Mẫu Đồ Án thiết kế công trình ga tàu điện ngầm - Đại học kiến trúc Hà Nội

Tình hình xây dựng tàu điện ngầm ở VN Công trình ga tàu điện ngầm đô thị nớc ta mới có một số dự án đang ở giai đoạn gọi vốn và thiết kế cơ sở nh Dự án xây dựng 2 tuyến tầu điện ngầm tại

trờng đại học kiến trúc hà nội

khoa xây dựng

Bộ môn xây dựng công trình ngầm đô thị

Đồ án môn học (mẫu tham khảo)

tên đề tài :

thiết kế công trình ga tàu điện ngầm

chủ trì : T.S nguyễn đức nguôn thực hiện: KS hoàng ngọc phong

hà nội- 2008

thiết kế công trình Ga tàu điện ngầm

I ý nghĩa công trình Ga tàu điện ngầm giao thông đô thị

Nền kinh tế Việt Nam, đặc biệt là Hà Nội, đã có sự tăng trởng mạnh mẽ trong thập kỷ vừa qua

Sự tăng trởng nền kinh tế này dẫn đến quá trình đô thị hoá nhanh chóng, cùng với việc gia tăngthu nhập bình quân cho ngời dân, mang đến các cơ hội việc làm lớn hơn cho ngời lao động,cũng nh trong giáo dục và khả năng tiếp cận các dịch vụ Tuy nhiên việc tăng dân số và tăngmức độ sở hữu phơng tiện, nhất là ôtô cá nhân là một đe doạ đến sự ổn định tăng trởng kinh tế

Hà Nội Lý do chính vì đờng phố trở nên đông nghịt và tắc nghẽn do xe máy và lợng ôtô cánhân tăng thêm Năng lực vận tải của đờng bộ đã đạt mức tới hạn, nhất là khu vực trung tâmthành phố và phơng tiện xe buýt thì đang phải khó khăn để giải quyết nhu cầu đi lại của ngờidân mặc dù đã có sự đầu t cho các dịch vụ vận tải

Tốc độ đô thị hoá cao dọc hành lang Đông_Tây từ Nhổn đi vào trung tâm thành phố HàNội chỉ rõ sự cần thiết đầu t cơ sở hạ tầng giao thông, đặc biệt là giao thông công cộng, phục vụcho nhu cầu đi lại ngày một tăng của ngời dân dọc theo hành lang này

Tất cả những bất cập đó, đòi hỏi cấp bách phải sử dụng không gian ngầm đô thị để giải quyếtcác vấn đệ rộng lớn của xây dựng đô thị, giao thông vận tải, các bài toán kĩ thuật và xã hội Khi

sử dụng hiệu quả không gian ngầm cho phép:

Trang 0

 Tăng cờng cấu trúc qui hoạch, kiến trúc, tiết kiệm đợc đáng kể quĩ đất đai quí giá của đôthị.

động, khu cây xanh, các vùng "không có ô tô"

thị

luồng tuyến giao thông, tạo nên các nút giao thông thuận tiện, tổ chức tốt các bến đỗ xe ô tô

II Tình hình xây dựng tàu điện ngầm ở VN

Công trình ga tàu điện ngầm đô thị nớc ta mới có một số dự án đang ở giai đoạn gọi vốn

và thiết kế cơ sở nh Dự án xây dựng 2 tuyến tầu điện ngầm tại Thành Phố Hồ Chí Minh, dự án

đờng hầm Thủ Thiên qua sông Sài Gòn, dự án tuyến xe điện vừa trên cao vừa ngầm Mai Trần Hng Đạo –Hà Nội, các dự án xây dựng bãi đỗ xe ngầm ở Hà Nội ở phố Hàng Đậu, HàngKhoai, vờn hoa Chí Linh …

Dịch-Trong tơng lai không xa chúng ta phải nghĩ tới việc xây dựng các tổ hợp công trình gatàu điện ngầm ở các thành phố lớn

Hình 1: Sự cần thiết phải xây dựng ga tàu điện ngầm tại các đô thị lớn

Hỡnh2 General planning of Hanoi capital until the year

2020

Hỡnh 3 Nhon-Hanoi railway station

- Southern Thang Long (19 km): (7) Buoi - Dong Anh - Soc Son (24 km) (8) Co Bi - Gia Lam - Kim No (26 km).

III Giới thiệu về ga tàu điện ngầm Kim Mã

1 Khu vực và địa điểm xây dựng:

Công trình ga tàu điện ngầm "ga kim mã" đợc xây dựng tại Hà Nội đợc thiết kế và xây

dựng theo định hớng hiện đại hoá và phát triển bền vững hứa hẹn sẽ là một hớng đi mới cho quihoạch và phát triển đô thị tại Việt Nam

Ga Kim Mã nằm trên tuyến Nhổn-Ga Hà Nội

Trang 2

Ministry of Transport proposed

to build 8 urban rail transport

lines, forming the main axes of

the public transport network in

Hanoi:

(1) Yen Vien - Ngoc Hoi (25

km)

(2) Ha Noi - Ha Dong (15 km)

(3) Bac Co Hanoi Station

-Voi Phuc - Nhon (16 km)

(4) Hanoi - Noi Bai Airport (25

Hình 4 Vị trí khu đất xây dựng công trình (Nhìn từ vệ tinh – Google Earth 2008) Google Earth 2008)

- Southern Thang Long (19 km): (7) Buoi - Dong Anh - Soc Son (24 km)

(8) Co Bi - Gia Lam - Kim No (26 km).

Hình5 Vị trí ga Kim Mã trên tuyến Nhổn- Gà Hà Nội

Hinh 6 Khu vực Ga Kim Mã

2 Quy mô, giải pháp kiến trúc và kỹ thuật cho công trình:

2.1 giải pháp kiến trúc:

Ga Kim Mã

+ Chiều dài ga: 130m

+ Chiều rộng: 22m/25m

Tầng 1: Không gian siêu thị Đây là một mô hình khá mới mẻ Thờng thì siêu thị nằmtrên mặt đất nhng trong kiến trúc công trình vẫn tồn tại khôn gian này Khách hàng có thể mua

đồ trực tiếp tại đây

Hơn thế, không gian này còn có chức năng nh một cầu/hầm qua đờng cho ngòi đi bộ,mang lại thuận tiện và an toàn hơn cho ngời đi bộ

Tầng 2: Bao gồm khu kĩ thuật chịu trách nhiêm cho mọi hoạt động bên trong (phòng điều

hành chung, hệ thống điện, nớc, thông gió ) và các dịch vụ dành cho hành khách nh là quầyba

Tầng 3: Khu vực ke ga Ke ga là không gian để hành khách

có thể tiếp cận trực tiếp với đoàn tàu và do đó cần phải chú ý đến

các khía cạnh về an ninh cũng nh sự tiện nghi cho hành khách

Chiều dài của ke ga đợc xác định bằng chiều dài của tàu

IV Đánh giá điều kiện địa chất- công trình

khu vực xây dựng

ty t vấn xây dựng việt nam”

Theo kết quả khảo sát ở các hố khoan thăm dò ngoài hiện trờng và thí nghiệm mẫu đất ởtrong phòng thí nghiệm, tại khu vực khảo sát địa chất công trình phục vụ cho công tác thiết kế

KTTC công trình: “ga kim Mã” cho thấy địa tầng khu vực đợc cấu tạo theo thứ tự từ trên

xuống dới đợc phân thành các lớp nh sau:

Lớp 1: Đất lấp.

Phủ khắp phạm vi khảo sát với bề dày biến đổi từ 1,2m đến 1,8m, trung bình 1,5m

Đất lấp có thành phần là cát hạt mịn xám nâu, xám tro, trạng thái rời

Lớp 2: Lớp sét xám nâu, xám xanh, dẻo mềm.

Lớp này nằm dới lớp đất lấp, và phân bố khắp phạm vi khảo sát với bề dày biến đổi từ1m đến 2,4m, trung bình 1,7m

Trang 4

Đất thuộc loại sét xám nâu, xám xanh, trạng thái dẻo mềm.

Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn SPT N/30 là 9 búa/30cm Trong lớp này đã lấy 11mẫu đất để thí nghiệm, giá trị các chỉ tiêu cơ lý nh bảng sau:

Lớp 3: Lớp sét pha xám gụ hồng, dẻo nhão.

Lớp này nằm dới lớp (2), và phân bố khắp phạm vi khảo sát với bề dày biến đổi từ 1,2m

đến 3,7m, trung bình 2,6 m

Đất thuộc loại sét pha màu xám gụ tro, xám hồng, trạng thái dẻo nhão

Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn SPT N/30 là 5 búa/30cm Trong lớp này

đã lấy 07 mẫu đất để thí nghiệm, giá trị các chỉ tiêu cơ lý nh bảng sau:

Thành phần hạt có đờng kính

Cát thuộc loại hạt mịn màu xám tro, trạng thái chặt vừa.

Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn SPT N/30 là 15 búa/30cm Trong lớp này đã lấy 09mẫu đất để thí nghiệm, giá trị các chỉ tiêu cơ lý nh bảng sau:

Trang 6

Lớp 7: Lớp cát hạt trung xám tro lẫn sạn, sỏi, chặt.

Lớp này nằm dới lớp (9), và phân bố khắp phạm vi khảo sát với bề dày biến đổi từ 0,8m

đến 3,8m, trung bình 2 m

Cát thuộc loại hạt trung màu xám tro,lẫn sỏi, sạn, trạng thái chặt

Giá trị trung bình xuyên tiêu chuẩn SPT N/30 là 8 búa/30cm Trong lớp này đã lấy 06mẫu đất để thí nghiệm, giá trị các chỉ tiêu cơ lý nh bảng sau:

Lớp 8: Lớp cuội sỏi rất chặt.

Nằm dới cùng của địa tầng khảo sát và phân bố khắp phạm vi khảo sát với bề dày lớn,cha xác định Các hố khoan ở sâu 60 m vẫn cha kết thúc lớp Từ đỉnh lớp đến độ sâu 60m, đãkhoan vào lớp với bề dày lớn nhất là 4,9m

Cuội thuộc loại cuội Thạch Anh tròn cạnh, màu xám ghi rêu, mài mòn tốt, xếp rất xítnhau

Giá trị xuyên tiêu chuẩn qua 09 lần thí nghiệm cho thấy các lần đóng đều có giá trị lớnhơn 100 nhát/30cm

Theo TCXD 45-78, cuội đạt:

V điều kiện địa chất thuỷ văn:

Phạm vi khảo sát chỉ tồn tại nớc dới đất Nớc dới đất tàng trữ chủ yếu trong các lớp (2), (3),(4),(5), (6), (7) Nguồn cung cấp cho nớc dới đất chủ yếu là nớc ma, nớc mặt thấm từ trênxuống Tại thời điểm khảo sát, mực nớc dới đất ổn định cách mặt đất chừng 1,5m

VI lựa chọn hệ kết cấu chịu lực chính cho công trình

1 Lựa chọn hệ khung bên trong công trình

Kết cấu ga tầu điện ngầm hiện nay đợc phân thành 3 loại chính: ga loại cột, loại một nhịp

và loại trụ cầu Loại một nhịp có thể có mái phẳng hoặc vòm

Các kết cấu thờng đợc làm từ BTCT lắp ghép hoặc toàn khối Giải pháp kết cấu phần sàn gatrong phần lớn các trờng hợp, quyết định giải pháp kết cấu toàn bộ các hạng mục còn lại của tổhợp công trình ga (sảnh, trạm kéo - phía dới, khoang thông gió, lò nối thông gió v.v )

Từ vị trí Ga Kim Mã là nơi tập trung đông dân c vì thế ga có thể kết hợp siêu thị phục

vụ kinh doanh hiệu quả nên trong đồ án dự kiến sử dụng ga loại cột nhiều tầng nhiều nhịp với

hệ chịu lực chính là khung bê tông cốt thép

2 Lựa chọn hệ kết cấu chắn giữ

Nguyên tắc và căn cứ lựa chọn kết cấu chắn giữ:

- An toàn tin cậy: Đáp ứng yêu cầu về cờng độ bản thân, tính ổn định và sự biến dạng,

đảm bảo an toàn cho công trình xung quanh

- Thuận lợi và đảm bảo thời gian cho thi công: Trên nguyên tắc an toàn tin cậy và kinh tếhợp lí, đáp ứng tối đa những điều kiện thuận lợi cho thi công ( bố trí chắn giữ hợp lí, thuận tiệncho việc đào đất ), rút ngắn thời gian thi công

Lựa chọn kết cấu chắn giữ

Công trình nằm trong đất tới cốt -19,2 m (Tính đến cos mặt sàn tầng ngầm 3) nên hố móngthuộc loại hố móng sâu Do đó cần lựa chọn đợc kết cấu chắn giữ phù hợp Có loại chỉ đơnthuần là kết cấu chắn giữ hố móng, khi móng thi công xong là hết tác dụng, cũng có loại thicông xong trở thành một bộ phận vĩnh cửu, tham gia chịu lực cho công trình

Kết luận:Với độ sâu công trình lớn và có công trình nổi lân cận nên ta chọn ra: Phần kết cấu chắn giữ bao xung quanh công trình là: Tờng trong đất

3 Lựa chọn hệ kết cấu sàn:

-Phân tích và lựa chọn giải pháp sàn:

Trong công trình hệ sàn có ảnh hởng rất lớn tới sự làm việc không gian của kết cấu.Việc lựa chọn phơng án sàn hợp lý là điều rất quan trọng Do vậy, cần phải có sự phân tích

đúng để lựa chọn ra phơng án phù hợp với kết cấu của công trình

Với sơ đồ là khung không gian nhiều tầng nhiều nhịp và chọn làm kết cấu chống giữ tờng chắn

-D=(0,81,4) là hệ số phụ thuộc tải trọng, chọn D=1,0

-m=(4045) là hệ số phụ thuộc loại bản, chọn m = 40

-Vậy chiều dày sơ bộ của bản là:

-D=(0,81,4) là hệ số phụ thuộc tải trọng, chọn D=1,0

-m=(4045) là hệ số phụ thuộc loại bản, chọn m = 40

-Vậy chiều dày sơ bộ của bản là:

hb= l.

D

m

-D=(0,81,4) là hệ số phụ thuộc tải trọng, chọn D=1,0

-m=(4045) là hệ số phụ thuộc loại bản, chọn m = 40

-Vậy chiều dày sơ bộ của bản là:

-D=(0,81,4) là hệ số phụ thuộc tải trọng, chọn D=1,0

-m=(4045) là hệ số phụ thuộc loại bản, chọn m = 40

-Vậy chiều dày sơ bộ của bản là:

1.2 Sơ bộ chiều dày bản mái và bản đáy

Bản mái và bản đáy cùng với tờng chắn đất tạo thành hệ kết cấu có độ ổn định cao đểchống lại những tác động bất lợi của môi trờng ngoài Do đó các kết cấu này cần đủ độ cứng,

độ bền để đồng thời tham gia chịu lực, chống thấm

-Bản mái: Căn cứ vào tải trọng tác dụng theo Bảng 1 lựa chọn sơ bộ chiều dày bản là500mm

-Bản đáy: Trong công trình ngầm bản đáy đóng vai trò quan trọng, là một thách thức vớingời thiết kế, đặc biệt với công trình đặt trong vùng địa chất phức tạp, mực nớc ngầm cao vì bản

đáy đón nhận trực tiếp những bất lợi do môi trờng gây ra: lực đẩy acsimet, đẩy trồi hố móng

Một số giải pháp cho bản đáy công trình ngầm:

- Bản BTCT phẳng thông thờng

- Dạng vòm

Với công trình cụ thể đang xét ta có các phơng án móng sau

Phơng án 1: Móng bè cọc Bản đáy dạng phẳng, độ dày t = 2000(mm)

Phơng án 2: Móng cọc + Giằng móng+ Bản đáy, độ dày t = 800(mm)

Chi tiết tính toán 2 phơng án trên trình bày trong phần Nền Móng

2 Hệ dầm

2.1 Dầm dọc:

- Chiều cao dầm chọn theo nhịp :

d d

L

h = m

.Trong đó hệ số md= 8-12 đối với dầm chính

md= 12-20 đối với dầm phụ

3 Hệ cột

Xác định sơ bộ kích thớc cột theo công thức: F= k b

N R

-Hệ số k = (1,2 1,5) tính cho cột chịu nén lệch tâm

-Hệ số k = 1 tính cho cột chịu nén đúng tâm

-Rb = 14,5(MPa) (Bêtông cột cấp độ bền chịu nén B25)

-Hệ số điều kiện làm việc của bêtông  b 0,85

Cờng độ của bêtông đa vào tính toán là: Rb= 0,85.14,5= 12,3(MPa)

Trang 12

-N1: Tải trọng tác dụng lên cột ở một tầng

N1 = n.[TLsàn + hoạt tải ]-N: Tải trọng tác dụng lên cột tại tầng dới cùng

Độ dày của lõi (vách) không nhỏ hơn 150 mm và 1/20 chiều cao tầng

Tờng chắn đất, khả năng chống thấm cần đợc quan tâm thích đáng Chiều dày tờng chắnphụ thuộc rất nhiều vào biện pháp thi công, tải trọng tác dụnglên tờng chủ yếu là áp lực đất chủ

động của đất và áp lực nớc ngầm nếu có Ngoài ra khi lựa chọn tiết diện tờng chắn cũng cầnquan tâm tới vấn đề chống đẩy nổi công trình ( Trọng lợng bản thân các cấu kiện tham gia tíchcực vào việc ngăn sự đẩy trồi công trình do lực đẩy Acsimet tác động lên bản đáy) Cũng nhviệc lựa chọn máy thi công trong quá trình thi công công trình Dựa vào phân tích kể trên chọnchiều dày lõi thang máy và tờng trong đất là :

Sàn BTCT - 2 25 1.1 50 55

Chiều dầy (m)

- Tính toán áp lực đất chủ động lên hệ t“ ờng trong đất”

Lúc này ta chỉ tính đoạn tờng có chiều sâu đến cos -19,2 Chân tờng ta coi nh tờng đợcngàm vào trong đất

Trang 14

*/ Tải trọng từ phơng tiện giao thông(siêu tải mặt đất q)

Tải trọng đờng bộ Xe tải tiêu chuẩn22TCN272-05 Bánh trớc 35 kNBánh sau 145 kN

Xe tải tiêu chuẩn

- Hoạt tải:

Theo Tiêu chuẩn 22TCN272-05 áp lực lốp bánh xe phân bố đều theo diện có dạng hìnhchữ nhật chiều rộng bánh là b2=510mm với bánh sau, b1=125mm với bánh trớc và dàia=200mm, với P2=72,5kN với bánh sau và P1=17,5kN với bánh trớc

+ áp lực của bánh sau lên mặt đất tại cos -1,5m

Các chỉ tiêu còn lại đã trình bày trong “Bảng chỉ tiêu cơ lí các lớp đất -chơng 1”

diện tích truyền tải của xe tải

Lớp đất 3 có: 2 0

2

6 36 ' tan 45 0, 628;

Các chỉ tiêu còn lại đã trình bày trong “Bảng chỉ tiêu cơ lí các lớp đất -chơng 1”

Bảng 10- Giá trị áp lực chủ động (Pa) tại các mức

Ka – Google Earth 2008) hệ số áp lực của đất chủ động: 2 0 '

c,  - lực dính kết (kPa) và góc ma sát trong của đất;

z - độ sâu từ điểm tính toán đến mặt đất lấp (m)

Trờng hợp kể đến siêu tải mặt đất (q) thì ta phải quy đổi siêu tải q thành áp lực ngangtác dụng lên tờng.P a q.K a

Sử dụng nguyên lý cộng tác dụng để vẽ biểu đồ áp lực đất lên tờng

Tính toán áp lực nớc tác dụng lên tờng chắn: p n =n.h

IX.

Tính toán kết cấu công trình

Để tính toán kết cấu công trình trớc tiên cần tính toán kết cấu tờng bao "Tờng trong đất" tronggiai đoạn thi công Sau đó kiểm tra khả năng chịu lực của tờng trong hệ khung chịu lực trongquá trình khai thác

9.1 Thiết kế tờng liên tục trong đất (tờng bao công trình):

Trong đồ án này tờng trong đất bao xung quanh công trình có vai trò chắn đất và chịutải trọng ngang do công trình, đất, nớc truyền vào

Tải trọng tác dụng lên tờng bao gồm:

-Tải ngang:

+áp lực đất chủ động

+áp lực nớc

+tải trọng từ các sàn và neo truyền vào

-Tải đứng: Không có, do đây là công trình nằm hoàn toàn dới đất

1 Lựa chọn sơ bộ kích thớc tiết diện

Chiều dày tờng chọn theo cơ sở sau:

+ Theo yêu cầu chống thấm

+ Theo giá trị mômen trong tờng Chiều cao làm việc của tờng (h0) tính theo công thức:

Với b – Google Earth 2008) chiều rộng của dải tờng cần tính toán Trong bài toán này, chọn b =

1m (theo chiều cao tờng)

+ Căn cứ vào công nghệ và phơng tiện thi công thực tế Thờng thi công cạp tờng bằnggầu ngoạm, có các kích thớc gầu: 600, 800, 1000, 1200mm

+ Chọn theo kinh nghiệm

- Việc thi công tờng liên tục trong đất đợc thực hiện tuần tự theo từng đoạn Kích thớc củatừng đoạn tờng phụ thuộc vào việc lựa chọn máy thi công Việc lựa chọn kích thớc tờng cóthể tham khảo bảng sau:

Một số loại gầu thùng của hãng Bachy

Tính toán tờng liên tục trong đất bao gồm các công việc sau:

*Kiểm tra sức chịu tải của đất nền dới chân tờng

* Kiểm tra ổn định chống trồi của hố đào

* Kiểm tra ổn định chống chảy thấm của hố đào

*Tính toán nội lực của tờng trong quá trinh thi công cũng nh trong quá trình sử dụng

*Thiết kế cốt thép cho tờng

2 Kiểm tra sức chịu tải của nền dới chân tờng.

- Việc kiểm tra sức chịu tải của đất dới chân tờng đợc

thức hiện bằng cách cắt ra 1 dải tờng có kích thớc b x h = 0,8 x

1 (m)

Tờng trong đất khi dùng làm tờng tầng hầm cho nhà cao

tầng, thì có thể hoặc không chịu tải trọng đứng

Trong trờng hợp tổng quát, thì phải đảm bảo sao cho

sức chịu tải của đất nền dới chân tờng lớn hơn tải trọng của

công trình cộng với tải trọng bản thân của bức tờng gây nên tại

ptc: áp lực tiêu chuẩn dới chân tờng, KN/m2

Ntc: Tải trọng công trình trên mỗi mét dài, KN/m

.7,1 5.7,1 17,75

tc xe

KN/m, do tờng này chịu tải phía trên do xe cộ đi lại

Gtc: Trọng lợng bản thân của mỗi mét dài tờng, KN/m

b: Bề rộng của tờng trong đất b= 800(mm);

Rtc: SCT của đất nền dới chân tờng, KN/m2

H: Chiều sâu bức tờng(m);

: Dung trọng lớp đất dới chân tờng,KN/m3

 ':Dung trọng bình quân của các lớp đất từ chân tờng đến mặt đất KN/m3

tc

c : Lực dính tiêu chuẩn của lớp đất dới chân tờng, KN/m2

a, b, d: Các thông số phụ thuộc góc ma sát trong của lớp đất dới chân tờng(tra bảng)Các thông số trên phụ thuộc vào trụ địa chất

Sau khi “Kiểm tra SCT của đất nền dới chân tờng” ta sẽ xác định đợc kích thớc sơ bộ

của tờng

Lựa chọn chiều cao của tờng là:H= 34,5(m) Chiều sâu từ chân tờng tới mặt cos 0.00 là36m

Cơ sở lựa chọn độ sâu này nh sau:

+Dựa vào trụ địa chất công trình

+Đảm bảo điều kiện chống thấm cho công trình

+Đảm bảo các điều kiện ổn định (Chịu lực và chuyển vị)

Lúc này chân tờng tựa lên lớp đất thứ 5

Cắt ra đoạn tờng có kích thớc nh sau: b x h =0,8 x 1(m) để tính toán

Ta có:

Trọng lợng bản thân của mỗi mét dài tờng,KN/m

Trang 18