ĐỒ ÁN THIẾT KẾ XÂY DỰNG HẦM DẪN DÒNG THỦY ĐIỆN CỬA ĐẠT

Dự án hồ chứa nước Cửa Đạt là công trình thuỷ lợi, nằm ở vị trí 105020 độ kinh đông, 19044 ? 20000 độ vĩ bắc thuộc huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hoá. Dự án bao gồm công trình đầu mối thuỷ lợi, công trình thuỷ điện và hệ kênh tưới. Hầm dẫn dòng là một trong những hạng mục của cụm công trình đầu mối thuỷ lợi. Do đường hầm có áp lực đi qua nhiều lớp đất đá, với các đặc điểm địa chất thuỷ văn, địa chất công trình... khác nhau. Nên công tác thiết kế kỹ thuật, thiết kế thi công có khối lượng rất lớn. Trong bản đồ án này chỉ trình bày thiết kế kĩ thuật và thiết kế thi công cho phần thân đường hầm dẫn dòng.

Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ Phần I Thiết kế kỹ thuật Chơng I Khái quát chung về công trình hầm dẫn dòng thuỷ điện Cửa Đạt 1.1.Sơ lợc về công trình. Dự án hồ chứa nớc Cửa Đạt là công trình thuỷ lợi, nằm ở vị trí 105 0 20 / độ kinh đông, 19 0 44 / 20 0 00 / độ vĩ bắc thuộc huyện Thờng Xuân, tỉnh Thanh Hoá. Dự án bao gồm công trình đầu mối thuỷ lợi, công trình thuỷ điện và hệ kênh tới. Hầm dẫn dòng là một trong những hạng mục của cụm công trình đầu mối thuỷ lợi. Do đờng hầm có áp lực đi qua nhiều lớp đất đá, với các đặc điểm địa chất thuỷ văn, địa chất công trình khác nhau. Nên công tác thiết kế kỹ thuật, thiết kế thi công có khối lợng rất lớn. Trong bản đồ án này chỉ trình bày thiết kế kĩ thuật và thiết kế thi công cho phần thân đờng hầm dẫn dòng. 1.1.1.vị trí địa lý. Hầm dẫn dòng đợc xây dựng bên vai phải đập chính, theo hớng Tây Bắc Đông Nam, tuyến tim hầm hợp với tuyến tràn xả lũ một góc 23 0 và với tuyến đập chính một góc 64 0 , cửa vào đợc bẻ góc 44 0 so với tim hầm. Toạ độ các điểm khống chế hầm đợc xác định theo 3 điểm dới đây: .Cửa vào có toạ độ X =199547.2300 Y=528603.9046 Z=+30.00 .Điểm uốn có toạ độ X =199368.7371 Y=528569.1948 Z=+29.96 .Cửa ra có toạ độ X =198799.8306 Y=528936.2783 Z=+29.18 1.1.2.Địa hình, khí hậu. *Địa hình: khu vực thiết kế chủ yếu gồm hai dạng địa hình bào mòn núi cao và địa hình tích tụ chủ yếu là bãi bồi. Vai trái ngoài phố Đạt tơng đối bằng phẳng còn lại là các đỉnh núi có cao độ trên 200m, sờn núi có độ dốc 35 0 ữ 45 0 . ở vai phải cách tuyến đập chính khoảng 1 km về hạ lu có bãi khá bằng phẳng thuận lợi cho việc bố trí mặt bằng thi công. Địa hình bên khu vực vai phải đập là vùng địa hình với các yên ngựa hẹp có cao độ 180ữ190m. Hai phía thợng hạ lu sờn núi bị kẹp bởi hai suối nhỏ từ đỉnh núi cao đổ xuống vào sông Chu, tạo lên hai thung lũng hẹp có cao độ đáy khoảng +50m. *Khí hậu: khu vực xây dựng mang đặc điểm khí hậu miền đồng bằng Bắc bộ. Qua số liệu đo đạc đợc ta thấy: +Nhiệt độ không khí: nhiệt độ trung bình tháng của các trạm đại biểu trên lu vực sông Chu có dạng một đỉnh, lớn nhất vào tháng VII và thấp nhất vào tháng I. Nhiệt độ trung bình năm tại Bái Thợng 23.4 0 C. Nhiệt độ cao nhất 41.5 0 C, thấp nhất 2.6 0 C. +Độ ẩm: trung bình năm 86%. Những tháng có độ ẩm lớn là tháng 3, 4 và 8. Những tháng đó độ ẩm thấp là 6, 7, 11 và 1. +Gió: Do ảnh hởng của địa hình, lu vực nằm lọt giữa hai dãy núi cao chạy song song theo hớng Tây Bắc - Đông Nam, chế độ gió ở đây cũng bị phân hoá rõ rệt: . mùa hè: gió mùa Tây Nam thổi tới đem theo hơi nớc nên thời tiết nóng khô. Sau khi đã trút ma phía sờn Tây lu vực, luồng không khí trở nên khô nóng, gây nên hiện tợng gió phơn tây nam vào thời kỳ tháng IV-VII. . mùa đông: gió mùa đông bắc tiến vào lu vực đã bị các dãy núi ngăn cách sông Chu với sông Mã và sông Chu với sông Cả chặn lại, nên 1 Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ khả năng ảnh hởng gió mùa đông bắc ở sông Chu ít hơn. Đây là nguyên nhân gây ra mùa đông khô lạnh và ma ít. 1.1.3.Điều kiện hạ tầng giao thông, dân c và xã hội. Khu vực xây dựng công trình nằm trên địa phận xã Xuân Mỹ, Thờng Xuân, Thanh Hoá. Là xã miền núi, dân c tha thớt, cơ sở công nghiệp, dịch vụ, trờng học, bệnh viện, điện nớc, thông tin liên lạc còn thiếu thốn, hầu nh không có. Để xây dựng công trình cơ sở hạ tầng nh hiện nay phải làm mới hoàn toàn. Về giao thông vận tải duy nhất chỉ có đờng đá dăm thâm nhập nhựa từ thành phố Thanh Hoá đến công trờng. Giao thông giữa 2 bờ chủ yếu bằng thuyền và bè mảng. 1.2.Điều kiện về địa chất, địa chất thuỷ văn. Trên cơ sở tài liệu địa chất đợc lập cho công trình thuỷ điện Cửa Đạt và tài liệu khảo sát bổ sung của công trình thuỷ lợi, các đặc điểm của vùng xây dựng công trình ngầm đợc xác định nh sau: 1) Tầng phủ: +Lớp 4A: lớp đất á sét nặng đến sét lẫn ít dăm sạn(khoảng 5ữ20). Đôi chỗ chứa tảng lăn, trạng thái cứng, nửa cứng là chủ yếu, phân bố ở sờn núi. Chiều dày lớp trung bình từ 2 ữ 5m. Nguồn gốc pha tàn tích không phân chia. +Lớp 4B: lớp đất á sét trung là chủ yếu chứa nhiều dăm sạn(khoảng 20ữ40%) đôi chỗ có tảng lăn 20ữ30cm có chỗ tới 1m, phân bố ở hai bên s- ờn núi. Trạng thái cứng vừa chặt. Chiều dày lớp trung bình từ 2 ữ 5m. Nguồn gốc pha tàn tích không phân chia. 2) Đá gốc: Cửa nhận nớc và đoạn đầu của hầm dài khoảng 400m nằm trong vùng phân bố đá granit thuộc phức hệ Bản Muồng, phần còn lại nằm trong đá phiến thạch anh thuộc hệ tầng Sông Cả. Đá phiến thạch anh có thế nằm 40ữ50 < 50 0 ữ75 0 nhng đá phân phiến rất mờ, có thể coi nh dạng khối. 3) Các đới đá phong hoá bao gồm: +Đới phong hoá hoàn toàn(5): .Lớp 5A: Sản phẩm phong hoá hoàn toàn của đá gốc khi khoan lên ở dạng đất á sét nặng đến sét lẫn khoảng 10ữ20% dăm sạn mềm bở đôi chỗ lẫn đá tảng 20ữ30cm, có chỗ lớn tới 1ữ2m, trong đới còn quan sát thấy dấu vết kết cấu của đá gốc. Đới dày trung bình 5ữ20m, có chỗ tới 40m. .Lớp 5B: Sản phẩm phong hoá hoàn toàn của đá gốc khi khoan lên ở dạng hỗn hợp á sét nhẹ-á sét trung và 35ữ40% dăm sạn, đôi chỗ chứa tảng 30ữ40cm đôi chỗ tới 1ữ2m(thờng tập trung ở khu vực đá gốc là đá Granit). Trong đới còn quan sát thấy dấu vết kết cấu ban đầu của đá gốc, lớp dày 5ữ10m. +Đới phong hoá mạnh(6): đá bị biến màu hoàn toàn so với đá tơi. Đá thờng ở dạng vỡ vụn, búa đập dễ vỡ, các mảnh vỡ vụn không sắc cạnh kém cứng chắc. Các khoáng vật flespat nhiều chỗ phong hoá gần thành đất. Tại các rãnh đào thoát nớc quan sát thấy rõ cấu trúc của đá. +Đới phong hoá vừa(7): đá tuy bị biến màu nhng còn cứng chắc, các mảnh vỡ tơng đối sắc cạnh. Đá nứt nẻ mạnh. +Đới phong hoá nhẹ(8): đá bị biến màu nhẹ, cứng chắc đến rất cứng chắc. Đá nứt nẻ yếu. +Đá tơi(9): đá rất cứng chắc. 4) Các đứt gãy phá huỷ và hệ thống khe nứt. 2 Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ Các hệ thống khe nứt bậc phần lớn có phơng Tây Bắc - Đông Nam, ít hơn có phơng á vĩ tuyến, ít gặp nhất là các hệ khe nứt có hớng ĐB-TN và á kinh tuyến. Nhìn chung thân hầm dẫn dòng hầu nh nằm trong đá tơi cứng chắc. Khu vực cửa vào nằm trong đá granit thuộc đới phong hoá nhẹ, việc mở cửa hầm không gặp khó khăn vì tầng phủ và đới phong hoá mạnh tơng đối mỏng. Riêng khu vực cửa ra phải đào sâu 15 ữ 20m trong đá phong hoá mạnh và vừa mới gặp hoàn toàn đá tơi do vị trí thiết kế mới cách vị trí khoan khảo sát khoảng 60m. 5) Mực nớc ngầm nằm khá sâu thờng đợc gặp ở đới phong hoá nhẹ, tính thấm của khối đá bao quanh hầm khá nhỏ khoảng 1 ữ 5 Lugeon, có thể thấy lợng nớc ngầm chảy vào hầm không nhiều. Theo kết quả thí nghiệm phân tích thành phần hoá học của hai mẫu nớc ngầm có tên là Bicacbonat Clorua Natri Canxi. Tính ăn mòn bê tông của các mẫu đợc đánh giá theo tiêu chuẩn việt nam về chống ăn mòn trong xây dựng TCVN 3994:1985. Kết quả đánh giá cho thấy nớc ngầm có tính ăn mòn kiềm bicacbonat trung bình đối với bê tông chắc đặc bình thờng, ăn mòn yếu đối với bê tông chắc đặc cao và không ăn mòn đối với bê tông chắc đặc đặc biệt. Tính thấm nớc: - Đới phong hoá hoàn toàn: Thấm yếu đến thấm vừa hệ số thấm dao động từ 1 ì 10 -4 ữ1 ì 10 -3 cm/s. - Đới phong hoá mạnh: Thấm vừa, hệ số thấm dao động từ 1 ì 10 -4 ữ1 ì 10 -3 cm/s, cá biệt lớn hơn. - Đới phong hoá vừa: Thấm vừa, có chỗ thấm mạnh, hệ số thấm dao động yếu từ 1 ì 10 -4 ữ6 ì 10 -2 cm/s, lợng mất nớc đơn vị dao động chủ yếu từ 0,02ữ0,8 l/ph.m. - Đới phong hoá nhẹ: Thấm yếu đến thấm vừa, lợng mất nớc đơn vị dao động chủ yếu từ 0,01ữ 0,1 l/ph.m cá biệt tới 1,0 l/ph.m. - Đá tơi: thực tế không thấm đến thấm yếu, lợng mất nớc đơn vị dao động chủ yếu từ < 0,01 đến 0,05 l/ph.m cá biệt tới 1,0 l/ph.m, tính thấm nớc th- ờng ở phạm vi đứt gẫy phá huỷ. 1.3.Đánh giá khối đá, mức độ ổn định không chống cho đờng hầm *Đánh giá: Thân hầm dẫn dòng đào qua đất đá tơng đối ổn định có điều kiện địa chất thuận lợi, hệ số kiên cố của đá f =8ữ10, mặt khác dựa vào bảng phân loại đất đá của Bieniawski nhận thấy đất đá mà hầm đào qua thuộc nhóm II, có chỉ số RMR = 61ữ80, đất đá tơng đối cứng vững và ổn định. *Mức độ ổn định của khối đá xung quanh khoảng trống ngầm có liên quan chặt chẽ tới các vấn đề lựa chọn phơng pháp thi công, lựa chọn kết cấu chống, các sơ đồ đào Vì vậy việc đánh giá mức độ ổn định khi khai đào công trình ngầm là không thể thiếu đợc. Hiện nay có rất nhiều phơng pháp đánh giá và dự báo ổn định của khối đá khi xây dựng công trình ngầm. Trên cơ sở mối quan hệ giữa thời gian ổn định và khẩu độ không chống, giáo s Bieniawski đã xây dựng sơ đồ phân loại khối đá, thể hiện trên hình 1.1. Theo sơ đồ này ta sẽ xác định đợc khoảng thời gian kể từ khi khai đào cho đến khi bắt đầu xuất hiện hiện tợng phá huỷ (hay hoá dẻo) trong khối đá ở trạng thái không có kết cấu chống. Từ đó ta có thể tính toán lựa 3 Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ chọn kết cấu chống tạm phù hợp cho công trình ngầm. Trong trờng hợp thời gian ổn định không chống của khối đá sau khi khai đào rất lớn thì việc chống tạm là không cần thiết. Đờng hầm có bán kính R = 10m, chiều cao tờng H = 4.5m, RMR = 61ữ80, từ hình 1.1 bằng phơng pháp nội suy ta có thời gian ổn định không chống cho đờng hầm là: 5.10 2 h ữ 8,4.10 3 h. Hình 1.1 Khẩu độ và thời gian ổn định không chống 1.4.Tổ hợp các công trình thuộc nhà máy thuỷ điện Cửa Đạt Tổ hợp các công trình thuộc nhà máy thuỷ điện: + Công trình đầu mối thuỷ lợi. Công trình gồm các hạng mục chủ yếu sau: . Khu đập chính gồm đập chính ngăn sông Chu, xả tràn lũ và hầm dẫn dòng. . Khu đập phụ Hón Can, đờng quản lý Hón Can-Cửa Đạt. . Khu đập phụ Dốc Cáy gồm đập phụ Dốc Cáy, hầm lấy nớc, kênh dẫn vào và ra, đờng quản lý Thờng Xuân-Dốc Cáy. + Công trình thuỷ điện: . Nhà máy thuỷ điện( số tổ máy: 2tổ; công suất 1 tổ máy: 48.5MW, dự kiến phát điện với công suất 88ữ97MW) . Hầm dẫn dòng. + Hệ thống kênh tới Mặt bằng tổng thể hầm dẫn dòng đợc thể hiện ở hình 1.2 4 Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ Chơng 2 Hình dạng kích thớc tiết diện ngang đờng hầm 2.1.Vai trò của công trình Hầm dẫn dòng thuỷ lợi-thuỷ điện Cửa Đạt có vai trò: +Dẫn dòng thi công, hoặc kết hợp dẫn dòng xả lũ với lu lợng nớc lớn nhất đi qua hầm là Q max = 94.2 m 3 /s +Đảm bảo cấp nớc liên tục cho hạ du với lu lợng tối thiểu khoảng 50m 3 /s, đáp ứng yêu cầu tới của hệ thống thuỷ nông sông Chu, cấp nớc cho thành phố Thanh Hoá và các cơ sở công nghiệp hiện có. +Tham gia dẫn dòng mùa hạn hán năm thứ 3 và thứ 4 với tần suất lũ p = 5% để cao trình đê quai thợng lu vào khoảng +45, đảm bảo cờng độ nớc lên đập tơng ứng và tiến độ thi công công trình. +Tham gia dẫn dòng mùa lũ năm thứ 3 cùng với đoạn đập chính đắp dở dài 220m ở cao trình +50, với tần suất lũ p = 5% đảm bảo mực nớc cao nhất trớc đập nằm trong khoảng 55 - 56m để việc gia cố đoạn đập tràn nớc không quá phức tạp. +Tham gia dẫn dòng mùa lũ năm thứ 4 cùng với tràn xả lũ xây dở ở cao trình +85, tần suất lũ 1%, đảm bảo mực nớc hồ trong khoảng trên dới cao độ +90 theo yêu cầu của tiến độ thi công. 2.2.Lựa chọn hình dạng tiết diện ngang đờng hầm Hầm dẫn dòng có chiều dài 789,283m từ lý trình Km 0+55.877 đến lý trình Km 0+846.23 với nhiệm vụ chính là dẫn dòng xả lũ thi công. Hình dạng tiết diện ngang đờng hầm do công ty t vấn xây dựng thuỷ lợi 1 và công ty t vấn thiết kế cầu lớn-hầm cung cấp với 5 loại mặt cắt nh hình 2.1. Với 5 loại mặt cắt này thì khối lợng công việc thi công thiết kế là rất lớn, vì vậy trong giới hạn cho phép của bản đồ án này em chỉ sử dụng một loại mặt cắt điển hình nhất đó là mặt cắt sử dụng dạng hình tròn, mặt cắt ngang đào dạng vòm móng ngựa. Ưu điểm của loại mặt cắt hình tròn: rất có lợi về khả năng chịu lực cả bên trong và bên ngoài do độ cong đều không gây ra sự tập trung ứng suất lớn, tạo ra điều kiện dòng chảy tơng đối tốt. Ngoài ra vỏ hình tròn có lợi nhất về sức cản dòng chảy so với các loại hình dạng tiết diện khác. Mặt cắt ngang sử dụng của thân hầm dẫn dòng đã chọn đảm bảo lu lợng nớc lớn nhất chảy qua hầm Q max =94.2m 3 /s, và vận tốc dòng chảy cho phép với đờng hầm thuỷ lợi V max =1,5m/s [1]. Mặt cắt ngang đào dạng vòm móng ngựa tuy gặp khó khăn khi tạo biên cho đờng hầm, tránh hiện t- ợng tập trung ứng suất, khó tạo đợc biên theo thiết kế. Nhng phơng án này lại có nhiều u điểm: khả năng ổn định của công trình cao, do tờng cong nên giảm đợc chi phí cho công tác nổ mìn, giảm đợc chi phí khối lợng đổ vỏ chống cố định Các thông số của thân hầm nh sau: chiều cao tờng: h t = 4,5m, chiều rộng đáy B=6m, bán kính vòm R = 4,5m. 2.3.Lựa chọn vỏ chống Sau mỗi tiến độ nổ, các mặt lộ của đờng hầm có thể cần đợc chống tạm thời ngay hoặc không cần chống tạm. Điều này phụ thuộc vào tính chất cơ lý của khối đá, thời gian ổn định không chống, điều kiện địa chất thuỷ văn, địa chất công trình, mức độ nứt nẻ, phong hoá của khối đá, phơng pháp khoan nổ mìn Trờng hợp khối đá có độ ổn định trung bình và lớn có biểu hịên của sự dịch chuyển hay biến dạng của biên đờng hầm là không lớn thì kết cấu chống tạm có hiệu quả nhất là neo và bê tông phun. Trờng hợp khối đá mềm yếu, thời gian ổn định không chống nhỏ, có thể gây sập lở ngay 5 Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ vào khoảng trống đờng hầm thì cần nhanh chóng có biện pháp gia cố bằng các vỏ chống có khả năng mang tải ngay nh các khung thép hình Chính vì vậy việc lựa chọn kết cấu chống giữ phù hợp với loại đất đá là rất cần thiết. Lựa chọn kết cấu chống giữ phù hợp còn làm tăng hiệu quả kinh tế. Đờng hầm thiết kế ở đây đợc đào qua đất đá có hệ số kiên cố f =8ữ10, mặt khác nh đã phân tích ở trên đất đá mà hầm đào qua thuộc nhóm II, có chỉ số RMR =61ữ 80, đất đá tơng đối cứng vững và ổn định. Đá nứt vỡ một phần có thể rơi nhng toàn bộ hầm đào ổn định, phần vòm hầm đôi khi gặp phải thớ đá nứt nẻ nhiều, biến dạng đá nhỏ và nằm trong giới hạn đàn hồi nên kết cấu chống tạm phù hợp nhất là bê tông phun+lới thép+neo. Kết cấu này có những tính chất u việt là: khả năng áp dụng rộng rãi trong cùng một đờng hầm, dễ dàng thay đổi kết cấu khi gặp điều kiện địa chất xấu. Chúng làm tăng độ bền của khối đá, đồng thời chúng cũng là một bộ phận trong kết cấu chống cố định. Kết cấu chống cố định là vỏ bê tông cốt thép liền khối đổ tại chỗ. Từ những đặc điểm trên đây ta xác định sơ bộ chiều dày vỏ chống cố định cho đờng hầm: 2.3.1.Kết cấu chống cố định Kêt cấu vỏ hầm bằng bê tông cốt thép liền khối: Theo kinh nghiệm ngời ta thờng lấy chiều dày vỏ bê tông cố định: d =(0,1ữ0,15). R (m) (1.2.1) Trong đó: d_chiều dày vỏ chống cố định R_bán kính sử dụng của đờng hầm dẫn dòng, R = 4,5m d = 0,1. 4,5 = 0,45 m chiều dày vỏ chống bê tông cốt thép d = 45cm 2.3.2.Xác định kích thớc tiết diện sử dụng của đờng hầm Tiết diện sử dụng của hầm dẫn dòng: S sd = 4 . 2 D (m) (1.2.2) Trong đó: D_đờng kính sử dụng của đờng hầm D = 9m Vậy thay số ta có: S sd = 4 9. 2 = 63,585m 2 2.3.3.Xác định kích thớc tiết diện đào của đờng hầm Chiều rộng bên ngoài vỏ chống phần thân hầm đợc xác định theo công thức: 2a = D + 2. d + 2. (m) (1.2.3) Trong đó: 2a_chiều rộng khai đào tại chân vòm _chiều dày vỏ chống tạm = 0,05m d_chiều dày vỏ chống cố định phần thân hầm d =0,45m Thay số vào công thức ta đợc 2a= 9 + 2. 0,45 + 2. 0,05 = 10m Bán kính đào tại thân hầm R d = 5m Chiều cao tờng cong xiên h t = 4,95m Phần tiết diện đào đợc giới hạn bởi các cung tròn AG, AB, GE, và các đoạn thẳng BC, CD, DE. Sơ đồ tính toán đợc thể hiện trên hình 1.3 6 Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ 2110 h 9950 H K = 25 9060 t d 2840 5000 2000 2b=6000 R 2a=10000 G E D C B A I Hình 1.3.Sơ đồ xác định tiết diện đào phần thân hầm Tỉ lệ 1:100 Chiều rộng tại mức nền hầm là: 2b = 6m Diện tích đào phần thân hầm: S d = S v + S t (m 2 ) (1.2.4) Trong đó: S v _diện tích đào phần vòm bán nguyệt, S v = 2 . 2 d R = 39,25m 2 S t _diện tích đào phần tờng, S t = 2.S AIB +S BIE + S BCDE (m 2 ) (1.2.5) Trong đó các kích thớc cần tính đã đợc ghi trong hình vẽ 2.2 S AIB = 360 2 d R = 25.5. 360 2 = 5,45m 2 S BIE = BEIH 2 1 = 06,9.11,2. 2 1 = 9,56m 2 S BCDE = DK CDBE . 2 + = 84,2. 2 606,9 + =21,38m 2 Thay các giá trị vào công thức(1.2.5) ta đợc: S t =2. 5,45 + 9,56 + 21,38 = 41,84 (m 2 ) Vậy diện tích đào của hầm là: S d = 39,25 + 41,84 = 81,09 (m 2 ) R 5 0 0 0 R 4 5 0 0 10000 9950 Hình 1.4.Kích thớc mặt cắt ngang sử dụng hầm dẫn dòng Tỉ lệ 1:100 7 Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ 2.4.Tính toán áp lực đất đá tác dụng lên thân hầm Thân hầm dẫn dòng đợc đào trong đất đá loại II, hệ số kiên cố của đá f =8ữ10. Để an toàn cho công trình, trong quá trình tính toán ta tính với f=8. áp lực phần thân hầm đựơc tính theo giả thuyết của GS.Tximbarevich. Sơ đồ tính toán áp lực thân hầm đợc thể hiện nh hình 1.5 = 68 2a P s 2 s 1 P 1 b 2b h Hình 1.5.Sơ đồ tính áp lực phần thân hầm Tỉ lệ 1:50 2.4.1.áp lực đất đá tác dụng lên nóc hầm( tính cho 1m dài hầm) áp lực đất đá P n = b 1 . (T/m) (1.2.6) Trong đó: _dung trọng của đất đá = 2,7(T/m 3 ) b 1 _chiều cao vòm phá hủy b 1 = f a 1 f_hệ số kiên cố của đất đá f = 8 a 1 _nửa chiều rộng vòm phá huỷ phía nóc a 1 = a+ h.tg 2 90 (1.2.7) a_nửa chiều rộng đào của thân hầm a = 5m h_chiều cao đờng hầm h = 9,95m _góc ma sát trong = arctg(f) = 82 0 87 / Thay số ta đợc a 1 = 5 + 9,95. tg 2 788290 0 = 5,6m Vậy chiều cao vòm phá huỷ: b 1 = 8 6,5 = 0,7m Thay các giá trị vào (1.2.6) ta đợc P n = 0,7. 2,7 = 1,89(T/m) 2.4.2.áp lực sờn hầm (Tính cho 1m dài hầm) Đoạn tờng hầm có dạng cong và xiên. Do đoạn tờng cong là không lớn vậy để thuận lợi cho việc tính toán ta coi đoạn tờng cong này là tờng xiên và tính toán áp lực sờn hầm theo giả thuyết của GS.Tximbarevich 8 Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ +áp lực sờn ngang mức nóc hầm: P s1 = . b 1 . tg 2 (45 0 - 2 ) (T/m) (1.2.8) Thay số ta đợc: P s1 = 2,7. 0,7. tg 2 (45 0 - 2 7882 0 ) = 0,07 (T/m) +áp lực sờn tại nền hầm: P s2 = . (b 1 + h). tg 2 (45 0 - 2 ). sin (T/m) (1.2.9) Trong đó: _góc nghiêng của tờng; = 68 0 Thay số ta đợc: P s2 = 2,7. (0,7 + 9,95). tg 2 (45 0 - 2 7882 0 ). sin68 0 = 0,1 (T/m) Để đơn giản trong tính toán và thi công ta chọn thành phần áp lực sờn phân bố hình chữ nhật. Vậy áp lực đất đá bên sờn là: P s = 0,1(T/m) 2.4.3.áp lực nền hầm Chiều sâu tính toán của áp lực nền tính theo công thức: x 0 = 2 90 1 2 90 ).( 4 4 1 + tg tghb =1,5. 10 -5 (m) (1.2.10 ) áp lực nền hầm: Q nền = D 0 .tg 2 90 (T/m) (1.2.11) Trong đó: D 0 = ( ) 2 90 . 2 . 2 90 2 . 2 2 2 10 0 ++ tg x tgbhx x (1.2.12) Lần lợt thay các giá trị vào (1.2.11) , (1.2.10) ta đợc Q nền =7,5.10 -7 (T/m) Vì áp lực nền rất nhỏ nên coi nh chúng không ảnh hởng đến công trình Vậy ta có sơ đồ phân bố áp lực đất đá phần thân hầm nh trên hình 1.6 9950 6000 s P =0,1(T/m) P =1,89(T/m) n P =0,1(T/m) s 10000 Hình 1.6.Sơ đồ phân bố áp lực đất đá phần thân hầm Tỉ lệ 1:50 2.5.Tính toán vỏ chống tạm cho đờng hầm Nh đã nói ở phần trên vỏ chống tạm cho thân hầm dẫn dòng là tổ hợp lới thép, neo bê tông cốt thép và bê tông phun. 2.5.1.Lới thép Lới thép đợc sử dụng nhằm tăng khả năng chịu lực của vỏ bê tông phun. Lới thép đợc coi là một lớp cốt của kết cấu hỗn hợp bê tông phun-lới 9 Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ thép. Trong trờng hợp đất đá nứt nẻ và vỡ vụn, ngoài vịêc sử dụng neo và bê tông phun thì chúng ta có thể sử dụng thêm lới thép để ngăn hiện tợng đá rơi, tách vỡ, tránh gây nguy hiểm cho ngời và thiết bị, gia cố bề mặt khối đá nằm giữa các neo và gia cố cho lớp bê tông phun. Lới thép ở đây thờng không phải tính toán cụ thể, sử dụng lới thép CQS6 (3,13kg/m 2 ) mắt lới 4x4cm, đờng kính thép là 6mm. 2.5.2. Vì neo Vì neo là một loại kết cấu chống có khả năng đảm bảo an toàn cho công tác trong gơng, vững chắc và chống đợc sụt lở của đất đá, tiết kiệm đ- ợc không gian đào, lắp đặt dễ dàng, nhanh chóng, có độ bền và tính kinh tế. Vì neo liên kết các lớp đất đá riêng lẻ, các khối đá nứt nẻ cấu trúc, cản trở quá trình biến dạng tự do của khối đá và bằng phơng pháp đó nâng cao độ ổn định cho khối đá. 2.5.2.1.Chiều dài neo Chiều dài neo xác định theo công thức: L n = b 1 + 1,5. l z + l k (m) (1.2.13) Trong đó: b 1 _chiều cao vùng phá huỷ, b 1 = 0,7 (m) l k _chiều dài phần neo nằm phía trong đờng hầm, l k = 0,2m 1,5_hệ số an toàn l z _chiều dài phần neo nằm ngoài vùng phá huỷ(chiều dài làm việc của neo), đợc xác định theo công thức sau: l z = a aa dR .4 . 0,5(m) (1.2.14) R a _độ bền kéo của thanh neo. Với cốt thép CIII thì R a = 3400KG/cm 2 d n _Đờng kính thanh neo, d n = 2,5cm a _độ bền chống trợt của cốt thép và bê tông, với bê tông M300 thì a = 25 KG/cm 2 Thay số ta đợc : l z = 25.4 5,2.3400 = 85cm = 0,85m Thay số ta đợc : L n = 0,7 + 1,5. 0,85 + 0,2 = 2,2 m. Để đảm bảo an toàn ta lấy L n = 2,5m 2.5.2.2. Khả năng mang tải của neo +Tính theo khả năng chịu kéo của cốt neo: P 1 = F c . R a (T) (1.2.15) Trong đó: F c _tiết diện cốt neo, F c = 4,91 cm 2 = 4,91. 10 -4 m 2 [2] R a _độ bền kéo của thép làm cốt neo; R a = 3400KG/cm 2 =34000T/m 2 Thay số ta đợc: P 1 = 4,91. 10 -4 . 34000 = 16,69 (T) + Tính theo điều kiện bám dính của cốt neo với bê tông: P 2 = II. d n . a . l tt (T) (1.2.16) Trong đó:d n _đờng kính thép làm neo, d n = 25.10 -3 m a _độ bền chống trợt của cốt thép với bê tông, a =250T/m 2 l tt _chiều dài tính toán của thanh neo trong chất dính kết, l z = 2,3m Thay số ta đợc: P 2 =3,14. 25. 10 -3 . 250. 2,3 = 45 (T) +Tính theo điều kiện bám dính giữa bê tông và đất đá ở thành lỗ khoan : P 3 = II. d lk . 2 . l tt (T) (1.2.17) Trong đó: 10 [...]... của máy móc, thiết bị và các công việc tới mức thấp nhất, kinh tế nhất 1.1.1.Một số sơ đồ thi công +Sơ đồ thi công nối tiếp toàn phần: với sơ đồ này đờng hầm đợc đào và chống tạm cho đến hết chiều dài theo thiết kế Sau đó mới tiến hành chống cố định cho đờng hầm Sơ đồ này áp dụng cho đờng hầm có tiết diện không lớn, chiều dài ngắn +Sơ đồ thi công nối tiếp từng phần: với sơ đồ này đờng hầm đợc phân... tiết diện (tiết diện đo lớn so với năng lực của thiết bị thi công) do vậy phải chia gơng Việc chia gơng cũng thờng bị chi phối bởi các điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn v địa cơ học Để bản đồ án này đợc gần với thực tế tại công trờng thuỷ điện Cửa Đạt em sử dụng các phơng tiện máy móc kỹ thuật đã có và đợc áp dụng thi công thực tế tại hầm dẫn dòng Cửa Đạt Bảng 2.1.Đặc tính kỹ thuật cuả máy khoan Boomer... Rn_bán kính ngoài vỏ bê tông cốt thép Rn = Rd- = 4,95m Rd_bán kính đào của hầm, Rd = 5m _chiều dày vỏ bê tông phun, = 0,05m r_bán kính trục của vỏ hầm, r = Rn d_chiều dày vỏ hầm, d = 0,45m Thay số ta đợc: a = 0,95 d = 4,725m 2 (1.2.25) 1 n= 0,06416 + E.J r Rd K d (1.2.26) 3 E.J_độ cứng vững của vỏ hầm( T/m3) E_môđun đàn hồi của vật liệu xây, E=270000 KG/cm2 J_ mômen quán tính mặt cắt ngang vỏ hầm. .. luôn đảm bảo bền Phần II Thiết kế thi công Chơng 1 Công tác đào phá đất đá và chống tạm 1.1.Sơ đồ công nghệ đào gơng và phơng tiện phá vỡ đất đá Hiện nay khi xây dựng công trình ngầm có rất nhiều phơng pháp 20 Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ phân chia các sơ đồ công nghệ thi công Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ thi công có ý nghĩa rất quan trọng trong việc nâng cao tốc độ đào hầm, giúp ta bố trí công... về thời gian lắp dựng kết cấu bảo vệ phải phù hợp với thời gian ổn định không chống Nếu khối đá có thời gian tồn tại ổn định không chống đủ lớn, hay khối đá l rất ổn định, có thể không cần thiết lắp dựng kết cấu chống tạm Tuy nhiên trong mọi trờng hợp cần thiết phải đảm bảo an ton cho con ngời Các thiết bị máy móc phải có công suất cũng nh khả năng tiếp cận đủ lớn, để đảm bảo 21 Đồ án tốt nghiệp ngành... 1.1.2.Lựa chọn sơ đồ thi công cho đờng hầm Căn cứ vào các công việc khi thi công, dựa vào khoảng lu không của đờng hầm sau khoan nổ mìn với thời gian chống tạm và chống cố định để chọn sơ đồ thi công cho đờng hầm hợp lý Đờng hầm đào qua đất đá có hệ số kiên cố f = 8 thuộc loại tốt, kích thớc tiết diện ngang của công trình lớn: Sd = 81,09m2, đờng hầm dài 789,283m, vậy ta chọn sơ đồ thi công là sơ đồ thi công... lỗ khoan neo: vị trí lỗ khoan neo bằng máy đo đạc, đánh dấu vị trí lỗ khoan neo bằng sơn sáng màu, khô nhanh Dùng máy khoan các lỗ khoan đã đánh dấu +Khoan các lỗ lắp đặt neo: sử dụng máy khoan BOOMER 352 để khoan lỗ cắm neo Các lỗ khoan neo phải đợc khoan đúng chiều dài thiết kế và vị trí đợc đánh dấu Hớng của lỗ khoan neo so với biên hầm thiết kế phải đảm bảo 90030 Các lỗ khoan neo phải đợc thổi... sử dụng máy kinh vĩ để xác định chiều cao và hớng của đờng hầm sau đó định vị tâm của đờng hầm, định vị các lỗ mìn trên gơng và phân bố các hàng lỗ mìn, các lỗ mìn hàng và lỗ mìn tạo biên đợc đánh dấu bằng sơn khác màu và sơn sáng màu Để tránh nhầm lẫn và giảm thời gian khoan ta đánh dấu vị trí theo từng hàng lỗ mìn Kiểm tra lại máy khoan, điện, nớc (máy khoan BOOMER 352 lợng nớc cung cấp khi khoan... nên lựa chọn sơ đồ thông gió đẩy, sử dụng ống gió mềm ( làm bằng vải cao su đờng kính ống gió 1,6m) Hầm dẫn dòng có chiều dài là 789,283m, tiết diện thi công lớn, lợng thuốc nổ cho mỗi chu kỳ đào bậc trên là316,3kg; tiết diện đào là 49,35m2 vậy lu lợng gió theo yêu cầu lớn (sơ đồ thông gió xem hình 2.8) Công tác tính chọn quạt gió đợc tính toán cụ thể ở phần các công tác phụ 32 Đồ án tốt nghiệp ngành... tải (phút) tt = l ng lh 0,7 0,2 + = = 0,083 (h) = 5 (phút) + vth vtng 10 15 34 Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ lh_chiều dài từ gơng đến cửa hầm, lh = 0,7 (km) lng _khoảng cách từ cửa hầm đến bãi thải, lng = 0,2 (km) vth _tốc độ di chuyển của ô tô có tải trong hầm, vth = 10 (km/h) vtng_tốc độ di chuyển của ô tô có tải ngoài hầm, v th = 15 (km/h) tkt _thời gian chuyển động của ô tô khi không có tải (phút) . có. +Tham gia dẫn dòng mùa hạn hán năm thứ 3 và thứ 4 với tần suất lũ p = 5% để cao trình đê quai thợng lu vào khoảng +45, đảm bảo cờng độ nớc lên đập tơng ứng và tiến độ thi công công trình. +Tham. (b 1 + h). tg 2 (45 0 - 2 ). sin (T/m) (1.2.9) Trong đó: _góc nghiêng của tờng; = 68 0 Thay số ta đợc: P s2 = 2,7. (0,7 + 9,95). tg 2 (45 0 - 2 7882 0 ). sin68 0 = 0,1 (T/m) Để đơn giản. 19,03 0,03 20,78 7,64 19,82 Độ lệch tâm (e) 1,54 0,03 0,37 0,001 0,385 SV: Nguyễn Thị Hoàng Minh Trang Lớp XDCTN & Mỏ K48 Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ 7,609 0,379 7,17 0,03 7,64 M