đồ án môn học thiết kế hầm giao thông

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HẦM GIAO THÔNG Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ: số thứ tự: n=22 sơ đồ mặt cắt dọc hầm: - Sơ đồ trắc dọc 6 - Loại hầm : Đường ôtô khổ K9.5 cao 5.0m với một đường bộ hành - Chiều dài tuyến hầm : L=200+5 × n = 200+5.22= 310m L 2 =0.002 × (300-n) × L=0.002 × (300-22) × 310=172.4(m) L A =22(m) L B =5(m) L 1 =L-(L 2 +L A +L B ) = 310 –(172.4+22+5)=130.6 (m) Dạng địa chất :2 Lớp phủ lớp 1 lớp 2 l A l B Loại đất đá f 3 ( / )T m γ loại đất đá f 3 ( / )T m γ 22 5 Đô lô mít 6-8 2.4 Khổ hầm K9.5 ôtô cao 5.0m, một đường bộ hành Kích thước ghi bằn mm Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 2 YÊU CẦU NỘI DUNG ĐỒ ÁN: - Lên trắc dọc của tuyến hầm, xác định được chiều dài của hầm - Thiết kế mặt cắt ngang của hầm và mặt cắt vỏ hầm ( vỏ hầm tường cong) - Tính toán loại kết cấu vỏ hầm ứng với lớp địa chất 1 - Đề xuất phương án thi công hầm. - Lựa chọn thiết bị thi công chủ yếu cho hầm ( khoan, xúc, chuyển, xây vỏ ) - Tính các thông số nổ mìn và lập hộ chiếu khoan nổ mìn cho một gương đào - Tính toán và lập hộ chiếu gia cố chống tạm - Lập biểu đồ chu kì đào YÊU CẦU BẢN VẼ THUYẾT MINH: Phần thuyết minh: - Toàn bộ nội dung trên được thể hiện trên thuyết minh bằng sơ đồ tính toán kèm theo giải thích - Các sơ đồ vẽ trên giấy thể hiện đúng tỷ lệ, kích thước Phần bản vẽ: - Trắc dọc tuyến hầm tỷ lệ ngang 1/2000(hoặc 1/5000) tỷ lệ đứng 1/1000 ( hoặc 1/500) - Sơ đồ mặt cắt ngang của hầm tỷ lệ 1/50 có bố trí các thiết bị thông gió( nếu có), thoát nước, kết cấu mặt đường - Biểu đồ nội lực (M ; N) trong kết cấu vỏ hầm Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 3 - Sơ đồ thi công hầm tỷ lệ 1/100 - Các mặt cắt ngang của sơ đồ thi công, thể hiện các công tác chủ yếu - Một hộ chiếu khoan nổ mìn - Một hộ chiếu gia cố chống tạm - Biểu đồ chu kì đào CHƯƠNG I: THIẾT KẾ TRẮC DỌC VÀ TRẮC NGANG HẦM I,THIẾT KẾ TRẮC DỌC HẦM: 1, Xác định các thông số của tuyến hầm: Tuyến đi qua hai điểm A, B có cùng cao độ tự nhiên, xuyên qua 3 lớp địa chất khác nhau, khoảng cách giữa hai điểm L AB =310m. Do hai điểm đầu và cuối cùng cao độ nên ta sẽ thiết kế hầm hai hướng dốc nhằm đảm bảo cho quá trình thoát nước thi công khi thi công hầm theo chiều xuống dốc, đảm bảo sức khoẻ của công nhân, tuy nhiên nó cũng gây khó khăn cho việc thông gió tự nhiên, tuy nhiên với tuyến hầm với chiều dài L AB = 310m thì vẫn có thể được tận dụng việc thông gió tự nhiên 2, Thiết kế trắc dọc: - độ dốc dọc trong hầm phải thoả mãn điều kiện i max ≤ 4%, i min =0.4% - Để đảm bảo cao độ giữa hai điểm đầu tuyến và cuối tuyến ta sẽ thiết kế tuyến hầm hai hướng dốc, độ dốc dọc thiết kế chọn là i=0.4% Ta có trắc dọc hầm chi tiết như hình vẽ: Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 4 II,THIẾT KẾ TRẮC NGANG HẦM: 1, Thiết kế khuôn trong của vỏ hầm: Khi chọn khuôn trong của vỏ hầm cần tuân thủ một số nguyên tắc sau: - Hình dạng trục vòm phải trơn tru, liên tục vì đường gấp khúc sẽ làm cho đường cong áp lực và trục kết cấu tách rời, gây bất lợi về mặt chịu lực cho hầm cũng như kiến trúc hầm Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 5 - Hầm núi chịu áp lực thẳng đứng là chủ yếu nên có thể chọn vòm một tâm, hoặc hai tâm có tường thẳng hay vòm 3 tâm , trong đó độ cong ở đỉnh vòm là lớn nhất, độ cong tường là nhỏ nhất. - Tường cong - Khuôn trong của vỏ hầm nên chọn đối xứng thuận lợi cho thi công - Khuôn trong của vỏ hầm phải có cự ly an toàn. Cự ly này tùy loại địa tầng có thể chọn từ 10-15cm để đề phòng trường hợp có sai số trong quá trình đào hầm - Ta có trắc ngang hầm như hình vẽ - 2, Thiết kế khuôn ngoài của vỏ hầm và bố trí đáy hầm: Cơ sở chủ yếu để chọn các kích thước cơ bản của tiết diện vỏ hầm là: Kinh nghiệm thiết kế, tham khảo tài liệu thiết kế Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 6 Phần đáy hầm bao gồm kiến trúc phần trên của tuyến đường, lát đáy hoặc là dùng vòm ngược, Trong nội dung đồ án này ta không thiết kế phần vòm ngược A. KÍCH THƯỚC HẦM VÀ SỐ LIỆU THIẾT KẾ: Do hầm tường cong nên ta sẽ không tính với lớp địa chất đá gốc với hệ số kiên cố f=6-8 mà ta sẽ tính toán với lớp địa chất xấu là lớp phủ với các thông số cơ bản sau: - Hệ số kiên cố chọn f=2 - Trọng lượng riêng của lớp đất đá 2.4 γ = 3 ( / )T m - Góc nội ma sát 0 arctg(f)=63.4 ϕ = • Bêtông mác 200 có các chỉ tiêu: - Modyun đàn hồi : E=2.4x 10 4 (MPa) - Cường độ chịu nén : R n = 9 (MPa) - Cường độ chịu kéo : R k =0.75 (MPa) Góc nội ma sát ϕ = arctangf = arctang2 = 63.5 o Vậy chiều cao vòm áp lực được tính toán thông qua sơ đồ sau: B,TÍNH TOÁN VỎ HẦM: Nguyên tắc tính toán: Tính toán cho 1m dài hầm dựa trên: - Nguyên lý cộng tác dụng - Thiết biến dạng cục bộ của Winkler Vì kết cấu tường cong trong địa tầng yếu sơ đồ tổng quát nhất để tính toán vỏ hầm là: Vòm chịu áp lực thẳng đứng, áp lực nằm ngang, kháng lực đàn hồi vuông góc với mặt ngoài của vỏ hầm và lực ma sát của nó Chia vỏ hầm thành 15 đốt chiều dài mỗi đốt được xác định bằng Autocad Ta có các đặc trưng tiết diện như hình vẽ I, TÍNH TOÁN VỎ HẦM CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG: 1.Xác định các giá trị của tải trọng chủ động: Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 7 Tải trọng chủ động tác dụng lên kết cấu bao gồm áp lực địa tầng thẳng đứng và nằm ngang, trọng lượng bản thân kết cấu (bỏ qua các tải trọng khác) a, Áp lực địa tầng thẳng đứng tác dụng lên kết cấu vỏ hầm : Do hầm được thiết kế qua núi nên áp lực địa tầng thẳng đứng sẽ được áp dụng theo nguyên lý tạo vòm Protodiakonov Với các thông số đầu vào bao gồm: Chiều rộng hang đào B= 14m. Chiều cao toàn hâm H = 8.8m Hệ số kiên cố f=2 -> Vậy chiều cao của vòm áp lực là vậy ta có 1 (45 ) 7 8.8 13.25 9.07( ) 2 o o b b h tg tg m ϕ = + × − = + × = Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 8 Chiều cao vòm áp lực 1 9.07 1 4.535( ) 2 b h m f = = = Vậy áp lực địa tầng tính toán thẳng đứng tác dụng lên kết cấu vỏ hầm là 2 1 1.5 2.4 4.535 16.326( ) e T q n h m γ = × = × × = Áp lực địa tầng nằm ngang tác dụng lên kết cấu vỏ hầm là 2 1 1 13.25 1.5 2.4 4.535 13.25 3.84( ) o o e T e n h tg tg m γ = × × × = × × × = 2 2 ( 1 ) 13.25 1.5 2.4 13.335 13.25 11.3( ) o o e T e n h h tg tg m γ = × × + × = × × × = Với e n được gọi là hệ số vượt tải của kết cấu b, Trọng lượng bản thân kết cấu: Bê tông có tỷ trọng riêng là b γ = 2.4(T/m 3 ) Mô hình hóa toán bộ kết cấu vào trong chương trình SAP2000 để tìm ra biểu đồ nội lực tác dụng lên kết cấu II. Kiểm toán tiết diện: Ta kiểm tra tất cả các tiết diện tính toán Công thức kiểm tra về điều kiện làm việc của bê tông theo lệch tâm lớn: 1.75 6 1 k gh R b d N m e d × × = × × × − Công thức kiểm tra về điều kiện làm việc của bê tông theo độ lệch tâm bé: 2 2 n gh R d N m d e × = × + × Trong đó : Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 9 1.75 là để xét đến khả năng tăng cường chịu lực của tiết diện do phát triển sự biến dạng dẻo trong d: Chiều dày của vỏ hầm tại các tiết diện b: b=1m chiều dài của hầm R k : Khả năng chịu kéo của bê tông; R k = 75T/m 2 m: Hệ số điều kiện làm việc; m=0.9 e : Độ lệch tâm, được xác định theo công thức i i i M e N = Nếu 0.225d i < e i kiểm tra theo lệch tâm lớn Nếu 0.225d i > e i kiểm tra theo lệch tâm bé Ta sẽ kiểm tra theo điều kiện N o <N gh Nếu thỏa mãn thì tiết diện đó đạt PHẦN II, TỔ CHỨC THI CÔNG HẦM I,Chọn phương pháp thi công: Chọn phương pháp thi công là khâu quan trọng quyết định tới tiến độ, chất lượng và giá thành của công trình hầm cũng như tất cả mọi công trình khác Với lớp địa chất là lớp phủ, ta áp dụng phương pháp đào bậc thang, sử dụng neo và bêtông phun, chiều dài đoạn thi công là L=310m II, Chọn thiết bị thi công: 1. Chọn thiết bị xúc bốc, vận chuyển Hầm có tiết diện lớn là S tk =92.02m 2 >50m 2 ; bề rộng hang là B=14.0m Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 10 [...]...Ta sẽ thiết kế thi công hầm theo phương pháp đào bậc thang, đào vòm trước tường sau Chọn máy xúc bốc tay vơ ΠHb − 4 có các đặc trưng thông số kỹ thuật - Kích thước hang đào tối thiểu : Rộng 4m, cao 3m Năng suất kỹ thuật :6m3/ phút Diện xúc bốc : 2.7m Đất đá trong quá trình đào được vận chuyển ra ngoài bằng ô tô MA3 − 503 có các thông số kỹ thuật sau: - Tải trọng : 7... 0.65 × 39.17 N= + + + 39.17 0.65 0.7 3.62 × 0.6 × 1.1× 1.05 = 108 Vậy số lượng lỗ mìn tính toán là 108 lỗ Số lượng lỗ mìn thu được qua tính toán được hiệu chỉnh lại cho chính xác - với sơ đồ bố trí trong gương đào Các lỗ mìn biên trong nổ mìn tạo biên được bố trí cách đều theo chu vi hang sao cho càng gần thiết kế càng tốt, ta bố trí chúng cách biên hang đào là 15 cm Khoảng cách các lỗ mìn biên a0 = 0.65... trục hầm Chiều sâu các lỗ phá : lp = l0 =1.7 (m) Chiều sâu của lỗ biên và lỗ đáy có kể đến góc nghiêng α =800 so với trục hầm là : lb = ld = l0 1.7 = = 1.71( m) sinα sin 850 3, Tính lượng thuốc nổ cần thiết cho một chu kì đào : Q = q × Stk × w = 0.65 × 53.43 × 1.5 =52.10 (kg) IV, TÍNH TOÁN GIA CỐ CHỐNG TẠM: Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 18 Biện pháp gia cố chống tạm cho nóc hang được thiết. .. 50CD4 Mssv:1182750 Page 18 Biện pháp gia cố chống tạm cho nóc hang được thiết kế trong đồ án là sử dụng phương pháp neo kết hợp với bê tông phun Loại neo được sử dụng là neo BTCT thi công bằng phương pháp đóng, dùng cốt thép AII φ 20 , vữa dùng là loại vữa xi măng cát có M200 Lỗ khoan có đường kính 36 mm nhằm mục đích liên thông sử dụng máy khoan đã dùng để khoan lỗ mìn nhằm tiết kiệm chi phí máy móc... của thùng xe: 55o Bán kính của vòng quay xe :7.5m Động cơ Diezen Công suất 180 mã lực Tốc độ chạy tối đa trong hầm là 15km/h Thời gian nâng thùng xe để đổ là 30 giây Thời gian hạ thùng xe sau khi đổ là 30 giây Trọng lượng 14 tấn 2, Chọn máy khoan: Với các thông số và các biện pháp lựa chọn thi công ở trên, kích thước hang đào không thể mở rộng quá lớn Mặt khác địa chất bên trong hầm là lớp phủ với... gương về trạng thái an toàn Tiến hành các công tác phụ III, TÍNH TOÁN VÀ LẬP HỘ CHIẾU KHOAN NỔ : 1, Chọn các thông số khoan nổ mìn : a, loại thuốc nổ: Loại thuốc nổ được chọn cho từng loại lỗ mìn : với diện tích hang đào 92.02 m2 ta tiến hành thi công theo phương pháp bậc thang dưới, công tác thi công phần trên và dưới được tiến hành đồng thời với cự ly công tác từ 25- 50 m, chọn cự ly công tác là 25... nghiêng so với trục hầm là α =700 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 17 - Các lỗ mìn phá dùng loại thuốc nổ có uy lực nổ thấp hơn thuốc Amonit N06 × B có dạng thỏi, các lỗ mìn phá được rải đều thành từng hàng theo hình dạng tiết diện hang đào Các hàng bố trí theo thứ tự từ biên vào giữa hang đào Các lỗ mìn phá có thể gồm một hàng, hai hay nhiều hàng Để tính toán trị số đường kháng nhỏ nhất W của... Sơ đồ bố trí neo : Tính khoảng cách a (m) giữa các neo theo phương ngang và phương dọc hầm; nó được xác định theo 3 điều kiện sau: Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 20 - a,Theo điều kiện tạo thành vòm đá : K ×q a1 = la − b × (la + B0 ) C Trong đó: la = l2 + l3 =5.492 +0.6 = 6.092 m Kb : Hệ số phụ thuộc tình trạng của hang và ổn định của đá; với f =2 < 5 thì Kb = 0.25 q : Cường độ tính toán... chọn t1 = 1.5 phút - Chọn loại xe ô tô MAZ – 503 có các thông số kỹ thuật sau: tải trọng : 7 tấn v1 : Dung tích thùng xe; v1 = 4 m3 kích thước : dài × rộng × cao : 5920 × 2500 × 27000 mm chiều cao thùng xe : 1950 mm góc nghiêng lớn nhất của thùng xe : 55o bán kính vòng quay xe : 7.5 m loại động cơ diezen công suất 180 HP tốc độ chạy tối đa trong hầm là 15 Km/h thời gian nâng thùng xe để chờ đổ là 30... Chiều rộng 2500 mm Chiều dài 14350 mm Bán kính quay: + Ra ngoài :7100 mm + Vào trong 4400 mm Tổng trọng lượng 27000 Kg Đường kính lỗ khoan φ 45 Diện tích mặt cắt ngang lớn nhất 90 m2 3, Trình tự thi công một chu kì đào: Được thực hiện theo các bước sau: - Xác định chính xác vị trí chính xác lỗ khoan trên gương đào Khoan lỗ mìn Nạp thuốc nổ vào lỗ khoan và gây nổ Thông gió sau khi nổ mìn Tiến hành xúc . ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HẦM GIAO THÔNG Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ: số thứ tự: n=22 sơ đồ mặt cắt dọc hầm: - Sơ đồ trắc dọc 6 - Loại hầm : Đường ôtô. dài của hầm - Thiết kế mặt cắt ngang của hầm và mặt cắt vỏ hầm ( vỏ hầm tường cong) - Tính toán loại kết cấu vỏ hầm ứng với lớp địa chất 1 - Đề xuất phương án thi công hầm. - Lựa chọn thiết bị. sẽ thiết kế tuyến hầm hai hướng dốc, độ dốc dọc thiết kế chọn là i=0.4% Ta có trắc dọc hầm chi tiết như hình vẽ: Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 4 II,THIẾT KẾ TRẮC NGANG HẦM: 1, Thiết