Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu tính toán kết cấu chống đỡ tạm thời và lâu dài khi đào hầm qua vùng đất yếu, áp dụng cho hầm thủy điện Văn Chấn - tỉnh Yên Bái

LỜI CÁM ONSau thồi gian nghiên cửu, thực hiện, ác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ kỹ thuậtchuyên ngành xây dựng công tình thủy với đề ti: "Nghiên cứu tinh toán lắt cấmching d@ tam thờ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRUONG ĐẠI HỌC THUY LỢI

PHẠM XUÂN DIỆU

LUAN VAN THAC SI

HA NOI, NAM 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRUONG ĐẠI HỌC THUY LỢI

PHAM XUAN DIEU

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây đựng công trình thủy

Mã số: 60580202.

NGƯỜI HƯỚNG DAN: 1.GS.TS NGUYEN CHIEN

2, TS BAO VAN HUNG

HA NỘI, NAM 2016

LỜI CAM ĐOAN

Để ti luận văn thạc sĩ kỹ thuật *Nghiên cứu tính toán kết cấu chống đỡ tạm thoi vàlâu dài khi đào him qua vàng đất yêu, áp đụng cho hầm thiy điện Văn Chấn- TinhYên Bai” của tác giả đã được Nhà trường giao nghiên cứu theo quyết định số 03/QĐ-DHTL ngày 04 tháng 01 năm 2016 của Hiệu trưởng trường Đại học Thủy Lợi về việc.

giao để tài luận văn và người hướng dẫn cho học viên cao học tại Ha Nội đợt 1 năm.

2016.

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quảnghiên cứu và các kết luận trong luận văn l trung thực, không sao cl p từ bắt ky mộtnguồn nào và đưới bắt ky hình thức nào Việc tham khảo các nguồn ti liệu đã đượcthực hiện trích dẫn và ghi ngu tải liệu tham khảo đúng quy định

Hà Nội, ngày thing - năm 2016

‘Tac giả luận văn

Phạm Xuân Diệu

LỜI CÁM ON

Sau thồi gian nghiên cửu, thực hiện, ác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ kỹ thuậtchuyên ngành xây dựng công tình thủy với đề ti: "Nghiên cứu tinh toán lắt cấmching d@ tam thời và lâu dài khi đào him qua vàng đắt yéu, áp dung cho him thiyđiện Văn Chấn Tĩnh Yén Bái” với mục dich đưa ra phương pháp tinh toán,

pháp thi công khi đào him qua vùng dit yéu Lugn văn cũng đưa ra ví dụ tinh toán

tham khảo cho him thủy điện Van Chin tinh Yên Bái

Tác giả xin bay 16 long biết on sâu sắc tới thay giáo GS.TS Nguyễn Chiến, TS Đảo.Vin Hưng đã dành nhiều thời gian, tâm huyết hướng dẫn và cung cấp thông tin cầnthiết giúp tác giả hoàn thành luận văn tốt nghiệp.

“Tác giá xin chân thành cảm ơn phòng Đảo tạo đại học và sau đại học, khoa Công trình

cùng các thầy cô giáo tham gia giảng day đã tạo diễu kiện, giúp đỡ, truyền đạt kiếnthức trong suốt thời gian tác giả học tập chương trình Cao học của trường Đại họcthủy lợi, cũng như trong quả trình thực hiện luận văn này.

Tác giá xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện Thủy điện và năng lượng ti tạo

-‘Vign khoa học thủy lợi Việt Nam, bạn bè,

giúp đỡ tác giả trong thời gian học tập và thực hiện luận văn này

ting nghiệp và gia đình đã tạo điều kiện,

Do còn hạn chế về trình độ chuyên môn, cũng như thời gian có hạn, nên trong quátrình thực hiện luận văn, tác giả không tránh khỏi những sai sót Tác giả mong muốn

tiếp tục nhận được chi bảo của các thầy, cô giáo và sự góp ý của các bạn bè đồng.

nghiệp.

Tác giả xin chân thành cám ont

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ANH ixDANH MUC CAC BANG BIEU xi

MG DAU 1

CHUONG I: TONG QUAN VE XÂY DỰNG BUONG HAM THUY CÔNG 5

1.1 Tinh hình xây dựng đường hằm thủy công ở Việt Nam 51.2 Cúc vẫn đề gặp phải khi xây dựng đường him qua đoạn có địa chất xu .71.3 Cúc nghiên cứu tính toán kết cầu, biện pháp gia cổ, thi công đường hằm 1.3.1 Các phương pháp thi công đào đường him #1.3.2 Các phương pháp gia cổ, chẳng đỡ tạm thời khi đảo him gặp phải địa chất

yếu 9

1.3.2.1 Gia cổ dang treo 9

1.3.22 Gia cổ dang chống 101.3.2.3 Gia cố vượt trước iL

1.3.3 Các nghiên cứu về tinh toán kết cấu lớp lót đường hằm “

1.3.3.1 Phương pháp cơ học kết cấu (tính toán vom kin) 14

1.3.3.2 Phương pháp cơ học vat rắn biển dạng 16

1.3.3.3 Phương pháp số trong tinh to lớp ớt đường him, "1.4 Phạm vi nghiên cứu của luận văn 20 1.5 Kết luận Chương 1 21

'CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THI CONG VA TÍNH TOÁN KET CẤU.

CHONG DO TẠM THÔI KHI ĐẢO HAM QUA VUNG DAT YEU 23.1 Khải niệm vùng đắt yêu trong thi công đường him 23.1 Hiện tượng Karst 2 3.12 Dit gay 23

2.1.3 Dit sụt 24

2.2 Các giái phip thi công dio him qua vùng đất yêu

2.2.1 Khoan lỗ thăm dé.

2.2.2 Lựa chọn biện pháp chống đỡ,

2.2.3 Dự báo các sự cổ có thể xây ra và đề ra giả pháp

2.3 Tải trong tác dụng lên đường him

3.4 Tính toán kết cẫu sườn chồng tạm thời

2.4.1, Phương pháp tính toán kết cấu,

2.4.1.1 Xie định ngoại lực trong phạm vì 1 vì chống (trường hợp thi công)2.4.1.2 Tinh toán nội lực trong vì chống

2.4.1.3 Lựa chon mặt cắt của vì chống

30

30

31 31

31

31 32 3 3

2.4.2, Nghiên cứu quan hệ gita modun chống uốn của sườn chống với ti trọng

và kích thước him,

2.4.2.1 Che tài liệu nghiên cứu,

2.4.2.2 Tính toán

2.5 Kết luận Chương 2

CHƯƠNG 3: AP DUNG CHO HAM THUY ĐIỆN VAN CHAN- YEN BA

3.1 Giới thiệu công trình

3.1.1 Vị trí công trình [12]

33 3 34 43 45

45

45

3.1.2 Che thông số chính.

3.1.3 Quy mô các hạng mục công trình

3.2 Các thông số tính toán đường him.

3.2.1 Các thông số chính của him dẫn nước [12]

3.2.2 Mô tà địa chất khu vực đứt g8y (11)

3.2.3 Các chỉ ti cơ ý của đất đá khu vực đứt gãy

3.3 Giải pháp dio him qua đoạn có địa chất xấu

3.3.1 Tính toán sườn chống tạm thời

3.3.2 Biện pháp dio him qua ving đất yếu

34 Tính oán kế cấu lớp lôi ho đoạn him có địa chất âu

34.1 Cle trường hợp tính toán

3.42 Các lực tác dng lên võ him tạ khu vực đất gy

34.3 Sơ đồ lực tác dung ti khu vue đứt gy

3⁄44 Các mô hình tinh toán

Hướng tiếp tục nghiên cứu

TÀI LIỆU THAM KHAO

PHỤ LUC TÍNH TOÁN

45 47 49

50

50

5s 5s 5 56 9 39 39 d0 6 6 6 6 66 o

“

“ T0 70 m

73

DANH MỤC CÁC HÌNH ANHHình 1.1 Gia cố dang treo 10

Hình 1.2 Gia cố dang chống, "

Hình 1.3 Gia cố sử dụng neo vượt trước 12Hình 1.4 Gia cổ sử dụng giàn ống BHình 1.5 Gia cổ sử dung ông thép phut vita xi ming vượt trước, 14 Hình 1.6 Sơ đỗ vòm khép kin (6] 15 Hình 1.7 Sơ đồ tính toán vom khép kín [6] 15Hình 1.8 Sơ đỏ lớp lót đường him mặt cắt tròn [6] 16

dang của vòng tròn dưới tác dung cia ti trong thẳng đứng phân luc tác dung vào vòng tron (©) [6] 7Hình 1.10 a) Mat cắt đường him trong môi trường đá không đồng nhất 18

Hình 1.11 Sơ đồ miễn tinh toán phương pháp phin từ biên, 20

"Hình 2.1: Sơ đồ tính áp lực nồi đá [6] 28Hình 2.2 Sơ đỗ tinh và ải trong tác dụng lên vì chống 32inh 2.3 Vị trí nghiền cứu xuất nội lực 35Hình 2.4 Dường quan hệ giữa modun chống uốn của mặt cắt với tải trọng và láchthước him ứng với L=0 ấm 37Hình 2.5 Dường quan hệ giữa modun chống uốn của mặt cắt với tải trọng và kíchthước him ứng với L,=0,7m

2.6 Đường quan bi

thước him ứng với Lạ

Hình 2.7 Quan hệ W.z fy, By khi Le

ita modun chống tốn của mặt cắt với tải trọng và om.

Hình 2.8 Quan hệ W,- L<, By khi f, 42 Hình 3.1 Biện pháp thi công đào him qua dit gay 31

Hình 3.2 Mặt cắt ngang him khi đảo và gia cổ nữa trên 37

Hình 3.3 Mặt cắt ngang him khi hoàn thiện gia cổ 58Hình 3.4 Mặt cắt ngang him sau khi đỗ bê tông áo him, sHình 3.5 Mô hình mặt cắt ngang him khi không có sườn chống “Hình 3.6 Mô hình mặt cắt ngang him khi không có sườn chống “

DANH MỤC CAC BANG BIÊU

Bang 1.1 Các nha máy thủy điện đường dẫn 6Bảng 22 Hệ số kiến cổ của các loại đắt đá 6] mBảng 24 Bảng chỉ tiêu cơ lý của đắt đá nghiên cứu 6] a4

Bang 2.5 Bảng tính quan hệ giữa modun chống uốn của sườn chống với tải trọng và.

kích thước ham ứng với các Le=0,5m 36

Bảng 2.6 Bảng tinh quan hệ giữa modun cỉ của sườn ching với ti trong và kích thước him ứng với các Le-0,7m 3 Bảng 2.7 Bảng tinh quan hệ giữa modun chống uén của sườn chống với ti trong và kích thước him ứng với các Le=1,0m 40

Bảng 3.1 Các thông số chính [12] 46

Bang 3.2 Quy mô các hang mục công trình [12] 4S

Bảng 3.3 Bảng thông kế các đặc trưng khe nút him chính Kml+140- Km14+300 [11] 51Bảng 3.4 Bảng tính giá tỉ RMR [II] s

Bảng 3.6 Các chỉ tiêu cơ lý cia dit i khu vục đít ely [12] 5

Bang 3.7 Thành phần lực tác dụng lên vỏ ham 60Bảng 3.8 Kết quả tinh toin kết cầu or

MỞ DAU

1 TÍNH CAP THIẾT CUA DE TÀI

“Trong thời gian qua, xây dung thuỷ lợi - thuỷ điện đã phát triển mạnh mẽ và mang lại những thành quả to lớn trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, Hing

loạt dự án thuỷ lợi, thuỷ điện lớn nhỏ được thực hiện cho các mục đích phát điện, tưới

tiêu, cắp nước dan dụng, công nghiệp, cải tạo môi trường và phòng chống thiên tai,

ốp phần phát triển đất nước và cải thiện đời sông nhãn dân.

Đường hằm thủy công là một trong những hạng mục quan trọng của hệ thống công

trình thủy lợi, thủy điện Nhiệm vụ của đường him chủ yếu là ly nước, dẫn nước từ

hỗ chứa, sông ngòi cho mục dich tưới, phát điện, cắp nước din dụng, công nghigpBên cạnh đó, đường him thủy công côn có nhiệm vụ tháo lũ từ hỒ chứa, dẫn đồng thicông, tháo nước cho trạm thủy điện ngầm Đường him thủy công thường được xây.cưng ngằm dưới đất nên chúng cổ đặc điểm chung la chịu tác dung của áp lực đắt đánước ngằm từ phía ngoài, thường xuyên chịu tác động của nước tir phía trong.

6 nước ta cũng như trên thể giới đã tiến hành xây dựng và đưa vio khai thác nhiều

đường him thủy công trên các hệ thống thủy điện, thủy nông, cấp thoát nước, Việcxây dựng đường him thủy công rất phức tạp, không phải đường him nào cũng đượcxây dựng trên nền đá t mà chúng côn phải di qua những vùng có địa chất xấu, vùng,dite gãy có đới phá hủy lớa Trong thực tế thi công đường him, nếu đào qua vùng đắttốt và đồng nhất thì có thé hoàn chỉnh công tác dio trước và xây đụng lớp lót hoàn

chỉnh sau Khi d6 lớp lót là kết cấu chống đỡ lâu dai Còn khi dio him gặp phải các.

đối đã yêu thi bắt buộc phái cố kết cầu chống đỡ tạm thời để him không bi sập vàsông việc dio him được an toàn Loại kết cầu chẳng đỡ tạm này thường là khung chịulực, chưa đảm nhiệm chức năng giảm độ nhám và cách nước dé bảo vệ khối đá xung

<quanh him, Sau khi dio xong một đoạn him có chiễu đãi nhất định mới xây đựng lớp

lót lau dai với đủ các chức năng chống đỡ giảm độ nhám và ngăn cách môi trường

nước bên trong với khối đá bên ngoài Lớp lót lâu dai được tính toán với đầy đủ cáclực trong quá trình làm việc của him Khi tính toán chịu lực của lớp này cin phải xét

sự tham gia chịu lực của khung chống đỡ tạm thời đã dựng trong khi đảo.

1

yếu là nhu cầu cấp thiế

đu tỉnh tin kết cầu chống đỡ tạm thờ và lâu dài khi đảo him qua ving đắt

nhằm giảm thời gian tỉ công dio và gia cố đường him, an

toàn trong quá trình thi công cũng như vận hành, tiết kiệm chỉ phí xây dựng công

trình

II MỤC DICH CUA ĐÈ TÀI

Xác định biện pháp đào him, chống đỡ tạm thời và tính toán kết cấu chống đỡ tạm

thời để đảm bảo an toàn khi đào him qua vùng đất yêu

Tinh toán kết cấu gia cổ lâu dài đường him qua vùng đất yếu có xét đến sự làm việc

của kết sấu chống đỡ lạm thời

‘Duara biện pháp gi cố, biện pháp th công khi xây dựng công trình

n- Tỉnh Yên Bái

‘Tinh toán áp dụng cho him thủy điện Văn CI

IIL CÁCH TIẾP CAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Cách tiếp cận

Từ thực tế: Các đường him thực tế đã và đang thi công gặp phải đút gây có đới phá

hủy vừa và lớn.

‘Tir các điều kiện kỹ thuật: Công trình phải đảm bảo điều kiện bền, én định trong quá

trình thi công và trong vận hảnh.

2 Phương pháp nghiên cứu.

Kế thừa các nghiên cứu trước đỏ đã có.

‘Thu thập tả liệu từ công tinh thực

Bổ tr, sinh toán kết cấu mặt cắt him điển hình từ đó đề ra giải pháp thi công trong quá

trình xây dựng công trình.

Ứng dung cho công tình thực tế

IV KET QUA ĐẠT ĐƯỢC

Tổng quan về thiết kế và thi công đường him thủy công

Nghiên cứu tổng quit về hình dạng kết cấu biện pháp gia có, biện pháp thi côngđường him thủy công khi gặp phải các đứt gay địa chất lớn (xây dựng được biểu đồtổng hợp xe định môđun chẳng uỗn của thép hình làm khung chống phụ thuộc vàocác yếu tổ khác nhau).

‘Tinh toán cho đoạn him đi qua đứt gay ham thủy điện Văn Chan- tỉnh Yên Bái, xác

pháp thi công đảo him, tính toán xá định kích thước khung chống vàđịnh được

kết cfu lớp lớt lâu dai của đường him dim bảo điều kiện an toàn và kinh tế

'CHƯƠNG 1: TONG QUAN VỀ XÂY DỰNG DUONG HAM THỦY CÔNG1-1 Tình hình xây dựng đường him thủy công ở Việt Nam.

Vào những năm 700 trước công nguyên một đường hằm dẫn nước đã được xây đựng ởđảo Samosaite Hy Lạp Hầu hết các đường him cổ xưa được xây dụng trên nén đácứng, có dạng vòm như các hang động tự nhiên, không cần vỏ chống dd, Thi công.bằng công cụ hô sơ như xà beng, chöong và phương pháp nhiệt đơn giản: đốt nồngsương ham, sau đó làm lạnh him bằng nước Vào cuối thời Trung Cổ phương pháp thisông đã được tin bộ hơn bằng khoan tay và thuốc nỗ Việc phất minh ra thuốc nổDinamite (1866) cùng với việc áp dung máy khoan đập xoay đã tạo nên bước ngoặt cho xây đựng công trình ngằm cũng như xây dựng các đường him thủy công Vật liệu

võ him chủ yếu là đã hộc vữa vôi hoặc vữa xi măng Mãi đến những năm 70 của thể

ki 20 bé tông mới trở thành vật liệu chủ yếu trong xây dựng công trình ngầm

“Trên thể giới nh đến thập ki 70 những nhà máy thủy điện có đường hm dẫn nước có thể ké đến hàng nghìn, chỉ tính riềng Liên Xô đã xây dựng hơn 30 nhà máy thủy điện.

đến thời ki đó

“Tổng chiều dài các đường him thủy công:

trên 170km,

lä xây dựng ở Liên Xô.

© Việt Nam, sự phát triển của thủy lợi, thủy điện đã thúc diy xây dựng đường himtrong hơn một thập ki gin dây, đặc biệt là các công trình thủy điện Đối với các khu

nên rất thuận lợi và

"vực miễn núi có địa hình đốc hẹp, địa chất nền chủ yếu là đá.

hợp ý khi bổ tí đường him dẫn nước trên tuyển năng lượng đễ tạo cột nước áp lựccao cho nhà máy

Nhà máy thủy điện Hòa Binh được khởi công xây dụng 1979 khánh thành vào nim

1984 vớ 8 tổ máy, công sult 1920MW Tổ hợp các công tinh ngằm trong nhà máylên ới 14200m him dẫn nước gồm 8 đường him với đường kính Dem, 3 hằm xaước tổ máy và hệ thẳng him thông gió, him cáp điện, him phục vụ thi công

Đến nay trên cả nước có rit nhiễu các nhà máy thủy điện được xây dựng, trong số đó

nhiều nhà máy thủy điện được nêu trong Bảng 1.1 đã sử dựng đường him lim đườnghằmdẫn nước từ hỗ chứa về nhà máy

Bang 1.1 Các nhà máy thủy điện đường dẫn.

TH Baontim | eg CHỢ te | ae

7 Quảng Trị Quảng Trị 70 5.6 30

9 Sérépok Đắk Lik 220 2x0.6 8.0

13 BuốnKuốp Dik Lik 280 | 2x437 70

14 Hugi Quảng Sơn La 540 42 T5

15 Sông Bung2 Quảng Nam 100 10 42

17 | Dak Mil Quảng Nam 250 100 50

18 Bắc Binh Binh Thuận 33, 2.50, 45

20 Văn Chan 'Yên Bái S7 35 5.0

Cá ng trình thủy lợi lớn ở nước ta cũng sử dụng đường him thủy công để dẫn nước

về ha lưu, công trình dẫn dòng như công trình thủy lợi Cửa Đạt Thanh Hóa, dự án

thủy lợi Ngắn Trươi- Hà Tinh (B=10m, dài LE240m).

1.2 Các vấn đề gặp phải khi xây dựng đường hầm qua đoạn có địa chất xấu.

“Các đường him thủy công thưởng được dio xuyên qua núi, di qua nh àu vũng địa chất

khác nhau Địa chất công trình có ý nghĩa quan trọng quyết định đến việc chọn tuyển,

vị trí đặt công trình và kết cầu của nó Ngoài ra địa chất công trình còn quyết định tớibiện pháp thi công, tiễn độ thi công, giá thành công trình Trong thực tế, công tác thăm

8, xác định địa et

có tính chất điểm Bên cạnh đó việc đảnh giá các chỉ tiêu tính toán thiết kế chi dựa

it của tuyến hằm không thể dọc theo cả tuyển đường him mà chỉ

trên các nd khoan được các nhà địa chất khoan từ trên đỉnh him xuống do đó việcxác định, đánh giá chính xác các khu vực có địa chit yếu gây bắt lợi cho công tình là

không đầy đủ Chính vì vậy trong quá trình thi công đào đường him có thể gặp phải

địa chất xấu ở những vị trí được đánh giá dự báo trước và cả những vị tri không được cdự báo trước.

Những vùng có địa chất xấu chủ yếu là do đứt gãy kiến tạo gây nên, tùy theo loại đútsãy mà chiều rộng đới phá hủy, mức độ phân vụn đá sẽ khác nhau Chính đới phá hủy.

này sẽ là nguyên nhân gây mắt ôn định về lún, ạt trượt, thắm cho công tình Đứt gãy

kiến tạo gây rủi ro cho đường him nhiễu nl và cũng gây tôn thất nhiều nhất, kể cảtính mạng của con người Do tiêu chuỗn khảo sát không yêu cầu phải xác định chínhxác vị tí, hướng và quy mô của đút gãy, vì vậy Khi đào đường him đứt gấy có thểđược bắt gặp một cách bit ngờ mà không có giải pháp đối phó trước, khi đồ sẽ xảy rasụt nóc đường him, các vụn đá cùng nước ap vào đường him đột ngột, công nhânkhông phản ứng kip có th bị và lắp Sự cổ sut née đường him của công tình thủy

điện Buôn Kuốp đã xảy ra như vậy và đã làm chết 2 công nhân, công trình thủy điện

Da Dâng cũng đã làm 12 công nhân bị mắc ket Hạng mục đường him của công tình,thủy điện Van Chin, Bản Céc, Hương Sơn cũng đã gây chim tién độ, chỉ phí đ xử

ý đoạn đứt gãy là rắt lớn

Phuong pháp thi công đào ham chủ yếu là bằng phương pháp khoan nổ, đối với đườnghim nằm trong vùng có địa chất xấu thì có thé sử dung máy đào, khoan tay những

7

vị tí này khối đá yếu, đối kh là đt (him thủy điện Văn Chấn: Yên Bái) thì khi thicông luôn đôi hỏi phải có biện pháp chống đỡ kịp thời, phương pháp chống đỡ tamthời có ý nghĩa quyết định đến việc thành công của đào him Ngoài không gian thicông đảo hạn chế, chỉ cô mặt công tie là của vào và cửa ra thì phương pháp dio himqua ving có địa chất xấu edn có những máy móc thiết bị chuyên nghiệp riêng như máykhoan, máy phụt vữa xi mang, mấy dio, may xúc Việc iên hệ giữa gương đào với

các xí nghiệp bên ngoài chỉ thông qua cửa him, quãng đường dài nên rit khó tăng

dếthiết bị và nhân lục pháp thi công dio himđộ thi công luôn bj kéo dài Biqua vũng đắt yếu thường khác với đào toàn tuyển, dẫn đến việc ổ chức thi công phải

thay đổi về bổ trí hiện trường, tién độ, kế hoạch, quản lý kỹ thuật Việc thi công qua

đoạn có địa chất xấu thường được phân ra thành từng khu, nên trước khi tiến hành xử

lý khu tiếp theo thi phải có thời gian chờ để địa chất khu đó ổn định nên sẽ mắt nhiều

thời gian.

Đối với các công trình thủy điện thi tiến độ thi công đường hầm có liên hệ mật thiết

với tiễn độ thi công toàn hệ thống công trình thủy điện Việc thi công đường him phải

được hoàn thành trước khi xây dựng xong công tình đầu mỗi để làm sao việc tíchnước cho hồ chứa càng sớm càng tốt Khi đó việc kéo dai thời gian thi công him do.gặp phải địa chất xấu là một bit lợi lớn và ảnh hưởng đến toàn hệ thống công tỉnhthủy điện

1.3 Các nghiên cứu tính toán kết cầu, biện pháp gia cổ, thi công đường him.1.3.1 Các phương pháp thi công đào đường him.

Hiện nay trên thé giới cũng như ở Việt Nam có nhiều phương pháp thi công đảođường him khác nhau bao gồm:

~ Phương pháp khoan-nô: sử dụng máy khoan dé khoan các lỗ trên gương đảo theo sơ

dỗ thiết kế, sau đô nạp thuốc và kích nỗ để phá da Phương pháp này thích hợp khi diohim trong đá cứng.

= Phương phép THM (Tunnel Boring Machine): Chế tạo một máy dio him có dangnhư một mũi khoan có kích thước tương đương đường kính gương đào Phía trước dâychuyên là khiên đào, phía sau là các hệ thống thải vật liệu đảo, chồng đỡ vòm him, thi

công vòm him, Phương pháp này thích hợp khỉ thi công him có chiễu di lớn trong

đất đã có độ cũng vừa phải

~ Phương pháp dio trin: sử dựng máy đào để dio cic hỗ mồng hở, sau dd thi côngphần kết cấu him rồi tiến hành dip trả Đối với các him thủy điện tủ ít sử dụngphương pháp này vì các đường hm thủy điện thường nằm sâu trong nú đã

- Phương pháp dio bằng máy dio: áp dụng trong điều kiện địa chất mém yếu Sau khi

gia cổ địa ting bằng nhiều phương pháp, sử dụng máy đảo để đào him.

1.3.2 Các phương pháp gia cb, chẳng đỡ tạm thời khi đào hầm gặp phải địa chất yếu.Các phương pháp gia có, chống đỡ tạm thời khi gặp địa chất yếu trong quá trình thisông nhằm nhanh chóng không chế biển dang, đưa khối đã rang thai ồn định ngay.sau khi đảo Các biện pháp chồng đỡ tạm có thé chia thành các dạng sau:

1.32.1 Gia cổ dang tre.

Sit dụng các neo thép hướng kính kết hợp bê tông phun vay.

~ Neo: Sử dụng các loại neo có phương vuông góc với với tim tuyến him nên thường.gọi là neo hướng kính Tác dụng của neo là để nâng cao ma sát giữa các lớp đá vớinhau Khi him di qua ving địa chất có các lớp đá nằm ngang hoặc hơi nghiêng, nhóm,

neo này sẽ đi qua các lớp đá làm cho các lớp đá liên kết lại với nhau, tăng lực ma sắt

giữa các lớp di Bên cạnh đó neo còn có thể hạn ch biến dạng cho ving đi xungquanh mặt cắt him, ngăn sự suy giảm cường độ của vùng đã này, Đối với các khe hở,khe nit đưới tác dung của thép neo các mặt nứt sẽ gắn kết Ini với nhau như đã toànkhối, hình thành vùng gia cổ

ông phun vảy: Bê tông phun vảy làm kết cấu chống đờ him như một lớp damông nhưng cô tác dung tăng cường sức chẳng đỡ Khoan cắm neo hướng kính kết

hợp treo lưới thép và phun vay bê tông là biện pháp truyền thống khi gia cổ đường

him Bê tông được phun lên vỏ him bằng xy bơm chuyên dụng chủ yếu bằng khí

nén Chiều day của lớp bê tông phun phụ thuộc vào nhà thiết kế và tiểu chuẩn về phun

bê lông gia cổ Với him không có lớp lót gia cổ chính thé thì lớp bê tông phun vayvừa có the dung gia cổ vừa có ác dung giảm độ nhắm trong quá trình him làm việc

Hình 1.1 Gia cổ dang treo1.3.2.2 Gia cổ dạng chẳng.

Sử dụng các vì thép chữ I tao thành một khung ghép hoặc các loại thép hình chuyêndung khác được giẳng lại với nhau để chống giữ nhằm đảm bảo én định cho gươngđào Trong hình 1.2 là kết cấu phổ biến sử dụng thép hình chữ 1, chúng có dang conghoặc đa giác Khoảng giữa các vì thép và vì thép với đá được lấp đầy bằng bê tônghoặc phun viy xi ming dé gi cổ tam thời trong quả tinh thi công

10

Hình 1.2 Gia cổ dang chống

1.3.2.3 Gia cổ vượt trước

ất mềm yếu, nit vụn ĐỂ

“rong quả tình dio him, có thể gặp những vùng cổ dia c

công tác dio him được an toàn thì phải áp dung phương pháp gia cổ vượt trước, gồm

phương pháp khoan cắm neo vượt trước, giàn Ống, phun văn gia cổ rước

= Neo vượt trước: Sử dụng các loại neo được bố tri dọc theo chu vi dio, hợp với

inh thành một vành neo chặt trước vùng đất đá yếu

phường tuyển him một góc ứ,

Phương pháp này chỉ áp dụng cho vũng đút gly có it nước ngim, địa

trương nở yếu, thích hợp với hằm thi công vừa và nhỏ

Minh 1.3 Gia cổ sử dụng neo vượt trước.

- Giản ống: Lợi dung giá là các vòm thép, đọc theo chu vi đồng các Ống thép về phía

ương dio tạo thành giàn che, chống vùng dat đá phía trước gương đào Hệ thống giản.ống gồm các ống có chiều dai từ 10m-1Sm, Đồi với địa chất gương đảo có tính Khôngkeo kết, đất cất có thé dũng bản thép

thể phun bê tông để gia cố vùng đất xấu, Việc đóng giàn ống sẽ mắt nl

tuy nhiên sẽ giảm thi

~ Ong thép vượt trước và phun vữa bê tông vào ông thép: Đối vớ địa chất gương đào

dang đất nhão tiến hành phun vữa bê tông bit kín gương đào, sau đó dọc theo gương.dio đông cúc ông thếp (6 đầu các ông có đục 18) vỀ phia gương dio sau đô phụt vữa

bê tông thông qua các ống thép Chờ vữa xi mang đông cứng tạo thành một vùng gia.

sỗ s chiều diy nhất định Dưới sự bảo vệ cia vành gia cổ, công nhân có thể thi công

an toàn Vùng gia cỗ vừa có ác dụng gia cổ vùng đất yếu vừa có tắc dụng ngĩn channước ngằm do đó phương pháp này vừa áp dụng cho vùng đất đá mễm yếu vừa có thé4p dung có ving có nhiều mạch nước ngằm.

1.3.3 Các nghiên cứu về tink toán kết cầu lớp lát đường him.

"Mục đích của tính toán kết cấu lớp lót là xác định nội lục và phân bố ứng suất trong1p lót, từ đồ tiến hành kiểm tra điều kiện bền và bổ trí cốt thép Bài toán xác định nộilực và ứng suất trong lớp lót có thể giải bằng phương phát cơ học kết cấu, phương.phát cơ học vat rin biển dạng hay phương pháp số [6]

1.3.3.1 Phương pháp cơ học kết cấu (tinh toán vòm kn)

“rong ting đá tương đối mềm yếu thường xây lớp lot thành một khối chỉnh thé trêntoàn bộ chu vi của mặt cắt đường him (Hình 1.6) Khi xác định sơ dé tính toán choIoại này cần dựa vào trình tự thí công lớp lốt Nếu thi công một lúc toàn bộ lớp lettheo chu vi mặt cắt đường ham thì sơ đồ tính toán sẽ là một kết cấu khép kin (vòm.kin) trên nền đàn hỗi (Hình 1.7), Về thực chất, kết cấu này gồm một vòm cao và mộtvòm ngược ở đáy ghép lại mà thành Nếu thi công phần vòm cao phía trên trước mộtthời gian sau mới thi công phần vim ở đáy thi trọng lượng bản thân lớp lót và áp lực

4

đã núi (nhất là áp lực đã núi sinh ra trong khoảng gia hai lần thi công vòm định và

vom day) sẽ do vòm cao phía trên chịu, lúc đó vom phía rên tính theo kết cấu vòm

‘cao Nếu biện pháp thi công dim bảo vòm trên và vòm đáy cùng làm việc thì dưới tácdụng của các lực khác như áp lực nước bên trong và ngoài đường him, lớp lt sẽ đượctính theo kết cầu khép kin trên nền din hồi

Hình L6 So đồ vòm khép kin [6] Hình L7 Sơ ồ tính toán vòm khép kín 6]Khi tính toán kết cấu vòm kin thường phân làm hai phần: phẳn trên tính toán như mộtvỏm cao, phần dưới là một vòm cong ngược (Hình L7)

Tinh toán phần vòm cao như phương pháp đã nêu ở trên nhưng biến vị góc chân vim

do các ngoại lực gây ra (By) và biến vị góc ở chân vòm do mô men đơn vị gây ra (By)

sẵn phải xét đến ảnh hưởng của vm đầy

‘Vom đáy được coi như một dim rên nền đàn hồi, khi vòm đây tương đổi thấp, tỷ số

ới chỉ

giữa chiều cao vòm ví u rộng chân vim (vòm đáy) khoảng 1/10, thì có thể coi

‘vom đáy như dim thẳng để tinh toán.

Phuong pháp nảy có khối lượng tính toán rit lớn G.G Zurabép và O.E, Bugaéva đã.lập bảng cho những mặt cất có kích thước tiêu chuẩn để giảm bớt khối lượng tínhtoán.

1.3.3.2 Phương pháp cơ học vit rin biển dang.

Nhóm các phương pháp này dựa trên lời giải của lý thuyết din hồi, déo và từ biển với

nửa không gian hay nửa mặt phẳng có lỗ khoét hình tròn hay hình có biên phức tạp

hơn, có đường biên tự do hoặc có các vòng liên kết với chiều day không đổi.

Phuong pháp này dựa trên các nghiên cúu của B.G.Galerkin, G.N.Xavin, GB.

Côlôxôp, N.I Muxkhelisvili, X.G Lekhnhixki

Để tính toán lớp lot đường him có áp mặt cắt tròn, thường sử dụng sơ đỗ hình xuyén

gắn kết với lỗ khoét hình tròn đặt trong môi trường đản hồi vô hạn, hoặc là lời giải của

lý thuyết din hồi cho hình trụ thành dày chịu tác dung của áp lực bên trong và bên

Hình 1.8 Sơ đỗ lớp lót đường him mặt cắt tròn [6]

Lời giải chính xác của lý thuyết in hồi không cho pháp thiết lập được các công thứctính toin khép kin đối với trường hợp tải trong phân bổ trên một phần của đường biên

(ví dụ tải trong là áp lực đá núi)

“rong trường hợp nảy cỏ th sử dung lai giả của B.P Bodrôp và L.N.Gérelic (1936) Lời giải này sử dụng nguyên lý thé năng cự tiểu cho vòng tròn trong môi trường dinhồi Giá thiết ring khi biến dạng của lớp lot về phía khối đ thì phản lực lên nổ tý lệvới biển dạng (gi thiết Vinkle), nghĩa là p=ku (hình 1.9), trong đó w - thành phầnchuyển vị theo hướng ban kính tại một điểm bat kỳ; t - thành phần chuyển vị hướngtiếp tuyển Bỏ qua biển dang do các lực ngang và thẳng góc gây ra, quan hệ giữa các

thành phần chuyển vị có thể viết dưới dang:

Judo đá)

“Tính ding din của biểu thức này có thể được chứng minh khi xem xét điều kiện cân

bằng phân tổ lớp lot abed (hình 1.96) khi biển dạng.

Hình 1.9 Sơ đồ biến dang của ving tr dưới tie đụng của ải trọng thẳng đứng phân

bố đều (a,b) và sơ đồ lực tác dụng vào vòng tròn (c).|6]

1.3.3.3 Phương pháp sổ trong tink ton lớp it đường hm

Phương pháp số rong tính toán lớp lót đường him có thể được sử dụng ở các cấp độkhác nhau

~ Tính toán lớp lót cùng với đất đá xung quanh như một không gian vô hạn (hình1.10)

~ Tinh toán lớp lót như một khung kin với các ngoại lực đã biết Dé xác định nội lực

và ứng suất trong lớp lt có thé áp dụng các phương pháp khác nhau: Phương pháp,

phần tử hữu hạn, phương pháp phần tử biên

a Phuong pháp phần ti hầu hạn (PTHH)

"Nguyên tắc và trình tự giải bài toán kết cấu đường him theo phương pháp PTHH như

~ Rời rac hóa miễn tính toán: Miễn xác định được chia thành các phản tử Trong giớihạn của sơ đồ tinh toắn có thé bao gôm các dạng phần tr khác nhau Vi dụ như sơ đỗ

tính toán cho đường him và khỏi đá bao quanh (hình 1.104) được chia thành các phần

từ phẳng hình tứ giác và tam giác (hình 1.106) Số lượng và dạng phần tử sử dung

1

được xác định bởi mục đích tính toán và yêu cầu độ chính xác của kết quả, cũng như

khả năng có thể - dung lượng bộ nh, năng lực của hệ thống tính toán, các tham số của

chương trình máy tinh sẽ được sử dụng cho tính toán Cần chú ý là việc chia miễn xét

thành các phin tử chỉ là biện pháp tính toán mà thường thì không mang ý nghĩa vật lý

nào,

Hình 1.10 a) Mặt cắt đường him trong môi trường đá không đồng nhất

b) Sơ đỗ lưới phin tử [6]

- Lựa chọn các him nội suy: Trong giai đoạn này edn xác định các nút của sơ đồ tính

toán và cho các hàm xác định sự phân bố các biển chưa biết trong giới hạn của phân

tố, Thường các him nội suy được cho dưới dạng da thức bởi vi việc ấy đạo hàm vàtích phân các ham đa thức là tương đối dễ dàng Bậc của đa thức được chọn phụ thuộc

lượng nút trong phần tit vi yêu cẫu đặt ra đối với quy luật phân bổ của cúc biến

số trên toàn phần từ

~ Xúc định tính chất của các phần tử: Sau khi đề xuất mô hình phần từ hữu hạn của đốitượng xt, có thể sĩ dung một ong các nguyên tắc nêu trên để xác định biểu thức mô

tả mỗi phần tử Các biểu thức này được viết dưới dạng ma trận

- Lip rip hệ các phần tứ: Để thực hiện nh toán cần phải tập hop các phần từ riêng rẻ

vào một hệ duy nhất, Nói cách khác, các biểu thức ma trận xác định tính chất của hệ

các phần tử cần phải tạo lập quan hệ chung xác định tinh chất của hệ các phần tử Cácbiểu thức ma trận cho hệ các phần tử có củng một dạng như là một phần tử riêng rẽ,

18

nhưng cỏ bộc cao hơn, bởi vi nó chứa các số hạng cho tit cả các nút của sơ đồ tính, Ởphương pháp PTHH, các biểu thức như vậy là ma trận của hệ phương trình có sbằng số nút nhân với số biển được xác định ở mỗi nút (số bộc tự do của nút rong bàitoán cơ học kết edu), Nguyên tie tập hợp dựa trên yêu tổ là ở một nút nối ld một số

phần tử hi giá tị của dn số là duy nh với tất cả các phần từ quy về nút này Trước

khi giải hệ phương trình, người ta đưa vào d6 những thay đổi tương ứng với các điều kiện đã cho.

~ Giải hệ phương trnh: Trong kết quả tập hợp, ta nhận được hệ phương trình có số in

số lớn; sau khi giải hệ ta sẽ có các tri số tại nút của ấn số Hệ phương trình có thể làtuyển tính hay phi tuyển tùy thuộc vào dang của bài toán

- Các dang tính toán bổ sung: Sau khi giải hệ phương trình có thể thực hiện các tính

toán bổ sung để nhận được các thông số phụ thuộc vio các biển số chính Trong tínhtoán công trình, các biến số chính là trị số chuyển vị của các nút dưới tác dung của tảitrong, Ứng sult ở các phần từcó thể được xác định từ tị số các chuyển vị nút đã biết

“Trong thực tế tinh toán công trình bằng phương phập PTHH, trình tự ính tin có thểkhác chút it Công cụ tinh toán chính là chương trình máy tinh, Cúc phn mềm tính

toán sử dụng phô biển hiện nay như: SAP2000, ANSYS.

b Phương pháp phần từ biên

Phương pháp PTHH không phải là phương pháp duy nhất cho phép nhận được lời giải

gn đúng của các bài toán gặp trong thực té

Phương pháp các phương trình tích phân biên đã được ứng dụng rộng rãi trong những năm gin đây trong việc tính toán công trình trên máy tinh, Bản chất của phương phápnằm ở khái niệm bài toán biên đối với các phương trình vi phân dẫn đến phương trìnhtích phân theo biên của miễn hay một phần của nó

Đối với các bai toán cơ học môi trường liên tục; phương trình vi phân biên có dang

Ít (0),(0,P)dS(Ø) =t,(00u,(0,P)dS(0) 42)

19

Trong đó: P và Q là các điểm. lên của miễn R, Tụ, uy là (enxo bậc bái tương ứngcủa các chuyển vị pháp tuyến và tiếp tuyển do 3 tải trong đơn vị trực giao sinh ra trong

vật thé đàn hỗi và là hàm của khoảng cách giữa các điểm P, Q va hing số đàn hồi của

môi trường, là chuyển vị pháp tuyển của biên, là chuyển vị iế tuyển trên biên

Hình 1.11 Sơ đồ miền tính toán phương pháp phần tử biên

R - miền; B — biên; 1 - phần tử biên.|6]

Phương trinh (1-2) được giải bằng phương phip số, khi đó n ign tục được thaybằng N phan ti biên

+Š,(0,)AT,(0,,P,) =Ä*(0))A40,.,) (13)

Các trị số AT, và Auy và nhận được theo thông số hình học của các phân tổ và hing

số đàn hồi vật liệu phương trình cuối cùng của (1-3) quy về dạng:

AX=BY (4)trong đó: X chứa 2N hay 3N (với bài toán 3 chiều) him an va Y la các điều kiện biên

đã biết

Khác với phương pháp PTHH, ma trận của phương trình (1-4) là đầy, lời giải của nó

có thể nhận được bằng các phương pháp tiêu chuẩn

1.4 Phạm vi nghiên cứu của luận văn.

“rong luận văn này tập trang nghiên cứu việc tính toán kết cầu chống đỡ tạm thôi vàlâu dài khi đào him qua vùng đắt yêu Với trường hợp này thì mô hình hóa môi trường

20

tính toán như hình 1-10 ki không thích hợp Do đó, toán quy vé tính toán nội lực

trong hệ thanh (khung kín) khi biết các ngoại lực tác dụng Phan mềm tính toán được

‘chon tương ứng là SAP2000,

“Trong tính toán phân biệt các giai đoạn sau:

ing đỡ tạm thời trong thi công.

- Tinh toán kết cầu lớp lót làm việc lâu dài với sơ đồ

+ Có sự phối hợp chịu lực của các sườn chồng tạm thời

+ Không xét nh hường của các sườn chẳng tạm thời

1.5 Kết luận Chương 1

Đối với các đường him thủy li, thủy diện nằm trong ving đá t thì phương pháp thisông chủ yêu là khoan nổ truy thống Khi đường him gặp phải vùng có địa chất xéuthì phải sử dụng các biện pháp gia cổ, chống đỡ tạm thời để dat được rạng thi cân

bằng mới thay thể trạng thái cân bằng cũ đã bị phá hủy.

Đối với đường him đảo trong dit da yếu thi mô hình lớp lót cũng lâm việc với đất đãxung quanh là không phù hợp Do đó luận văn chọn hướng tính toán nội lực trong

"khung chéng di tạm thời va trong lớp lót lâu đài dưới tác dụng của ngoại lực đã biết

Hiện nay có nhiều phương pháp để tinh toán nội lực trong kết cấu nói chung và lớp lót

đường him nói riêng Với kết cấu khung kín có các cạnh cong như với lớp lót đường.

him thi t hop nhất là áp dung phương pháp phần tử hữu hạn, phần mềm đượcchọn để tính là SAP3000

21

2

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THI CÔNG VÀ TÍNH TOÁNKET CAU CHONG DG TẠM THOT KHI ĐÀO HAM QUA VUNG BATYEU.

2.1 Khái niệm ving đất yếu trong thi công đường him

Khi thi công đường him gặp phải một số vàng địa chất dat biệt bắt lợi cho việc thicông đường him: như hang động, vùng dat sụt, ving địa ting rời rac trong quá trìnhđảo, chống đỡ, thi công vỏ him và nhiều nguyên nhân khác có thé gây ra sat lở đất đá,

‘him biển dạng làm hỏng che chồng, kết cấu him bị nứt vỡ Sau đây là một số địa chấthay gặp khi thi công đường him

3.1.1 Hiện trựng Karst

Đây là hiện tượng đá bị hòa tan tạo thành hang động Nham thạch bị hòa tan gồm có:

đã vôi, đá hoa, thạch cao, đá muổi bị tác dụng cơ giới, hóa học của nước sinh ra vếtnức thời gian âu dai hình thành hang động, mặt đắt đá phát sinh hằm, hỗ và một sốhiện tượng lỗi lõm khác Miễn Bắc và miễn Trung nước ta có diện tích phân bố đá vôirit rng, thường hay gap hang động Khi dio him xuyên qua vùng đã hòa tan, cổ nơi

đá vỡ vụn, rất đễ sinh sụt lở, Có nơi hang động nằm dưới đường him làm cho việc xử

nước trở thành các túi

lý đáy him rt khó khăn Có nơi gặp các hang động đã chứa

nước, khi đào đến mép của chúng, nước sẽ tudn trào không ngừng vio đường him, rtkhó khăn để ngăn chặn, thậm chí làm cho mặt dat nứt vỡ, lún sụt, áp lực khối đắt đátrên núi tăng đột ngộ Có nơi sông ngằm ubn lượn quanh co phức tạp, xử lý ắt khókhăn.

211.2 Diet gay.

Dit gầy là sin phẩm của sự phá hủy kiến ụo có sự dich chuyển của đất đá tong votrái dit do chuyển động kiến tạo gây ra, Bit gay có các yếu tổ chính

~ Mặt đứt gay là mặt phá hủy, theo đó đất đá ở hai mặt sẽ dịch chuyển tương đối.

- Đường đứt gây là giao tuyến của mặt đút gay với mặt địa hình, là đường thể hiện đútgãy trên bản đỏ địa chất

- Gốc của mặt đứt gãy li góc hợp thành của mặt đút gãy với mặt phẳng nằm ngang

23

- Hưởng dich chuyển của đứt iy

- Biên độ dich chuyỂn của đứt gây là Khoảng cách xê địch của lớp đắt đá

Căn cứ theo hướng địch chuyển tương đối, phân chia ra các loại đút gãy chính: đútgãy thuận, đút gãy nghịch và đứt gay bằng Ngoài ra côn căn cứ theo mối tương quanvới các cấu trúc địa chất khác nhau, theo độ sâu vỏ trái dat dé phân chia nhiều loại đứtgãy: đất gãy dọc, đt ety cất chếo, đứt gay sâu, đt gly ria, Đút gly bằng côn được

phân biệt là đt gãy bằng quay phải, dứt gây bằng quay ri:

Quy mô của đút gãy thay đồi từ vải mét đến hàng chục, hàng ngần km Biên độ dichchuyển của lớp đá ngay trong đứt gãy cũng thay đổi từ mấy chục em đến mấy ngànmét theo chiều thẳng đứng và địch chuyển ngang tir mấy chục em tới hàng trim km

Do ảnh hưởng của sự dich chuyển, đất đá trong phạm vi đút gãy bị chèn ép, thậm chi

bị nát vụn và bị phong hóa bở rời Đa số các nghiên cứu cho thấy trong ving đứt gãy,đất đã mang các tinh chit đắt mm, thường có cầu trúc xen kẹp, cổ sức chịu tải thấp,

có tính biến dang lớn, hầu như bão hòa nước, có hệ số rng lớn, hệ số nén lún lớn, mô

én dạng thấp, hệ số sức kháng cắt không đáng kẻ

đun tông

2.1.3 Dt ut

Khi thi công dio đường him, nguyên nhân dẫn đến đất sụt có nhiều loi, có thể do

hiện tượng từ biển, hiện tượng lún do tiêu nước ngằm Nước là một nhân tổ trọng yếu

tao thành sụt lỡ Né có tác dụng làm mm hóa, xâm thực, xói mòn, hoa tan càng làm gia tăng sự mắt ổn định của khối đá và sụt lỡ Giữa đá mềm rắn xen kẽ nhau hoặcnham thạch có kẹp ting mềm yếu, dưới tác dụng của nước ngẫm, cường độ của mặt

mm yếu giảm xuống rắt nhanh, do đó phát sinh trượt dtd

3.2 Các giải pháp thi công đào him qua vàng đất yếu

2.2.1 Khoan lỗ thâm dé

Khi chuẩn bị đảo him qua vùng địa chất yếu dự kiến theo tài liệu khảo sát địa chất thìtiến hành khoan một lỗ khoan thăm dé có độ sâu khoảng 10m iến rước gương him đểbiết được chất lượng khối đã rước đó như thể nào Từ chất lượng khối đá thăm đô tatiến hành chọn biện pháp gia cố hợp lý và tiêu nước ngằm (nếu có) Trong trường hợpvùng đất yếu không được dự báo trước trong quá trình khảo sát địa chất thì trong quá

24

trình thi công khi cổ du hiệu đất đá yếu, nhà thầu phải đừng thi công tiền hành khoanthăm dò để đảm bảo được tính an toàn cao và giảm thiểu tối đa sự cổ có thể xdy ra khiđào him qua vùng dat yếu.

3.3.2 Lựa chọn biện pháp chong đỡ.

Nguyên nhân chính dẫn dn các sự cổ đ là kết cầu gia cổ không đủ khả năng chi tã làm giảm tiến độ thi công khi đào him qua vùng đất yếu Do đó việc lựa chọn biện

pháp chống đỡ tạm thời là yêu tổ quyết định đến tiến độ thi công đảo đường him, kết

sấu chống đỡ sẽ tương ứng với phương pháp đào và loi địa chất khu vực vùng đắt

"ĐỂ có được biện pháp chống đỡ hợp lý, hiệu quả cin kết hợp nhiều phương pháp tinh

toán khác nhau đó là phương pháp giải tích, phương pháp số, kinh nghiệm của nhà.

thầu th công Trong thi công dio đường him qua vũng dit yếu, vige lựa chọn biệnpháp chống đỡ hợp lý luôn đòi hỏi tính linh hoạt cao trong thi công và quán lý Bởithực tế thi công mới xác định chính xác nhất yêu cầu gia cổ của khối đã để đưa ra biệnpháp chống đỡ hợp lý, trong khi đó người quan lý chu: bị, lập kế hoạch về nhân lực,thiết bị máy móc dé giải quyết bài toán chống đỡ

2.2.3 Dự báo các ự cỗ có thé xây ra và đề rũ giải pháp

“Trong quả tình thi sông dio đường him qua vũng dit yu, mặc dit đã đưa ra các giải

pháp phòng ngừa hợp lý nhưng các sự cố vẫn có khả năng xảy ra, Do đó để làm giảm

th a sự mỡ rộng vùng ảnh hưởng của chúng cần thiết phải có các dự báo trước về một

số sự cổ thường gặp nh sụt lỡ gương đảo, su lở gương kém theo nước chiy vào, pháhủy tại mặt nền, nước chảy vào đường him, lún bé mặt tương ứng vớ từng sự cổ làcác biện pháp xử lý cụ th Từ đó có thể tiến nh th công đảo dắt đá him theo nhữngphương pháp khác nhau như đảo toàn gương, đảo nửa gương, đảo theo bậc thang.2.3 Tải trạng tic dụng lên đường hầm

2.3.1 Các tải trong và tổ hợp tải trọng

“Tắt cả các tải trọng và lực tác dụng len lớp lớt đường him có thé phân ra thình các tải

‘ong thường xuyên và tạm thời Các tải trọng tam thời lại được phân ra thành tải trọng tạm thời dài hạn, ngắn hạn và đặc biệt

25

Tải trong thường xuyên tác dung trong suốt thời gian tin tai của đường him Các tảitrọng tạm thời đặc trưng cho từng thời kỳ xây dựng hay khai thác đường him.

'Việc tính toán lớp 16t cn được tiến hành với các tổ hep tải trọng khác nhau Tổ hợp tải trọng cơ bản bao gồm các tải trong thường xuyên, các tải trọng tam thời dai hạn vàngắn han,

Tổ hợp tải trong đặc biệt bao gồm các tải trọng thường xuyên, các tải trọng tạm thôidài hạn, một số tải trọng tạm thời ngắn hạn và một tải trọng đặc biệt ( ví dụ lực dođộng dit, lực do nỗ phá , tổ hợp tải trong trong thi công, sửa chữa Ngoài các tảitrong nêu trên còn xét đến tải trọng do thiết bi máy móc thi công, nỗ phá, tải trong

phyt vữa Trong tính toán cần dự kiến các 16 hợp lực bat lợi nhất trong từng thời kỳ:

xây dựng, khai thác hay sửa chữa.

Hệ số lệch tai khi tinh toán lớp lót đường him về độ bền và ôn định (trang thái giới

hạn thứ nhấn, iy theo bảng 2.1 Khi tính toán theo trang thái giới hạn thứ hai, c

số lệch tải lấy bằng 1

Bảng 2.1 Hệ số lệch ti kh tin toán lớp lớt đường hằm [7]

sr Loại ti trọng lực tác đụng Tesh

Ap lực thing đứng của đá núi

1 | Do trọng lượng đá trong vòm cân bing 15

Do tong lượng toàn bộ đã ở ving bị ph hoại rên đường ham | 1.1 (0.9)

2 _ | Ấp lục ngang của đá núi 12408)

3 — | Trọng lượng lớp lõt 1209) 4_| Ap lực nước bên trong (có xét đến nước va) 105_| Ấp lục mạch động của nước 12

6 | Áp lực nước ngằm 1109)

7_[ Ấp lực phut vữa 120)

% | Ấp lực từ máy móc 122.3.2 Ap lực núi đã

Ap lực núi đá được tính theo phương pháp cân bằng tự nhiên do Prôtôđiacanốp đềxướng Theo dé đá núi được xem như là một thể rời quy ước, hệ số kiên cổ là fy Trị

26