Giáo trình quy hoạch và thiết kế cấu tạo công trình ngầm phần 2 trường đh công nghiệp quảng ninh

CHƢƠNG THIẾT KẾ QUY HOẠCH CẤU TẠO HẦM TRẠM TRONG SÂN GIẾNG 5.1 Khái niệm chung Ngoài đƣờng lịvận tải sân giếng cịn cómột số lƣợng hầm trạm cócơng dụng khác Tuỳ thuộc vào chức mà chúng đƣợc chia làm hai nhóm lànhóm hầm trạm vànhóm hầm trạm phụ: - Nhóm hầm trạm chí nh: Cócơng dụng phục vụ trực tiếp cho sản xuất gồm hầm nối sân giếng với giếng, tổ hợp hầm định lƣợng vàtháo rót tải, hầm sửa chữa tầu điện, hầm biến trung tâm, hầm bơm chính, hầm chứa thuốc nổ - Hầm trạm phụ trợ: Bao gồm hầm chờ đợi, hầm cứu thƣơng, hầm chứa tầu điện cứu hoả, hầm vệ sinh, ga cho cơng nhân vào từ gng chở ngƣời Hầm trạm đƣợc nối với đƣờng lòvận tải lịnối; Điều kiện bố trívị trí loại hầm trạm sân giếng đƣợc xác định từ nhiệm vụ cụ thể chúng 5.2 Thiết kế hầm nối sân giếng với giếng thùng cũi 5.2.1 Vị trí Sân giếng phải nối với giếng thùng cũi nhằm đảm bảo yêu cầu tối thiểu sau: Đảm bảo an toàn, thuận tiện cho việc trao đổi gng có tải vàgng khơng tải, cho công nhân lên xuống, cho công tác chuyên chở vật liệu thiết bị, thơng gióvới sức cản khí động học nhỏ 5.2.2 Thiết kế hình dạng, kích thước (Hình - 1) Mặt cắt dọc hầm nối đƣợc thiết kế thẳng nghiêng; thẳng cho phép hầm nối có mặt cắt ngang khơng đổi dễ thiết kế, dễ xây dựng nhƣng địi hỏi hầm có chiều cao lớn chi phí cho hầm lớn Đáy hầm thƣờng dạng phẳng, đá mềm yếu có thiết kế dạng vịm ngƣợc Ngay trực tiếp phí a hầm nối giếng đứng ngƣời ta phải xây dựng vành đế đỡ vành hứng nƣớc Khi trục tải sử dụng nh - Sơ đồ xác định chiều cao đoạn thùng cũi nhiều tầng để tăng tốc độ ngƣời Hì lịnối giếng thùng cũi với sân giếng vào tầng thùng cũi, ngƣời ta cóthể hạ thấp sàn (nền) lịnối Chiều cao hầm nối: đƣợc chọn tuỳ thuộc vào kích thƣớc vật liệu phải đƣa lên xuống mỏ, đặc biệt làcác loại vật liệu cóchiều dài lớn nhƣ ray, đoạn đƣờng ống… kích thƣớc tiết diện ngang giếng đứng Trên Hì nh - môtả sơ đồ xác định chiều cao đoạn lònối giếng thùng cũi với sân giếng Chiều cao hầm nối đƣợc xác định theo công thức: h = C.cos - D.tg, m (5 - 1) Trong đó: D - Đƣờng kính giếng; C – Chiều dài vật liệu cần phải đƣa xuống;  - Góc tạo dài vàthành giếng Thấy  = 450 thìh=hmax hay ta cóh=0,7C – D 96 a) 20 m 40 m 20 m b) 30 m 50 m Hình - Sơ đồ xác định chiều dài hầm nối giếng thùng cũi 900 A-A 7300 760 A 4850 11000 12000 7300 900 450 2450 4500 8400 900 1200 A 13000 Hình - Đoạn lònối giếng thùng cũi với sân giếng Chiều rộng hầm nối: thƣờng chọn đƣờng kí nh giếng Chiều dài hầm nối thay đổi tuỳ thuộc vào sơ đồ bố trí đƣờng xe hầm nối (Hì nh - 2) 97 Trƣờng hợp đƣờng xe vòng vƣợt bố trítrong lịnối, tổng chiều dài đoạn lịnối đƣợc lấy 80 m (Hình - 2a), bao gồm 40 m đoạn điều phối ban đầu, 20 m đoạn vòng vƣợt và20 m đoạn điều phối phí a sau Trƣờng hợp lị nối có hai đƣờng xe, phí a hầm nối dài 30 m, cịn phía có hai đƣờng xe cắt dài 50 m (Hình - 2b) 5.3 Thiết kế quy hoạch cấu tạo tổ hợp hầm trạm tháo tải, định lƣợng, rót tải cho giếng thùng skíp 5.3.1 Cơng dụng, vị trí Tổ hợp dùng để tháo tải đồn gng chở than chạy vào sân giếng chứa than, định lƣợng rót than vào thùng skíp để đƣa lên mặt đất, tổ hợp bao gồm hầm trạm sau đây: Hình - Tổ hợp hầm trạm thiết bị chất tải cho giếng thùng skíp 1- Giếng thùng skip; 2, 5- Bunke chứa tải; 3,4- Thiết bị định lượng vàtháo tải; 6, 7- Thiết bị lật goòng; 8- Đường hầm nối hút gió - Hầm dỡ tải: Tại tiến hành dỡ tải đồn gng có tải dạng khung cứng đồn gng tháo tải từ đáy; - Hầm bunke: chứa tồn than đồn gng nhằm khắc phục nhƣợc điểm hoạt động không hai công tác vận tải vàtrục tải; 98 - Hầm định lƣợng vàrót tải: nhờ thiết bị định lƣợng thể tí ch than đƣợc định lƣợng vàrót tải dần vào thùng skí p Hì nh - Sơ đồ tổng thể hệ thống tổ hợp hầm trạm thiết bị chất tải giếng thùng skí p Hình - Tổ hợp hầm chất rót tải trục tải thùng skí p với bunke nghiêng 1- Giếng thùng skip; 2- Hầm chất tải; 3- Bunke nghiêng; 4- Hầm dỡ tải A- Khoảng cách từ tim giếng đến tim hầm dỡ tải, A=916m 99 Hì nh - Tổ hợp hầm chất rót tải trục tải thùng skí p với bunke thẳng đứng 1- Giếng thùng skip; 2- Hầm đặt đầu thiết bị băng tải chất tải; 3- Hầm chứa thiết bị định lượng vàrót tải; 4- Hầm dỡ tải; 5- Hầm băng tải vận tải than; 6- Bunke đứng A- Khoảng cách từ tim giếng đến tim hầm dỡ tải, A=1525m 5.3.2 Thiết kế hầm thảo tải Hình dạng, kích thƣớc hầm tháo tải phụ thuộc vào dạng gng đƣợc sử dụng ( Hì nh - 9), kích thƣớc gng vàloại gng sử dụng khác kích thƣớc hầm tháo tải khác Trong trƣờng hợp dùng gng khung cứng ( Hì nh - 9a): Trong hầm tháo tải cóbố trícác thiết bị quang lật goòng bảo đảm việc tháo tải gng màkhơng phải cắt rời toa Trong trƣờng hợp gng cócấu tạo tháo tải từ đáy ( Hì nh - 9b) Trong hầm có kết cấu dƣới đƣờng xe để đảm bảo cho cơng tác tháo tải gng, thể tí ch hầm tháo tải thƣờng thay đổi từ 400  600 m tuỳ thuộc vào trọng tải gng Hình - Hì nh ảnh hầm trạm dỡ tải gng 100 Hình - Các hầm trạm dỡ tải goòng 5.3.3 Thiết kế hầm bunke Tuỳ theo thể tích chứa hầm bunke màcó thể chia hầm bunke làm hai loại nhƣ sau: - Hầm bunke thể tích lớn: Khi thời gian mức khai thác lớn vàsự đập vụn than bun ke khơng làm giảm chất lƣợng than - Hầm bunke tích nhỏ: Dùng cho mỏ có cơng suất khai thác nhỏ phải tránh đập vụn than bunke 101 Thể tích hầm bunke đƣợc chọn tuỳ thuộc vào yếu tố nhƣ: Công suất khai thác mức khai thác, loại goòng đƣợc sử dụng, chế độ làm việc Thơng thƣờng thể tí ch hầm bunke thìlớn thể tí ch đồn gng, chế độ làm việc vàvận tải Thơng thƣờng thể tích hầm lơn thể tí ch đồn gng phải chọn thời điểm có cƣờng độ vận tải cao nhất, thời gian đồn gng vào hầm tháo tải cách ítnhất 1- Xác định thể tích hầm bun ke gng cócấu tạo tháo tải từ đáy Mật độ đồn gng chạy vào sân giếng đƣợc chọn nhƣ sau: Một đồn gng tháo tải, hai đồn gng khác chạy từ hai phí a khu vực khai thác vào sân giếng với khoảng thời gian cách lànhỏ nhất, thời gian tháo tải cho đồn gng đƣợc xác định theo cơng thức thực nghiệm sau: T 3.m.l  2t , giây v (5 - 2) Trong đó: m – Tổng số gng đồn gng; l – Chiều dài đồn gng; v – Tốc độ chuyển động goòng qua hầm tháo tải; 3- Số đồn gng t – Thời gian trao đổi gng cótải vàkhơng tải, t=1,52 phút Trong khoảng thời gian T trục đƣợc tải lên mặt đất lƣợng than Q đƣợc xác định theo công thức sau: Q T qc , H  t0 (5 - 3) Trong đó: qc – Tải trọng thùng skíp, tấn; H – Chiều cao trục tải, m; t0 – Thời gian dỡ tải, t0 =10 giây Thể tích hầm bunke cần thiết để chứa hết lƣợng khoáng sản cóthể đƣợc xác định theo cơng thức sau: V  3mqg  Q k, m (5 - 4)  Trong đó: qg- Tải trọng gng (1 tấn);  - Trọng lƣợng thể tích than, tấn/m3; k =1,5- Hệ số làm việc không trục tải 2- Xác định thể tích hầm bunke sử dụng gng khung cứng Với gng khung cứng thìthời gian tháo tải đồn gng T đƣợc xác định theo công thức: T m (t1  t2 )  t3 , giây b (5 - 5) Trong đó: b- Số lƣợng goòng đồng thời tháo tải đƣợc thiết bị quang lật, b=12; t1- Thời gian quang lật goòng, t1=20 giây; t2- Thời gian đóng mở thiết bị quang lật goòng, t2=10 giây; t3- Khoảng thời gian tối thiểu để đồn gng chạy đến thiết bị quang lật gng Trong thời gian T trục tải đƣa lên mặt đất khối lƣợng khoáng sản làQ: Q T qc , H  t0 (5 - 6) Thể tích bun ke cần chứa tƣơng tự nhƣ goòng tháo tải từ đáy: 102 V  3mqg  Q k,m (5 - 7)  Tại mỏ lớn thể tích hầm bun ke cóthể thay đổi từ 250750 m3, đƣờng kí nh hầm đạt tới m, chiều cao hầm đạt tới 3040 m, thơng thƣờng hầm cótiết diện hình trịn thiết kế theo phƣơng thẳng đứng 3- Băng tải bunke (Hình - 10): Trong trƣờng hợp dùng băng tải để vận chuyển than ngƣời ta sử dụng băng tải bunke để thay hoàn toàn hệ thống bunke trƣợt Nhờ sử dụng điều khiển cảm biến 4,5 để điều chỉnh dòng chảy thuận hay nghịch băng tải chí nh 1, băng tải bunke 2, thiết bị định lƣợng rót tải vàcơng tác trục tải thùng skí p giếng 5.3.4 Hầm định lượng Thể tích hầm trạm cóbố tríthiết bị định lƣợng cho trục tải thùng skíp đƣợc xác định từ loại kích thƣớc thiết bị vàthể tích thùng skíp, thƣờng thìnóbằng 300500 m3 cho hầm đinh lƣợng than vàtừ 150200 m3 cho hầm định lƣợng đất đá Để khắc phục tƣợng rơi vãi dƣới thùng trục ngƣời ta sử dụng hệ thống phễu rót tải vàcác thiết bị chuyển tải khác (Hình - 11) 103 104 nh - 10 Sơ đồ bố tríbun ke trực tiếp phía hầm thao tải than Hì 105 nh - 11 Sơ đồ băng tải - bun ke đến khơng cóbun ke Hì thƣờng bị gập sâu dƣới mực nƣớc, hầm xây dựng hệ thống dẫn nƣớc, tháo lũ đƣờng hầm giao thông thủy cửa thƣờng khơng ngập nƣớc Cửa vào đƣờng hầm cóba dạng: cửa vào vng góc (Hì nh - 4a), cửa vào lƣợn trịn (Hì nh - 4b), cửa vào dạng elip (Hì nh - 4c) Đối với đƣờng hầm tháo nƣớc, dẫn nƣớc, lấy nƣớc tháo lũ, đoạn cửa hầm thƣờng có mặt cắt thay đổi Yêu cầu đoạn cửa hầm làdòng chảy phải thuận lợi để giảm tổn thất cột nƣớc vàtránh tƣợng chảy tách dịng cóthể dẫn tới khíhóa vàkhíthực làm hƣ hỏng cơng trì nh Cửa vào dạng vng góc cấu tạo đơn giản, dễ thi công nhƣng tổn thất cột nƣớc lớn, dễ bị khíthực nên đƣợc sử dụng Trong điều kiện thực tế thƣờng áp dụng loại cửa vào lƣợn tròn hay elip a) b) c) Hình - Các dạng cửa vào đường hầm dẫn nước a- Cửa vào vng góc; b- Cửa vào lượn trịn; c- Cửa vào dạng elip Hình - Hình ảnh số cửa dẫn nước vào đường hầm Đối với cửa vào lƣợn tròn hay elip, mức độ thuận dịng đƣợc đánh giá hai thơng số: - Độ thoải elip Ks=a/b, a- bán trục dài, b- bán trục ngắn elip Đối với cửa vào lƣợn tròn Ks=1 - Độ thu hẹp cửa vào: Kr=hv/ht=(1+b)/ht (9-1) Ở đây: ht- Chiều cao mặt cắt sau cửa vào; Hv- Chiều cao từ đáy đến hết phần lƣợn cong cửa vào Trên mô tả thu hẹp cửa vào theo phƣơng đứng Trong thực tế cịn bố trícửa vào thu hẹp theo phƣơng ngang từ hai phía, đạt hệ số tổn thất cột nƣớc cửa vào lànhỏ Đối với đƣờng hầm giao thông thủy, để thuận lợi cho công tác thi công, cấu tạo đơn giản ngƣời ta thƣờng sử dụng loại cửa vào dạng vng góc 9.2 Thiết kế nhàmáy thuỷ điện ngầm 195 9.2.1 Khái niệm chung Nhàmáy thuỷ điện ngầm lần đƣợc xây dựng vào đầu kỷ 20 Hiện nhàmáy thuỷ điện ngầm chiếm khoảng từ 1/5  1/6 tổng công suất ngành điện giới So với nhàmáy thuỷ điện lộ thiên, nhàmáy thuỷ điện ngầm có ƣu điểm sau: - Cho phép lựa chọn lƣu vực sông để xây dựng nhàmáy thuỷ điện ngầm; - Cho phép bố trícơng trì nh thuỷ điện chí nh địa điểm tuyến đƣờng hầm giữ nƣớc màkhông bị ép buộc với điều kiện địa chất - Giảm đƣợc mát lƣợng làm việc; - Giảm đƣợc mát áp suất thuỷ lực đƣờng ống cóchiều dài ngắn; - Các cơng tác xây dựng đƣợc tiến hành mùa năm mà khơng phụ thuộc vào điều kiện khíhậu; - Tạo đƣợc điều kiện thuận lợi cho quátrì nh vận hành nhàmáy; - Cókhả an tồn cao xẩy chiến tranh Tuy nhiên có nhƣợc điểm sau: - Mức độ phụ thuộc lớn so với nhàmáy thuỷ điện lộ thiên; - Đòi hỏi thiết bị xây dựng phức tạp cho công tác đào chống hầm; - Địi hỏi đội ngũ cơng nhân có trình độ thi cơng cao; - Diện cơng tác xây dựng ngầm hạn chế nên kéo dài thời gian thi công xây dựng nhàmáy thuỷ điện Hiện nay, nƣớc ta xây dựng nhiều cơng trì nh nhàmáy thủy điện ngầm nhƣ: thủy điện Hịa Bình, Yaly, A Vƣơng, nhà máy thủy điện góp phần lớn vào phát triển kinh tế đất nƣớc 9.2.2 Sơ đồ hệ thống hầm trạm, đường hầm nhà máy thuỷ điện ngầm Tổ hợp nhàmáy thủy điện ngầm bao gồm nhiều đƣờng hầm, hầm trạm ngầm khác hình dạng mặt cắt ngang, chiều dài vàvị trícủa chúng khu vực, đƣờng hầm vàhầm trạm chúng cómột vai trịvànhiệm vụ cụ thể, tùy thuộc vào vai trò vànhiệm vụ cơng trì nh màcó thể xác định đƣợc hì nh dạng mặt cắt ngang, chiều dài nhƣ vị trícủa chúng, Hì nh - sơ đồ tổng thể nhàmáy thủy điện ngầm Trong công tác thiết kế nhàmáy thủy điện ngầm, việc xác định vị trígian máy đặc điểm quan trọng để xác định vị trícủa nhà mày, điều kiện hoạt động cho nhàmáy thuỷ điện nhƣ điều kiện xây dựng sơ đồ bố trí đƣờng hầm, hầm trạm vàchiều dài chúng nhàmáy Vị trígian máy nói riêng vàcác hệ thống đƣờng hầm dẫn nƣớc, hầm xả nƣớc, hầm điều áp, hầm áp lực cần phải bố tríở vùng có điều kiện địa chất ổn định, đất đá có độ kiên cố lớn nhằm tăng độ ổn định cho cơng trì nh, giảm chi phíbảo vệ, thuận lợi cho qtrì nh thi cơng, ngồi cần phải so sánh phƣơng án khác để giảm đƣợc khối lƣợng đƣờng hầm, giảm thời gian xây dựng tăng hiệu sử dụng Theo vị trí đặt hầm máy nhàmáy thuỷ điện ngầm đƣợc phân làm loại nhƣ sau: Loại 1: Sơ đồ bố tríhầm máy cuối đƣờng dẫn nƣớc, trƣờng hợp đƣờng hầm dẫn nƣớc cóchiều dài lớn nhiều lần so với đƣờng hầm xả nƣớc (Hì nh - 6) Loại 2: Sơ đồ bố tríhầm máy gần cơng trì nh dẫn nƣớc, trƣờng hợp hầm dẫn nƣớc thiết kế gần nhƣ khơng tồn cóchiều dài nhỏ nhiều so với đƣờng hầm xả nƣớc (Hình - 7) 196 Loại 3: Hầm máy nằm đƣờng hầm từ đầu vào (cửa nhận nƣớc) đầu (cửa xả) hệ thống tuyến lƣợng nhà máy Trong trƣờng hợp thìchiều dài hầm dẫn nƣớc vàhầm xả cóchiều dài tƣơng đƣơng (Hì nh - 8) Kết lựa chọn sơ đồ đặt gian máy thuỷ điện ngầm cần đƣợc giải trƣờng hợp cụ thể sở phân tí ch, so sánh yếu tố sau: - Điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng gian máy; - Chất lƣợng cơng tác xây lắp; Hình - Sơ đồ tổng thể nhàmáy thuỷ điện ngầm Đập chắn; Cửa thu nước vàchắn rác; Đường hầm dẫn nước cóáp; Giếng cửa van; Hầm điều áp; 6, Hầm dẫn nước vào tuabin; Hầm máy; Đường hầm xả nước; 10 Giếng vận tải, thơng gió; 11 Giếng lắp đặt cáp Hình - Sơ đồ nhàmáy thuỷ điện ngầm khơng cóhầm dẫn nước cóáp 197 Hình - Sơ đồ đầu tuyến lượng nhàmáy thuỷ điện ngầm - Khả thuận tiện cho quátrì nh vận hành máy; - Giáthành xây dựng nhàmáy; - Giátrị mát lƣợng; - Điều kiện thực công tác xây dựng Thông thƣờng sơ đồ lựa chọn loại đƣợc áp dụng cột nƣớc cóáp suất lớn; sơ đồ loại đƣợc sử dụng cột nƣớc có áp suất nhỏ, thực tế cho thấy sơ đồ đƣợc sử dụng rộng rãi Hì nh - Sơ đồ quy hoạch bố tríhệ thống cơng trì nh thủy điện ngầm Hịa Bì nh 1- Cửa nhận nước; - Đường hầm dẫn nước vào; 3- đường hầm nằm nghiêng dẫn nước vào hầm máy; - Hầm máy; Hầm biến áp; 6- Hầm thoát nước từ hầm máy; – Hầm điều áp ; 8- Đường hầm thải nước ra; 9- Hành lang Hình - 10 Sơ đồ quy hoạch cuối nhàmáy thủy điện ngầm Ingunry 198 Hình - 11 Sơ đồ quy hoạch bố tríhệ thống cơng trì nh thủy điện ngầm 1- Cửa nhận nước; – Hầm điều áp phí a trên; 3- Đường hầm dẫn nước vào; – Vị trítốt mong muốn thiết kế giếng điều áp phí a trên; – Đường hầm dẫn nước vào tuốc bin; 6- Hầm gian máy; – Hầm điều áp phía dưới; 8- Đường hầm thải nước ra; 9- Giếng thơng gió 9.2.3 Thiết kế đường hầm nhà máy thuỷ điện ngầm Trong tổ hợp cơng trì nh nhàmáy thuỷ điện ngầm thìcác hầm dẫn, xả nƣớc chiếm phần quan trọng, bên cạnh cịn phải xây dựng hầm phụ khác nhƣ: đƣờng hầm xây dựng, đƣờng hầm phụ trợ… đƣờng hầm phục vụ cho quátrình xây dựng nhà máy nhƣ cơng trình ngầm lũ, đƣờng hầm thi công, đƣờng hầm thông gió, hầm hiểm, hầm nối gian máy vàhầm biến thế, hầm dẫn cáp 9.2.3.1 Các đường hầm dẫn – xả nước Các đƣờng hầm dẫn – xả nƣớc cócác cơng dụng dẫn nƣớc từ đập vào tuabin thải nƣớc từ tuabin ngoài; - Theo chế độ làm việc hầm đƣợc chia làm hai loại: hầm dẫn nƣớc khơng áp hầm dẫn nƣớc cóáp - Hầm dẫn nƣớc thƣờng làhầm có áp, cần phải có điều kiện sử dụng mặt cắt ngang tốt hơn, hầm xả thƣờng đƣờng hầm khơng cóáp Nếu hầm cóáp thìbắt buộc phải xây dựng giếng điều áp - Việc lựa chọn hì nh dạng, kích thƣớc mặt cắt ngang đƣờng hầm, nhƣ tuyến đƣờng hầm đƣợc xác định dựa sở tí nh tốn tiêu kinh tế kỹ thuật cách so sánh số phƣơng án khác nhau, lựa chọn giống nhƣ thiết kế đƣờng hầm có áp vàkhông áp phần thiết kế đƣờng hầm thủy công – thủy lợi 9.2.3.2 Đường hầm xây dựng Đƣờng hầm xây dựng thƣờng đƣờng hầm tháo nƣớc dịng (cơng trì nh ngầm lũ) thi công, đƣờng hầm thi công làm tăng diện thi cơng cho cơng trì nh nhằm giảm thời gian xây dựng cơng trình, đƣờng hầm thơng gió, hầm hiểm Đối với cơng trình ngầm lũ, kích thƣớc mặt cắt ngang, số lƣợng đƣờng hầm đƣợc xác định từ điều kiện tháo toàn lƣu lƣợng nƣớc cho sông Trục đƣờng hầm nên thiết kế theo đƣờng thẳng nhằm tăng khả nƣớc đƣờng hầm Hì nh dạng mặt cắt ngang đƣờng hầm đƣợc lựa chọn giống với đƣờng hầm thủy lợi khơng cóáp 199 Hình - 12 Tiết diện ngang đường hầm xây dựng vàphụ trợ Đối với đƣờng hầm thi công, cơng trì nh chủ yếu phục vụ cho qtrì nh thi cơng đƣờng hầm chính, kích thƣớc tiết diện đƣờng hầm nhằm đảm bảo cho trình thi cơng nhƣ: cơng tác vận tải đất đá, vận chuyển vật liệu, thơng gió, đƣờng hầm thi cơng thƣờng tồn thời gian ngắn, vìvậy nên chọn hì nh dạng tiết diện ngang đơn giản, dễ thi cơng, có điều kiện sử dụng tốt nhất, chi phíxây dựng phải nhỏ Trong thực tế đƣờng hầm thƣờng chọn hì nh dạng vịm bán nguyệt tƣờng thẳng Trong số trƣờng hợp, đƣờng hầm giếng đứng, tiết diện ngang đƣờng lị thƣờng cótiết diện ngang hì nh trịn 9.2.3.3 Kết cấu chống giữ cho đường hầm thuỷ điện Kết cấu chống giữ cho đƣờng hầm thủy điện cótác dụng: - Chống lại tác dụng áp lực đất đá, ngăn chặn sụt lở đất đá vào đƣờng hầm, số trƣờng hợp chịu tác dụng áp lực nƣớc ngầm, nƣớc áp lực đất đá; - Chống lại tƣợng rỉ nƣớc, giảm độ nhám nhằm đảm bảo điều kiện thủy lực cho cơng trình, ngăn chặn đƣợc tƣợng phong hóa đất đá xung quanh đƣờng hầm; - Chống lại tác dụng áp lực nƣớc từ phí a cơng trì nh ngầm Với cơng trình ngầm thủy điện, đƣờng hầm lànhững cơng trình vĩnh cửu có thời gian tồn lâu, vìvậy vật liệu đƣợc chọn phải vừa đảm bảo đƣợc tính chịu lực, chống lại đƣợc tƣợng bất lợi từ mơi trƣờng (nhƣ nƣớc có tính ăn mịn, xâm thực ), thìcịn phải đảm bảo vật liệu có tính vĩnh cửu, phùhợp với điều kiện thi cơng, vật liệu chủ yếu đáp ứng điều kiện làbêtông, bêtông cốt thép, hỗn hợp vật liệu bêtông vàvỏ thép Để xác định kết cấu chống cho cơng trì nh ngầm thủy điện ta lựa chọn hai trƣờng hợp: đƣờng hầm không áp đƣờng hầm cóáp Kết cấu chống đường hầm không áp 200 a Kết cấu chống bêtông phun Khi đƣờng hầm đào qua tầng đá cứng, cóhệ số kiên cố f>10, đất đá nứt nẻ, nƣớc ngầm đất đá dùng phƣơng pháp chống cách phun lên bề mặt hầm lớp vữa bêtơng phun, lúc kết cấu cóvai tròchủ yếu làgiảm độ nhám bề mặt vàbảo vệ đá xung quanh đƣờng hầm khơng bị phong hóa b Kết cấu chống bêtông liền khối Trƣờng hợp áp lực đất đá tác dụng lên đƣờng hầm không lớn, lực kháng đàn tí nh đảm bảo thìdùng vỏ chống đƣờng hầm bê tông liền khối Đôi dịng nƣớc cótính xâm thực mạnh, cótí nh bào mịn lớn, dùng vỏ chống bêtơng liền khối khơng cólợi thìcóthể dùng vỏ chống xây đá hay gạch xây Nếu áp lực khơng lớn thìnóc hầm chống vỏ chống bêtơng hình vịm, hầm chống lớp vữa bêtông phun bêtông liền khối Khi gặp đá mềm yếu, áp lực đất đá lớn, cóthể dùng vỏ chống đƣờng hầm bêtơng cốt thép, vào áp lực đá lớn hay nhỏ màbố trícốt thép dạng cốt đơn hay cốt kép c Kết cấu chống kiểu lắp ghép kết hợp với bê tông phun lưới thép bêtông cốt thép liền khối Khi điều kiện địa tầng đất đá cho phép thi cơng đƣờng hầm theo phƣơng pháp đào tồn tiết diện màcần phải có giải pháp chống đỡ đƣợc áp lực đá dùng kết cấu chống kiểu lắp ghép Lớp vỏ chống gồm cónhững bêtơng bêtông cốt thép đúc sẵn đƣợc lắp ghép để chống lại đất đá sập, phía đƣờng hầm chống lớp vữa bêtông phun kết hợp với lƣới thép bêtông cốt thép liền khối để chịu áp lực nƣớc bên vàchống thấm Hì nh thức chống có ƣu điểm: tốc độ thi cơng nhanh, giảm bớt tránh hẳn đƣợc việc đổ bêtông phức tạp đƣờng hầm (đối với vỏ chống bêtông lắp ghép kết hợp với lƣới thép vàbêtông phun), bêtông đúc sẵn xƣởng nên chất lƣợng cao Bên cạnh cịn có nhƣợc điểm: điều kiện chịu lực vàchống thấm vỏ chống bêtông lắp ghép Khi áp lực bên đƣờng hầm lớn, buộc phải dùng vịng lớp vỏ chống bêtơng cốt thép liền khối, vìvậy việc thi cơng phức tạp hơn, giá thành cao Hình thức chống giữ cólợi chống nơi đá xấu, rời rạc, mà đƣờng hầm đào qua Các dạng kết cấu chống đường hầm cóáp a Kết cấu chống bêtơng phun, lớp vữa trát trơn Khi đƣờng hầm đào qua tầng đá cứng, cóhệ số kiên cố f>14, đất đá nứt nẻ, nƣớc ngầm đất đá ít, cột nƣớc khơng lớn dùng phƣơng pháp chống cách phun lên bề mặt hầm lớp vữa bêtông phun trát lớp vữa trát, lúc kết cấu có vai trị chủ yếu làgiảm bớt độ nhám bề mặt biên hầm, chống thấm vàbảo vệ đá xung quanh đƣờng hầm khơng bị phong hóa b Vỏ chống đường hầm chỉnh thể đơn Do bêtông không chịu đƣợc ứng suất kéo lớn nên lớp vỏ chống bêtông dùng trƣờng hợp cột nƣớc không lớn (H60 m) màhệ số lực kháng đơn vị đá vào khoảng 1,0 x 1010 N/m2 dùng loại vỏ chống Với đƣờng hầm có cột nƣớc vào loại trung bì nh H=3060 m đƣờng hầm cócột nƣớc cao (H>60 m) cóthể dùng hì nh thức chống giữ bêtơng cốt thép liền khối Khi đƣờng hầm cócột nƣớc (H lần chiều dài tầu dài chạy hầm; độ nghiêng hầm từ 00,1%o; - Phải thiết kế phí a hệ thống kéo tầu, trạm quan sát trạng hầm; - Chiều sâu nƣớc hầm phụ thuộc vào chiều cao phần tầu mặt nƣớc tầu có chiều cao lớn qua hầm vàchiều cao phần tầu chìm nƣớc; - Kích thƣớc đƣờng hầm cần phải đƣợc xác định nhằm đảm bảo an toàn tầu thuyền lƣu thơng đƣờng hầm Việc xác định kích thƣớc dựa vào kí ch thƣớc lớn tầu dự kiến hầm vàkhoảng cách an toàn cho phép tầu lƣu thông Với đƣờng hầm Đeconđe pháp, chiều dài hầm 308 m, tiết diện ngang hầm 110 m2, hầm có chiều rộng 16.000 mm, chiều cao 8.250 mm; hầm Derov Pháp, tổng chiều dài hầm 7266 m, diện tí ch tiết diện ngang hầm 270 m2, hầm cóchiều rộng 22.000 mm, chiều cao từ đáy hầm đến mặt nƣớc 4000 mm, chiều cao từ mặt nƣớc đến đỉnh hầm 11.400 mm - Hầm có mặt cắt ngang hình vịm, tƣờng thẳng đứng cong (chọn giống đƣờng hầm không áp); - Vỏ chống hầm có độ chống thấm nƣớc cao để ngăn ngừa nƣớc đất đá chảy ngoài; - Hầm thƣờng đƣợc chống bêtông, bêtông cốt thép liền khối, hỗn hợp neo bê tông phun lƣới thép Tùy theo điều kiện đất đá cụ thể, điều kiện địa chất, địa chất thủy văn đặc tí nh đƣờng hầm màcó thể lựa chọn đƣợc kết cấu chống phùhợp cho đƣờng hầm 206 Câu hỏi ôn tập chƣơng Câu Trình bày đặc điểm chung đƣờng hầm thủy công – thủy lợi? Câu Mơtả loại hình mặt cắt ngang đƣờng hầm thủy công – thủy lợi? Cơ sở để lựa chọn chúng? Câu Phân loại đƣờng hầm thủy công – thủy lợi? Câu Liệt kêcác loại cửa vào đƣờng hầm thủy công – thủy lợi? Câu Phân tích sở để lựa chọn tuyến cho đƣờng hầm thủy công – thủy lợi? Câu So sánh khác thiết kế đƣờng hầm cóáp vàkhơng áp? Câu Mơtả hệ thống cơng trì nh ngầm nhàmáy thủy điện ngầm? Câu Trình bày sở để thiết kế hầm gian máy nhàmáy thủy điện ngầm? Câu Thiết kế đƣờng hầm dẫn nƣớc thải vànắn dòng chảy? Câu 10 Thiết kế đƣờng hầm dành cho tầu thuyền qua lại? 207 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] VõTrọng Hùng, Nguyên lýthiết kế xây dựng cơng trì nh ngầm, Đại học Mỏ - Địa chất [2] VõTrọng Hùng, Cơ sở thiết kế cơng trì nh ngầm, Đại học Mỏ - Địa chất [3] Nguyên Văn Đƣớc – VõTrọng Hùng Công nghệ xây dựng công trì nh ngầm tập I NXB Giao thơng vận tải, năm 1997 [4] Cơ sở xây dựng ngầm tập II Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất [5] Nguyễn Văn Quyển – Nguyễn Văn Đƣớc, Cơ sở xây dựng công trì nh ngầm tập I, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, năm 1991 [6] Trần Xuân Truyền, Vũ Đức Quyết, Giáo trì nh Đào chống lị Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh, năm 2012 [7] Trần Văn Thanh Mở vỉa vàkhai thác than hầm lò Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, năm 2001 [8] Nguyên lýthiết kế mỏ hầm lò Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất [9] Xây dựng cổ giếng đứng, Ngƣời dịch Đỗ Thuỵ Đằng – hiệu đính Phí Lịch, Trƣờng đại học Mỏ - Địa chất, HàNội – 1977 [10] Luật Xây dựng, số 16/2003/QH11 Luật quy định hoạt động xây dựng [11] Thông tƣ số 15/2005/TT-BXD ngày 19/8/2005 Hƣớng dẫn lập, thẩm định, phê duyệt quy hoạch xây dựng [12] Nghị định Chí nh phủ Số 41/2007/NĐ-CP ngày 22/03/2007 Xây dựng ngầm đô thị Nghị định hƣớng dẫn thi hành Luật Xây dựng yêu cầu đặc thùcủa hoạt động xây dựng ngầm đô thị Việt Nam [13] Nghị định Chính phủ số 39/2010/NĐ-CP ngày 07/04/2010 Quản lý không gian xây dựng ngầm đô thị [14] QCVN 08: 2009/TT-BXD ngày 14/8/2009 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia cơng trì nh ngầm thị [15] Quyết định số 35/2006/QĐ-BCN ngày 13/9/2006 Bộ trƣởng Bộ Công nghiệp Quy phạm kỹ thuật khai thác than hầm lịvàdiệp thạch [16] Thơng tƣ số 03/2011/TT-BCT ngày 15/2/2011 Bộ trƣởng Bộ Công thƣơng Quy chuẩn Kỹ thuật quốc gia an toàn khai thác than hầm lò QCVN 01:2011/BCT [17] TCVN 4117:1985, Tiêu chuẩn thiết kế đường sắt khổ 1435 mm, Tiêu chuẩn Việt Nam [18] TCVN 4527:1988, Tiêu chuẩn thiết kế hầm đường sắt hầm đường ô tô, Tiêu chuẩn Việt Nam [19] WWW.Vncold.vn Sổ tay KTTL*Phần – Cơng trình thủy lợi* Tập 208 [20] Trần Thanh Giám, Tạ Tiến Đạt, Tí nh tốn thiết kế cơng trì nh ngầm, NXB Xây dựng, năm 2002 [21] Nguyễn Thế Phùng, Nguyễn Quốc Hùng, Thiết kế cơng trì nh ngầm giao thơng, NXB Giao thông vận tải HàNội, 1998 [22] VõTrọng Hùng, Tối ưu hóa thiết kế xây dựng cơng trì nh ngầm vàhệ thống cơng trì nh ngầm, Bài giảng cao học, Đại học Mỏ - Địa chất [23] VõTrọng Hùng (2001), Công nghệ đào chống lòtiên tiến, Bài giảng cao học, Đại học Mỏ-Địa chất, HàNội [24] Đặng Văn Hải, Hoàng Văn Nghị, Mở vỉa, Trƣờng Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, 2011 [25] Vũ Đức Quyết, Giáo trì nh Quy hoạch thiết kế cấu tạo hệ thống cơng trì nh ngầm, Bậc Cao đẳng, Trƣờng Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, năm 2009 [26] Đào Viết Đoàn “Nghiên cứu phân loại cửa hầm giao thông xuyên núi điều kiện áp dụng” Tuyển tập cơng trình khoa học kỷ niệm 50 năm thành lập Bộ môn “Xây dựng CTN vàmỏ”, ĐH Mỏ - Địa chất NXB Khoa học Tự nhiên vàcông nghệ, năm 2016 [27] 阵志龙， 刘宏，城市地下空间总体规划，东南大学出版社。 [28] http://hanoimetro.net.vn/metro-network/quy-hoach-mang-luoi-metro-thanh-phoha-noi/ [29] 中国矿业大学（北京）“211 工程”重点建设课程－《城市地下工程》 [30] 刘飞 06-2010 基于环境保护的隧道洞门选型研究 重庆交通大学 [31] Bieniawski Z.T Strata control in mineral engieering A.A Balkema Rotterdam.1987 209