÕt kÕ dèc dọc tuyến hầm nh thỏa mÃn a Thiết kế trắc ngang tuyến hầm Thiết kế khuôn vỏ hầm Khi chọn khuôn vỏ hầm tuân thủ số nguyên tắc sau: Hình dạng trục vòm phải trơn tru, liên tục trục vòm gấp khúc làm cho đờng cong áp lực trục kết cấu tách bất lợi - Tờng thẳng nói chung có chiều dày không đổi Trong trờng hợp hầm để hạn chế độ lún mở rộng móng tờng - Về quan điểm thi công khuôn vỏ hầm phải chọn đối xứng Điều áp dụng cho trờng hợp hầm chịu áp lực xiên lƯch, n»m trªn sên nói Bùi Viết Sâm -50CĐ3- 1511.50 Trường ĐH Xây Dựng Bộ môn Cầu và Công trình Ngầm Đồ án thiết kế và xây dựng Hầm Thuyờt minh - Chọn khuôn vỏ hầm phải có cự ly an toàn Cự ly tuỳ loại điạ tầng chọn từ 5-10cm Khuôn vỏ hầm đợc thiết kế theo nhiều phơng pháp khác Với tờng thẳng (f = ) thiết kế theo 1, tâm Ta chọn thiết kế vòm tâm Chi tiết đợc thể vẽ.(trang bên) b Thiết kế khuôn vỏ hầm Khuôn vỏ hầm đợc thiết kế 1,3 tâm nh khuôn Thông thờng vỏ hầm đợc chọn cho đảm bảo chiều dày vỏ hầm(đợc chọn theo kinh nghiệm) vị trí đỉnh vòm tờng chân vòm ,đảm bảo hình dạng kết cấu vỏ hầm va cho thiết kiệm đợc vật liệu Hệ số kiên cố lớp địa chất >2(lớp I cát kết cứng f=8 lớp II cát kết mềm f=4 kết cấu vỏ hầm phần đờng xe chạy không thiết kế vòm ngợc mà đặt tự nhiên Bùi Viết Sâm -50CĐ3- 1511.50 Trường ĐH Xây Dựng Bộ môn Cầu và Công trình Ngầm Bùi Viết Sâm -50CĐ3- 1511.50 Đồ án thiết kế và xây dựng Hầm Thuyết minh Trường ĐH Xây Dựng Bộ môn Cầu và Công trình Ngầm Đồ án thiết kế và xây dng Hõm Thuyờt minh Chơng II:tính toán kết cấu vỏ hầm i Số liêụ tính toán Ta tiến hành tính toán thiết kế vỏ hầm cho lớp địa chất I cát kết cứng - lớp chiếm phần lớn diện tích khu vực xây dựng lớp địa chất tốt thỏa mÃn để thiết kế hầm có vỏ tơng thẳng (f =8) Số liệu tính toán lớp địa chất I - Hệ số kiên cố : f =8 - Trọng lợng riêng := 2,5T/m3) - Gãc néi ma s¸t = arctan f = arctan = 8252’30’’ - HƯ sè kh¸ng lực đàn hồi (nội suy theo bảng tra ): +Phạm vi tờng : +Phạm vi đáy : - Hệ số ma sát : Kích thớc hầm - Chiều cao hÇm : h=838(cm) - ChiỊu réng hÇm :2b=1315 cm - Chiều dày đỉnh tờng : d0 = 50 cm - Chiều dày tờng hầm: dt = 50 cm Bê tông vỏ hầm - Cấp độ bền : Mac M200 - Cờng độ chịu nén : - Cờng độ chịu kéo : - Môđuyn đàn hồi : - Trọng lợng riêng : II Nguyên lý tính toán - - Kết cấu vỏ hầm đợc tính toán m dài dọc hầm Theo phơng ngang hầm ta chia vỏ hầm thành đoạn có chiều dài Kết cấu vỏ hầm chịu ALĐT thẳng đứng áp lực đẩy ngang khối đất đá, trọng lợng thân kết cấu.Tại khu vực kết cấu hầm biến dạng có chuyển vị phái địa tầng kết cấu chịu thêm tác dụng kháng lực đàn hồi đia chất xung quanh Việc tính toán nội lực kết cấu vỏ hầm đợc thực phần mền tính toán kết cấu Sap2000 Khi tính toán nội lực ta mô hình hóa kÕt cÊu Bùi Viết Sâm -50CĐ3- 1511.50 Trường ĐH Xây Dựng Bộ môn Cầu và Công trình Ngầm - - - Đồ án thiết kế và xây dựng Hầm Thuyờt minh vỏ hầm nh sau: Các đoạn vỏ hầm đợc chia nh đợc thay có điểm đầu cuối điểm đầu cuối đoạn chia Liên kết đoạn liên kết ngàm cứng Các đợc mô hình hóa thay đoạn vỏ hầm có đặc trng vật liệu mặt cắt nh đoạn vỏ hầm nghĩa có chiều rộng m dọc theo chiều dài hầm có chiều dày với chiều dày vỏ hầm mặt cắt tợng ứng Tác dụng kháng lực đàn hồi nhừng vùng kết cấu vỏ hầm có chuyển vị phái đia tâng thay với gối đàn hồi.Các gối đàn hồi đặt vị trí nút chia đốt vỏ hầm Các gối đàn hồi có độ cứng D đợc tính oán nh sau Các gối ®µn håi nµy cã chiỊu dµi lµ m vµ kích thớc mặt cắt có chiều dài chiều đôt vỏ hần tính toán(1m) chiều rong tổng hai nủa chiều dài vỏ đốt hầm liền kề Mô đuyn đàn hồi địa tầng :E=K Trong : +K: Hệ số kháng lực đàn hồi(lấy nh trên) +Si:là chiều dài hầm mà gối đàn håi thay thÕ, lÊy b»ng tỉng cđa hai nưa chiỊu dài đoạn vỏ hầm hai bên nút chia đốt hầm tơng ứng +b: Là chiều dài đốt vỏ hầm(b=1m) Ta tính toán nội lực vỏ hầm theo phơng pháp dần cách ban đầu tất nút có gối đần hồi tính toán nội lực.Sau tính toán nội lực gối đần hồi mà có phản lực gối âm ta thay gối đàn hồi có độ cứng không tính toán lại tất gối đàn hồi có phản lực gối dơng Tại vị trí chân vòm ta mô hình hóa điều kiện biên nh ngàm đàn hồi( vị trí chân vòm có chuyển vị lún xoay chỗ mà chuyển vị ngang).Độ cứng ngàm đàn hồi vị trí chân vòm xác định nh sau Trong đó: +Ko: Là hệ số kháng đàn hồi địa tầng chân vòm +Ja:Là mô men quán tính tiết diện chân vòm: III tính toán vỏ hầm Tính toán chia đốt vỏ hầm Bui Viờt Sõm -50C3- 1511.50 Trường ĐH Xây Dựng Bộ môn Cầu và Công trình Ngầm Đồ án thiết kế và xây dựng Hầm Thuyờt minh Nh đà nói nửa vỏ hầm đợc chia thành 20 đốt Công việc tính toán chia đốt đợc thực Autocard Chiều dài nửa trục vỏ hầm S = 12,0043 m Chiều dài đốt hầm là: =0,6002 m Sau tiến hành tính toán chia đốt vỏ hầm Autocard ta đợc kết nh sau Bảng số liệu đốt nửa vỏ hầm Tit din 10 X(cm) 632,24 632,24 632,24 632,24 632,24 632,24 629,13 617,30 596,88 568,33 Y(cm) 813,07 753,05 693,03 633,01 572,94 512,96 453,07 394,22 337,90 285,17 Bùi Viết Sâm -50CĐ3- 1511.50 (do) 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 82,88 74,36 65,83 57,31 (rad) 1.57 1.57 1.57 1.57 1.57 1.57 1.45 1.30 1.15 1.00 Đốt Chiều dài đốt d(m) 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 Trường ĐH Xây Dựng Bộ môn Cầu và Công trình Ngầm 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 532,28 490,38 444,98 396,45 345,14 291,40 235,61 178,17 119,48 59,95 237,18 194,24 155,01 119,78 88,61 61,98 39,88 22,52 10,04 2,51 Đồ án thiết kế và xây dựng Hầm Thuyết minh 48,78 43,23 38,43 33,62 28,82 24,02 19,21 14,41 9,61 4,80 0.85 0.75 0.67 0.59 0.50 0.42 0.34 0.25 0.17 0.08 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 B¶ng tÝnh toán độ cứng gối đàn hồi: Tit din Đốt Chân vòm 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 xác định tảI trọng a ALĐT thẳng đứng - Chiu di t d(m) K(T/m3) D(cng ca gối) 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 0.6002 1.50E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 1.20E+05 9,0030E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 7,2024E+04 Chiều cao vòm áp lực Bui Viờt Sõm -50C3- 1511.50 Trường ĐH Xây Dựng Bộ môn Cầu và Công trình Ngầm Đồ án thiết kế và xây dựng Hầm Thuyết minh cm cm = 0,88709 m Ta cã sơ đồ vòm áp lực nh sau = - áp lực địa tầng thẳng đứng tiêu chuẩn - áp lực địa tầng thẳng đứng tính toán Vòm áp lực địa tầng b áp lực ngang địa tầng (xác định theo công thức Cu-Klông) - Hệ số áp lực ngang - áp lực địa tầng nằm ngang Bui Viết Sâm -50CĐ3- 1511.50 10