THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH HẦM XUYÊN NÚI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NATM

Để vượt qua các chướng ngại do địa hình có các hình thức như Cầu, Cống, Hầm…Ở nước ta các công trình hầm xuyên núi không nhiều, chủ yếu là hầm đường sắt.. Tuy vậy tại khu vựcrừng Khe Nét

LỜI CẢM ƠN

*** ***

Qua 5 năm học tập tại trường Đại học Giao Thông Vận Tải_Hà Nội em được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô, đặc biệt là các thầy cô trong Bộ môn CẦU_HẦM Đến nay em đã hoàn thành nội dung học tập theo yêu cầu của nhà trường đề ra và em đã được nhận Đề tài thiết kế Tốt nghiệp.

Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn trân thành và sâu sắc thầy giáo hướng dẫn

TRẦN ĐỨC NHIỆM và BÙI ĐỨC CHÍNH Các Thầy luôn quan tâm, hướng dẫn

em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp này.

Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong Bộ môn CẦU- HẦM đã dìu dắt

em trong suốt thời gian học tập tại trường và đã giúp đỡ em trong quá trình sưu tầm tài liệu cũng như những ý kiến đóng góp hết sức quý báu của các thầy cô trong quá trình thực hiện Đồ án.

Em đã hết sức cố gắng để thực hiện tốt Đồ án tốt nghiệp được giao và đã hoàn thành đúng tiến độ của Bộ môn.Tuy nhiên, với kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn ít, thực tế thi công không nhiều cho nên Đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy để

em được học hỏi, hiểu biết thêm.

Một lần nữa em xin cảm ơn các thầy.

Hà nội, 20/05/2010 Sinh viên

Phạm Chí Linh

LỜI NÓI ĐẦU

**** -****

Giao thông vận tải là mạch máu của cả nước Vì vậy trong quá trình công nghiệp hóa- hiện đại hoá đất nước, giao thông phải không ngừng hoàn thiện và nâng cấp nhằm đáp ứng nhu cầu đi lại và vận chuyển hàng hóa ngày càng lớn Hệ thống giao thông của nước ta phần lớn còn ở mức chất lượng thấp, nhất là ở các vùng sâu, vùng xa

Hệ thống giao thông bao gồm nhiều loại hình Để vượt qua các chướng ngại

do địa hình có các hình thức như Cầu, Cống, Hầm…Ở nước ta các công trình hầm xuyên núi không nhiều, chủ yếu là hầm đường sắt Hầm đường ôtô mới chỉ có hầm Hải Vân là hầm có chiều dài lớn

Sau 5 năm học tập tại trường, với chuyên ngành Cầu- Hầm, em đã hoàn

thành đề tài tốt nghiệp “ THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH HẦM XUYÊN NÚI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NATM”.

Đề tài gồm 4 phần: Phần 1: Giới thiệu chung

Phần 2: Thiết kế sơ bộ.

Phần 3: Thiết kế kĩ thuật.

Phần 4: Thiết kế thi công.

Với kiến thức đã có, em mong sẽ đóng góp được một phần nhỏ bé trong công cuộc xây dựng đất nước trong thời kì đổi mới

Hà nội,20/05/2010 Sinh viên

Phạm Chí Linh

MỤC LỤC

PHẦN I 7

GIỚI THIỆU CHUNG 7

2.1.8 5 Biện pháp thi công cửa hầm 53

2.1.8 6 Biện pháp tổ chức thi công 54

PHẦN III 82

THIẾT KẾ KỸTHUẬT 82

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ĐÀO HẦM NATM 83

1 1 Quá trình lịch sử phát triển của công nghệ NATM 83

1.2 Khái niệm chung về phương pháp NATM 84

1 2.1 Bảo vệ sức bền của khối đất đá: 84

1 2.2 Nhanh chóng tạo hình dáng đường hầm tròn khép kín: 84

1 2.3 Lập vỏ mỏng và dẻo : 84

1 2.4 Đo đạc thường xuyên tại chỗ: 85

1.3 Sự khác biệt và ưu nhược điểm của phương pháp NATM so với các phương pháp thi công truyền thống 85

1.3.1 Về công tác khảo sát: 85

1 3.2 Về công tác thiết kế: 86

1.3.3 Về công tác thi công: 86

CHƯƠNG II – TÍNH TOÁN KẾT CẤU 88

2.1 – TÍNH TOÁN KẾT CẤU VỎ HẦM CHO TRƯỜNG HỢP fkp=7: 88 2.2 – TÍNH TOÁN KẾT CẤU VỎ HẦM CHO TRƯỜNG HỢP fkp=5: 103 Hình 15: Biểu đồ quan hệ Áp lực - Chuyển vị 108

118 CHƯƠNG III– TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÔNG GIÓ 119

3.1 Phân tích các thành phần khí thải độc hại trong hầm trong giai đoạn khai thác: 119

3.2 Xác định lưu lượng gió sạch cần cung cấp: 122

3.3 Xác định các thông số theo sơ đồ thông gió: 125

PHẦN IV – 127

THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG 127

CHƯƠNG I – BIỆN PHÁP THI CÔNG 128

1.1 Điều kiện thi công và căn cứ lựa chọn biện pháp đào đường hang 128 1.1.1 Điều kiện thi công: 128

1.1.2 Căn cứ lựa chọn biện pháp đào đường hang 128

1.2 Biện pháp khai đào đường hang 133

1.3 Biện pháp quan trắc chuyển vị của hang đào: 134

1.4 Biện pháp đào đường hang: 135

1.5 Biện pháp chống đỡ đường hang 136

1.7 Đổ bê tông vỏ hầm 137

1.8 Thi công hệ thống rãnh 140

1.9 Thi công cửa hầm 141

1.10 Trình tự công nghệ 142

CHƯƠNG II – THIẾT KẾ THI CÔNG CHI TIẾT VÀ 144

TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 144

2.1 Dựng đường cong quan hệ áp lực - biến dạng theo tiến độ đào, biện pháp quan trắc độ hội tụ 144

2.1.1 Mục đích của công tác trắc đạc hiện trường 144

146

2.1.2 Dụng cụ đo chuyển vị của vách hang đào 146

2.2.Xác định diện tích gương đào và phân chia gương đào 147

147 2.3 Chọn thiết bị bốc xúc và vận chuyển , tổ chức dây chuyền vận chuyển đất đá thải 147

2.4 Chọn thiết bị khoan và bố trí thiết bị khoan 149

2.5 Tổ chức thi công cho các loại địa chất 150

2.5.1 Tính toán thi công cho phần địa chất tốt fkp =7 150

2.5.1.1 Tính toán cho gương trên: 150

2.5.2 Tính toán thi công cho phần địa chất fkp =5 171

2.5.2.2 Tính toán cho gương dưới: 180

2.6 Thiết kế thành phần hỗn hợp bêtông phun và biện pháp thi công bêtông phun 191

2.7 Thi công neo 192

2.8 Thiết kế ván khuôn vỏ hầm 192

2.9 Chọn thiết bị cấp vữa và đổ bêtông vỏ hầm 193

2.10 Thiết kế thông gió trong đường hầm 193

2.10.1 Lựa chọn sơ bộ sơ đồ thông gió 194

2.11 Thiết kế chiếu sáng trong đường hầm 196

2.12 Cấp và thoát nước trong thi công 196

CHƯƠNG III - TỔ CHỨC THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM 197

197 3.1 Lập dây chuyền tổ chức thi công 197

3.1.1 Chuẩn bị thi công 197

3.2 Lập kế hoạch tiến độ 200

3.3 Bố trí mặt bằng công trường 201

TÀI LIỆU THAM KHẢO 203

PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG

CHƯƠNG I – TÊN CÔNG TRÌNH, VỊ TRÍ XÂY DỰNG 1.1 TÊN CÔNG TRÌNH

Thiết kế tuyến đường hầm nằm trên tuyến đường quốc lộ Bắc Nam đi qua khuvực đèo Khe Net đi qua xã Hương Hóa - Huyện Hương Hóa - Tỉnh Quảng Bìnhđến thôn Kim Liên - xã Kim Hóa - huyện Hương Hóa - Quảng Bình Tuyến đườnghầm có tốc độ cao nhằm cải thiện, và phát triển kinh tế cho khu vực miền núi trongtương lai gần Để đáp ứng cho nhu cầu vận chuyển hành khách và hàng hoá, tuyếnđường hầm được thiết kế với vận tốc 80km/h Là khu vực miền núi có nền kinh tếtương đối thấp của tỉnh nên cũng có những đặc điểm tương đối giống với tổng thểtỉnh Quảng Bình

1.2 ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC CÔNG TRÌNH

1.2.1 Vị trí địa lý tỉnh Quảng Bình.

1.2.1.1 Vị trí:

Tỉnh Quảng Bình nằm ở Bắc Trung Bộ, Việt Nam, với diện tích tự nhiên

Hình 1.1: vị trí địa lý tỉnh Quảng Bình

Toạ độ địa lý ở phần đất liền là:

Tỉnh có bờ biển dài 116,04 km ở phía Đông và có chung biên giới với Lào201,87 km ở phía Tây, có cảng Hòn La, Quốc lộ I A và đường Hồ Chí Minh, đường

Quốc tế Cha Lo và một số cửa khẩu phụ khác nối liền với Nước CHDCND Lào Huyện Tuyên Hóa là một huyện miền núi phía Tây Bắc Quảng Bình, phía Bắcgiáp huyện Hương Khê và Kỳ Anh của tỉnh Hà Tỉnh, phía Tây giáp huyện MinhHóa và nước bạn Lào, phía Nam giáp huyện Bố Trạch, phía Đông giáp huyện

1.2.1.2 Địa hình:

Địa hình Quảng Bình hẹp và dốc từ phía Tây sang phía Đông 85% Tổng diệntích tự nhiên là đồi núi Toàn bộ diện tích được chia thành vùng sinh thái cơ bản:Vùng núi cao, vùng đồi và trung du, vùng đồng bằng, vùng cát ven biển

1.2.1.3 Khí hậu:

Quảng Bình mang tính chất khí hậu nhiệt đới gió mùa, có sự phân hoá sâu sắccủa địa hình và chịu ảnh hưởng khí hậu chuyển tiếp giữa miền Bắc và miền Namnước ta Với đặc điểm đó, khí hậu chia thành 2 mùa rõ rệt: Mùa khô nóng và mùamưa

- Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình hàng năm trong khoảng 25-26oC, mùa khô

Ba tháng nóng nhất là tháng 7, 8 , 9, nhiệt độ đạt cực đại vào tháng 7, trị số trên

Mùa lạnh bắt đầu từ cuối tháng 11 (29/11) đến đầu tháng 3 (2/3), nhiệt độ

Lượng mưa: Tổng lượng mưa trung bình hàng năm từ 2.000

-2.300mm/năm, lượng mưa phân bố không đều giữa các vùng và các tháng trongnăm, vùng Bắc Quảng Bình từ Đèo Ngang đến sông Gianh, lượng mưa chỉ đạt1.700 - 2.000mm, các vùng khác, lượng mưa cao hơn: Tuyên Hoá 2.181mm, ĐồngHới 2.261mm, Lệ Thuỷ 2.322mm, do ảnh hưởng của dãy núi Hoành Sơn chắn

ngang, (Đèo Ngang) Về thời gian, mưa tập trung vào 3 tháng: 9, 10, 11 đặc biệt làtháng 10 có lượng mưa cao nhất, chiếm gần 30% tổng lượng mưa cả năm.

Lượng mưa phân bố không đều giữa các tháng trong năm gây ảnh hưởng lớnđến sản xuất và đời sống, gây ngập úng, lũ lụt vào các tháng 9, 10, 11 và nắng hạngay gắt, thiếu nước cho sản xuất, sinh hoạt từ tháng 3 đến tháng 8

- Độ ẩm: Độ ẩm tương đối ở Quảng Bình thuộc vào loại cao, trị số trung bình

năm từ 83-84% Độ ẩm cao nhất xuất hiện vào các tháng cuối đông: tháng 11, 12, 1

Độ ẩm thấp nhất vào những ngày có gió tây nam khô nóng, trị số tuyệt đối xuốngdưới 20%

1.2.1.4 Tài nguyên:

Tài nguyên đất: Tài nguyên đất được chia thành hai hệ chính: Đất phù sa ởvùng đồng bằng và hệ pheralit ở vùng đồi và núi với 15 loại và các nhóm chính nhưsau: nhóm đất cát, đất phù sa và nhóm đất đỏ vàng Trong đó nhóm đất đỏ vàngchiếm hơn 80% diện tích tự nhiên, chủ yếu ở địa hình đồi núi phía Tây, đất cátchiếm 5,9% và đất phù sa chiếm 2,8% diện tích

Về đa dạng thực vật: Với diện tích rừng 486.688 ha, trong đó rừng tự nhiên447.837 ha, rừng trồng 38.851ha, trong đó có 17.397 ha rừng thông, diện tích không

có rừng 146.386 ha Thực vật ở Quảng Bình đa dạng về giống loài: có 138 họ, 401chi, 640 loài khác nhau Rừng Quảng Bình có nhiều loại gỗ quý như lim, gụ, mun,huỵnh, thông và nhiều loại mây tre, lâm sản quý khác Quảng Bình là một trongnhững tỉnh có trữ lượng gỗ cao trong toàn quốc Hiện nay trữ lượng gỗ là 31triệum3

Tài nguyên biển và ven biển: Quảng Bình có bờ biển dài 116,04 km với 5cửa sông, trong đó có hai cửa sông lớn, có cảng Nhật Lệ, cảng Gianh, cảng Hòn La,Vịnh Hòn La có diện tích mặt nước 4 km2, có độ sâu trên 15 mét và xung quanh cócác đảo che chắn: Hòn La, Hòn Cọ, Hòn Chùa có thể cho phép tàu 3-5 vạn tấn vàocảng mà không cần nạo vét Trên đất liền có diện tích khá rộng (trên 400 ha) thuậnlợi cho việc xây dựng khu công nghiệp gắn với cảng biển nước sâu

Tài nguyên nước: Quảng Bình có hệ thống sông suối khá lớn với mật độ 0,8

- 1,1 km/km2 Có năm sông chính là sông Roòn, sông Gianh, sông Lý Hoà, sông

Dinh và sông Nhật Lệ Có khoảng 160 hồ tự nhiên và nhân tạo với dung tích ướctính 243,3 triệu m3

Tài nguyên khoáng sản: Quảng Bình có nhiều loại khoáng sản như vàng, sắt,titan, pyrit, chì, kẽm và một số khoáng sản phi kim loại như cao lanh, cát thạchanh, đá vôi, đá mable, đá granit Trong đó, đá vôi và cao lanh có trữ lượng lớn, đủđiều kiện để phát triển công nghiệp xi măng và vật liệu xây dựng với quy mô lớn

Có suối nước khoáng nóng 105oC Trữ lượng vàng tại Quảng Bình có khả năng đểphát triển công nghiệp khai thác và chế tác vàng

1 2.1.5 Tiềm năng tự nhiên:

Huyện Tuyên Hoá là một huyện có thế mạnh về rừng với 82.573,83 ha rừng tựnhiên, 1.736,53 ha rừng trồng và 17,4 ha đất ươm giống Rừng tự nhiên của Tuyên

quý như dạ hương, huệ mộc, cánh kiến, lim, gõ, mun, dổi Tuy vậy tại khu vựcrừng Khe Nét có tuyến đường thiết kế đi qua là núi đá vôi không có gỗ qúy mà chỉ

có một số ít các cây có giá trị thấp về mặt kinh tế như tràm, hay đi qua các diện tíchtrồng màu của người dân…cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của cán bộ và nhân dân ởđây nên việc đền bù giải tỏa dễ dàng

1.2.2 Tình hình giao thông của khu vực dự án

Quảng Bình là một tỉnh có hệ thống giao thông vận tải tương đối thuận lợi.Tuyến đường sắt Bắc - Nam, quốc lộ 1A, đường Hồ Chí Minh đi qua hầu hết cácvùng dân cư và các vùng tiềm năng có thể khai thác Quốc lộ 12A nối Quảng Bình,Trung Lào và Đông Bắc Thái Lan Bên cạnh đó tỉnh Quảng Bình, hệ thống giaothông đường bộ, đường sông nội tỉnh rất thuận lợi cho phát triển kinh tế QuảngBình có 116,04 km bờ biển với cảng Gianh và cảng Hòn La thuận tiện trong vận tảibiển Hệ thống sông ngòi dày đặc rất thuận tiện cho việc phát triển giao thôngđường thuỷ Sân bay Đồng Hới đã được khánh thành để có thể đón được các máybay chở khách hạng nhẹ vào tháng 5-2008

1.2.2.1 Hệ thống đường bộ

a, Hệ thống quốc lộ

+ Quốc lộ 1A đi qua tỉnh , với tổng chiều dài 122 km, có 5 cầu lớn trêntuyến này là cầu Roòn, Gianh, Lý Hoà, cầu Dài và Quán Hàu, tình trạng thông xetốt, cho phép khả năng thông xe quanh năm.

+ Đường Hồ Chí Minh nhánh Đông: dài 200 km, có 51 cầu dài 3.814 m,

đã được nâng cấp, có khả năng thông xe bốn mùa

+ Đường Hồ Chí Minh phía Tây: dài 170 km, có 32 cầu dài 2.113 m + Quốc lộ 15 dài 69 km

+ Quốc lộ 12A từ Ba Đồn đến Mụ Dạ dài 145,5 km, tuyến đường nàyđang được nâng cấp xây dựng, khả năng thông xe tốt cả 4 mùa

các loại với tổng chièu dài là 401m, 3 ngầm có chiều dài 205 m Mặt đường đã đượcnhựa hoá dần trên các tuyến khả năng thông xe trên các hệ thống đường tỉnh lộtương đối tốt cả 2 mùa, trừ một số đoạn ngạp lụt trong thời gian ngắn

c, Đường nội thị: có 34 km, nền dường rộng từ 6m dến 34 m, mặt đườngrộng từ 4m đến 22,5m

d, Đường huyện xã có: 744 km đường huyện và 2.647 km đường xã, nènđường rộng từ 5 – 6m, hầu hết là mặt đường cấp phối Khả năng thông xe của hệthống đường huyện , xã tương đối tốt Toàn tỉnh có 5 xã chưa có đường ô tô vềtrung tâm xã là Thuận Hoá, Châu Hoá, Cao Quảng, Ngư Hoá, Quảng Hải

1.2.1.2 Hệ thống đường sông

Có 5 con sông chính, với chiều dài 472 km, có thể vận tải khai thác thuỷ là

- Sông Gianh (Linh Giang) dài 268 km (đã vào quản lý 121 km) gồm: +Nguồn Nậy dài 130 k

+Nguồn rào Trổ dài 40 km

+Nguồn rào Nan dài 34 km

+Nguồn So dài 64 km

+ Biên độ triều 1,9 đến 2,2 m, trung bình là 1,2 đến 1,35 m

- Sông Roòn (sông Loan): dài 30 km

+ Biên độ triều 1,0 đến 1,2 m

- Sông Dinh dài 22 km, sông chưa được quản lý khai thác và hiện nayđang bị bồi lấp mạnh

Ô tô vận tải: xe tải , xe chở khách

Vận tải thuỷ: Tầu vận tải biển, tầu sông chở hàng, tầu sông chở khách

1.2.3 Thế mạnh du lịch:

Tuyên Hoá có nhiều địa danh lịch sử được công nhận cấp quốc gia và cấp tỉnh như

mộ đền thờ đề đốc Lê Trực ở Tiến Hoá (cấp quốc gia); Bãi Đức - xã Hương Hoá,nơi chi bộ cộng sản đầu tiên của huyện được thành lập (cấp tỉnh), hang Lèn - ĐạiHoà, nơi đại hội Đảng bộ tỉnh lần thứ nhất họp năm 1945 (cấp tỉnh) Ngoài nhưngđịa danh lịch sử Tuyên Hoá còn có các di tích lịch sử được đề nghị công nhận nhưlàng Lệ Sơn- xã Văn Hoá, chùa Linh Sơn - xã Tiến Hoá, nhà và hang hoạt động của

cụ Lê An - lão thành cách mạng xã Tiến Hoá, chùa Hang - Lạc Sơn - xã Châu Hoá;

chùa Yên Quốc Tự - xã Mai Hóa; sân vận động Thuận Hoan; xưởng Trần Táo vàlàng Còi xã Đồng Hoá, nơi trung đoàn 18 được thành lập Những danh lam, thắngcảnh ở Tuyên Hoá có điều kiện phát triển du lịch như động Chân Linh, hang ông -

xã Văn Hoá, lèn Bảng - xã Tiến Hoá, động Minh Cầm - xã Phong Hoá; lèn Tiên

Giới, thác núi xã Đức Hoá, hang Tiên - xã Cao Quảng, hệ thống hang lèn - xã Lâm

Hoá Dọc tuyến đường Hồ Chí Minh có một số bản dân tộc của đồng bào Mã Liềng

là điểm xuất phát để phát triển văn hoá dân tộc trong tương lai

1.2.4 Định hướng phát triển kinh tế xã hội từ nay đến năm 2015

Huyện Tuyên Hóa tiếp tục đẩy mạnh công cuộc đổi mới, phát huy nội lực, tranhthủ các chương trình, dự án, sự hỗ trợ đầu tư của nhà nước để phát triển và tăngtrưởng kinh tế với cơ cấu nông lâm ngư nghiệp công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp,dịch vụ theo hướng công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn Tổ chứcthực hiện có hiệu quả 3 chương trình kinh tế trọng điểm của huyện (chương trìnhchuyển dịch cơ cấu kinh tế trong nông nghiệp, chương trình xây dựng cơ sở hạ tầng,chương trình phát triển tiểu thủ công nghiệp và ngành nghề nông thôn), chươngtrình xoá đói giảm nghèo, xoá mái nhà tranh cho hộ nghèo; kiên cố hoá trường học,

kinh tế xã hội, củng cố an ninh quốc phòng, xây dựng hệ thống chính trị ngày càngvững mạnh

1.2.4.1 Các mục tiêu chủ yếu:

1 Tăng trưởng bình quân giá trị sản xuất đạt 8,5-9%

2 Chuyển dịch cơ cấu kinh tế :tỷ trọng nông lâm ngư: 39%, công nghiệp - xây dựng: 19%, dịch vụ - thương mại: 42%

3 Giá trị sản xuất nông lâm nghiệp thời kỳ 2010-2015 tăng bình quân hàng năm 10%

8-4 Giá tri sản xuất công nghiệp tiểu thủ công nghiệp thời kỳ 2010-2015 tăng bình quân hàng năm 11-12%

5 Sản lượng lương thực đạt 16,5-17 ngàn tấn

6 Nhịp độ tăng trưởng thu ngân sách hàng năm đạt 12%

7 Tỷ lệ phát triển dân số tự nhiên:1.2-1.3%

8 Phổ cập trung hoc cơ sở cho 100% số xã.

9 Cơ bản xoá hộ đói, giảm mạnh hộ nghèo

10 Tỷ lệ số hộ có điện lưới đạt 100%

11 Phủ sóng truyền hình đạt 90%, 80% dân cư được dùng nước sạch

12 100% số xã phường có ô tô về đến trung tâm xã, có điểm bưu điện văn hoá xã

13 Giữ vững an ninh quốc phòng và trật tự an toàn xã hội

Những lĩnh vực phát triển chủ yếu:

1.2.4.2 Nông nghiệp và phát triển nông thôn: Phát triển nông thôn toàn diện,

coi trọng đảm bảo an ninh lương thực và tăng nhanh nông sản hàng hoá, nhất làhàng hoá phục vụ xuất khẩu Chuyển dịch cơ cấu theo hướng phát triển mạnh câycông nghiệp chế biến và tiêu thụ sản phẩm, chú trọng công tác giống và thuỷ, lợiđưa các tiến bộ kỹ thuật đến mọi người dân nhằm nâng cao năng suất, chất lượng vàsản lượng nông sản Đẩy mạnh chương trình cải tạo đàn gia súc, gia cầm, phát triểnngành nghề trong nông thôn, tạo việc làm và cải thiện đời sống nông thôn Đẩy

hơn nữa việc chăm sóc và bảo vệ rừng đầu nguồn, rừng phòng hộ Tiếp tục đầu tư

để phát triển nuôi trồng thuỷ sản ở các ao hồ, sông suối ở những nơi có điếu kiện

1.2.4.3 Công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp: Tập trung phát triển những ngành

có lợi thế trên địa bàn như sản xuất vật liệu xây dựng, khai thác đá, cát, sạn, chếbiến lương thực, lâm sản, dâu tằm, cao su, dầu lạc, phát triển cơ khí nhỏ phục vụsản xuất nông nghiệp, sửa chữa điện tử, dân dụng; trên cơ sở đó tạo ra nhiều ngành

nghề khác trong nông thôn, nhằm thu hút lao động tại chỗ, tạo thêm việc làm, phát

triển sản xuất hang hoá, kêu gọi vốn đầu tư nước ngoài, các thành phần kinh tế đểphát triển kinh tế

1.2.4.4 Dich vụ: Phát triển mạng lưới thương mại, đa dạng hoá nhiều thànhphần kinh tế, lấy chợ trung tâm cụm xã làm đầu mối quan trọng thúc đẩy lưu thonghàng hoá và dịch vụ, mở rộng giao lưu hàng hoá với các huyện bạn, tỉnh bạn.Khuyến khích cácthành phần kinh tế phát triển dịsch vụ thương mại đến tận bảnlàng, đưa các mặt hàng thiết yếu đến với đồng bào dân tộc vùng cao, vùng dân tộc ítngười.Đầu tư, tôn tạo, nâng cấp các điểm du lịch,xây dựng các cơ sở dịch vụ, khách

sạn để thu hút khách du lịch, phát triển và nâng cao chất lượng, hiệu quả hoạt độngthông tin liên lạc, vận tải và các loại hình dịch vụ khác Phát triển các hoạt động tàichính, ngân hàng nhằm khai thác mọi nguồn thu và cung cấp dịch vụ cho các ngànhkinh tế.

1.2.4.5 Phát triển cơ sở hạ tầng: Huy động tối đa các nguồn lực, tăng cườngthu hút các nguồn vốn để đầu tư xây dựng, củng cố, nâng cấp hệ thống cơ sở hạtầng kinh tế xã hội, đảm bảo phục vụ tốt hơn cho sản xuất và đời sống nhândân.Thực hiện tốt phương châm Nhà nước và nhân dân cùng làm, đồng thời tranhthủ nguồn vốn của cáctổ chức quốc tế để đến năm 2015 nâng cấp toàn bộ hệ thốnggiao thông nông thôn 100% số xã có đường ô tô về đến trung tâm, đảm bảo thông

suốt giữa các vùng trong mùa mưa lũ Đầu tư hoàn chỉnh hệ thống cấp nước cho thị

trấn và các vùng lân cận, phấn đấu đến năm 2015 có 95% dân cư được dùng nước

viện, trạm y tế, tăng cường cơ sở vật chất trong lĩnh vực văn hoá thông tin, thể dụcthể thao; phát triển mạng lưới các trạm phát lại, trạm thu phát TVRO để đảm bảomọi nhu cầu học tập, chữa bệnh, thông tin và đời sống tinh thần cho mọi người dân

CHƯƠNG 2: TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT.

2.1 Quy trình, quy phạm thiết kế được áp dụng.

1 Tiêu chuẩn thiết kế đường bộ 22TCN-272- 01

2 Tiêu chuẩn thiết kế hầm đường sắt và hầm đường ôtô

TCVN 4527-88

3 Tiêu chuẩn thiết kế hầm đường bộ (bản dự thảo)

4 Tiêu chuẩn làm hầm xuyên núi của Nhật

2.2 Các tiêu chuẩn kỹ thuật.

a, Tiêu chuẩn về hầm:

Bán kính tối thiểu đường cong trong hầm được qui định để đảm bảo cho chạy xe

an toàn, đảm bảo tầm nhìn trong hầm

Hiện nay chưa có Tiêu chuẩn về hầm đường bộ, tạm thời tham khảo Tiêu chuẩnthiết kế Đường bộ 22TCN-273-01 và một số tiêu chuẩn thiết kế hầm ở nước ngoài

để rút ra một số nguyên tắc thiết kế tuyến hầm trên đường ôtô như sau:

nếu đường 4 làn xe thì thiết kế 2 hầm một chiều chạy song song nhau.Nếu có cơ

sở so sánh về hiệu quả kinh tế và kỹ thuật thì mới chọn phương án đường hầmhai chiều với 4 làn xe

bán kính cong mới cho phép dùng bán kính 150m

Bảng 2.1.bán kính đường cong tối của hầm

Khi mặt bằng nút phức tạp, là nút giao ngã năm, ngã sáu hoặc gặp những côngtrình ngầm khác, tuyến hầm phải vòng tránh khi đó hầm buộc phải nằm trên đườngcong.

Đối với hầm vượt qua sông, đoạn hầm vượt qua khu vực dòng chảy chính thicông chở nổi hạ chìm thì bắt buộc phải bố trí trên đường thẳng

Tiêu chuẩn về bình đồ và trắc dọc hầm phụ thuộc vào tốc độ tính toán của luồngxe

Bảng 2.2 :trắc dọc trên đường

toán (km/h)

Bán kính congtối đa (m)

Bán kính congtối thiểu (m)

Dốc dọctối đa(%)

b, Trắc dọc trong hầm

Hầm có thể được thiết kế theo một hoặc hai hướng dốc Hầm có dốc về một phía

có ưu điểm là thông gió tự nhiên tốt vì chênh cao giữa hai phía cửa hầm tạo rachênh lệch áp suất và sẽ luôn có một luồng gío tự nhiên thổi dọc theo đường hầm.Tuy vậy hầm một hướng dốc có nhược điểm là gây khó khăn cho thi công khi ta tổchức đào từ hai phía cửa hầm, hướng đào từ phía cửa trên sẽ bị úng nước Tronggiai đoạn khai thác sẽ có một lượng nước mặt từ phía trên dốc ngoài cửa chảy quahầm buộc phải tăng tiết diện rãnh thoát nước là nhược điểm thứ hai Vì vậy chỉ với

phải thiết kế dốc về 2 phía

Khi tạo dốc hai phía có góc gãy giữa hai hướng dốc Để tạo tầm nhìn và độ êmthuận khi tầu chạy, chênh lệch tuyệt đối giữa hai dốc không được vượt quá giá trị

cho phép, đối với đường sắt là 3‰ Để đảm bảo yêu cầu này người ta sử dụng một

đoạn chuyển tiếp gọi là đoạn dốc hòa hoãn có chiều dài tối đa 200m và độ dốc bằng

độ dốc tối thiểu để thoát nước, thông thường độ dốc này là 3‰, còn khi đường hầm nằm trong vùng có lượng nước ngầm lớn thì độ dốc tối thiểu phải là 6‰ Chênh dốc

trên hầm đường bộ được vuốt nối bằng đường cong đứng lồi và đường cong đứng

lõm Bán kính đường cong đứng phụ thuộc vào chênh dốc tuyệt đối giữa hai hướng

để đảm bảo tầm nhìn vượt xe của người điều khiển phương tiện

500m là 6%, các trường hợp còn lại là 4% Độ dốc tối thiểu là 6‰ để đảm bảo thoát

nước dọc hầm được dễ dàng

Dựa vào tiêu chuẩn kĩ thuật em có kiến nghị phương án thiết kế như sau:

- Cấp đường: Đường cấp III

- Khổ đường:

+ Trong hầm: Mặt đường 4 làn xe :

+ Trong hầm không bố trí đường cong

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC HẦM 3.1 Mô tả địa chất công trình khu vực hầm.

Địa chất khu vực hầm gồm 3 loại địa chất chính:

VIII Lớp này phân bố trên cùng có chiều dày từ 1- 5m

có chiều dày trong khoảng 55-200m

số địa điểm có độ cứng thuộc nhóm IVa – V Lớp này nằm dưới lớp (1), vàtập trung chủ yếu về phần phía bắc của tuyến, có chiều dày biến thiên từ 20-60m

Tổng hợp địa chất khu vực mà hai tuyến hầm đi qua:

Trọnglượng

(T/m3)

Góc ma sáttrong

Hệ sốnền tiêu

Vị trí trêntuyến

Đất cát pha

hạt thô màu

vàng

Phân bốtrên diệnrộng

Đá vôi nứt nẻ

vừa

Phân bốtheo khuvực

-Km:3+260

Bảng 3.2: Bảng tổng hợp địa chất tuyến hầm hai đi qua:

Hệ số độbền( f kp)

Trọnglượng

Vị trí trêntuyến

Đất cát pha

hạt thô màu

vàng

Phân bốtrên diệnrộng

Đá vôi nứt nẻ

vừa

Phân bốtheo khuvực

Km:100-Km1+400

3.2 Phân loại địa chất trong các khu vực dự kiến tuyến hầm đi qua.

Do hầm được thi công theo phương pháp NATM nên địa chất khu vực hầmđược phân loại theo chỉ tiêu RMR Chỉ tiêu RMR đánh giá chất lượng đá thông qua

6 thông số Bằng cách cho điểm các thông số và tính tổng số điểm đạt được thì sẽphân đất đá thành các cấp loại như sau:

Bảng 3.4: Bảng tổng hợp cách tính điểm số RMR của khối đá

2-4Mpa

1-2Mpa

Đối với giá trịthấp sử dụng

TN nén 1 trục

Độ bền nén đơn

100-250Mpa

50-100Mpa

25-50Mpa

5

Nhámmịn,phẳng

Rất trơn,cómặt trượt

có

Vật liệucứng

<5mm

Vậtliệucứng

> 5mm

Vậtliệumềm

<5mm

Vật liệumềm>5mm

Mức độ phong hoá

Khôngphonghoá

Phon

g hoánhẹ

Phong hoátrungbình

Phonghoánặng

Phong hoáhoàn toàn

ngầm Áp suất nước khe nứt 0 <0.1 0.1-0.2 0.2-0.5 >0.5

toàn khô

ẩmướt

đẫmnước

chảynhỏgiọt

chảy thànhdòng

5m – 1tuần

10m – 1năm

15m – 20năm

Hầm đi qua 3 lớp địa chất do đó ta phân loại địa chất cho 3 loại đất đá như sau:

Lớp thứ 1: Sỏi sạn cát pha có f kp = 0.8; k 0 = 50kG/cm 3 ϕ=35 Đất thuộc đất cấp

3 Khi thi công ở đây cần có biện pháp đặc biệt để ổ định mặt guơng đào

Lớp thứ 2 : Đá cuội kết nứt nẻ vừa có fkp= 5, RQD=75%, R= 55-60 Mpa Đây làlớp địa chất khá tốt chủ yếu là đá vôi nứt nẻ vừa có đặc điểm:

+ Khoảng cách giữa các khe nứt vào khoảng 0.2 – 0.6 m

+ Chiều dài của các khe nứt từ 3 – 10m

+ Độ mở rộng của các khe nứt 1 – 5mm

+ Nguyên sinh là đá trầm tích nên các khe nứt có đặc tính hơi nhám

+ Do phía trên là lớp cát pha và bản thân là đá trầm tích nên các khe nứt đượclấp nhét bằng các vật liệu cứng >5mm

+ Vì đá vôi đã nứt nẻ và trong điều kiện địa hình có điều kiện nước ngầm ở dạng

ẩm ướt nên cũng xảy ra hiện tượng phong hóa nhẹ

Căn cứ vào bảng hệ thống phân loại điểm số khối đá do Bieniawski công bố vàđối chiếu với điều kiện địa chất khu vực hầm theo phương án 1 ta lập được bảngtổng hợp điểm số cho lớp đá thứ nhất như sau:

Bảng 3.6: Bảng tổng hợp điểm số của lớp đá thứ nhất

+ Các khe nứt nhám và chất lấp đầy là các vật liệu cứng <5mm

+ Khu vực này chưa bị phong hóa và hoàn toàn khô ráo

Bảng tổng hợp điểm số cho lớp địa chất thứ 2:

Bảng.3.7: Bảng tổng hợp điểm số của lớp đá thứ hai

Bulông, neo đá

Lướithép

Bêtôngphun(cm)

Lớpchốngthấm(mm)

Chiềudài(m)

Khoảng cách (m)Theo

phươngngang

Theophươngdọc

3.3 Điều kiện thủy văn khu vực tuyến đi qua

Tuyến thiết kế qua vùng núi Khe Nét có sông sông, suối nhỏ thu nước từ trênđồi chảy về sông Gianh chảy qua nên địa chất khu vực này cũng chịu ảnh hưởngcủa nước ngầm Tuy vậy do lưu vực nhỏ nên các sông này có lưu luợng nhỏ

3.4 Dự kiến cấu tạo kết cấu và biện pháp công nghệ thi công hầm:

Với mục đích nghiên cứu nên em kiến nghị thi công bằng phương pháp NATM.

tâm không có vòm ngữa, kết hợp với phun bêtông và neo Với khu vực đi qua địa

thi công đào toàn gương sử dụng biện pháp khoan neo tạo vòm

PHẦN II THIẾT KẾ CƠ SỞ

CHƯƠNG I :LỰA CHỌN TUYẾN

Việc lựa chọn tuyến thực chất là việc so sánh hai phương án tuyến So sánh

ưu nhược điểm của hai tuyến từ đó đưa ra lựa chọn tuyến để làm tuyến thiết kế kĩ thuật

1.1 : TUYẾN 1

1.1.1 Ưu điểm:

hơn 140m so với tuyến 2

dọc theo 2 bên tuyến

đây là điều rất quan trọng trong xây dựng hầm

km3+520 là khối lượng đắp nhiều

1.1.2 Nhược điểm:

hưởng bất lợi với hệ sinh thái rừng

điều kiện bất thường không thuận lợi trong thi công

- Tuyến đào đắp lớn từ km1+500 đến km2+220 và khối lượng đào lớn từkm2+620 đến km2+960

1.3 So sánh và kiến nghị chọn tuyến thiết kế kỹ thuật.

Qua so sánh ưu nhược điểm của hai phương án ta thấy rõ tuyến 1 có ưu điểm rõrệt hơn so với tuyến 2 Với chiều dài hầm ngắn, đảm bảo an toàn trong khai thác vàyêu cầu tạo điều kiện phát triển kinh tế địa phương 2 bên khu vực tuyến đi qua nênrất phù hợp với tình hình phát triển kinh tế của đất nước ta hiện nay

Với mục đích nghiên cứu và học tập em lựa chon phương án tuyến 1 thiết kế 1hầm đơn 4 làn xe chạy tổng chiều dài 460 m làm phương án thiết kế kỹ thuật

CHƯƠNG 2 :THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ

2.1 PHƯƠNG ÁN I THIẾT KẾ MỘT HẦM ĐƠN 4 LÀN XE CHẠY

2.1.1 THIẾT KẾ TUYẾN HẦM

2.1.1.1 Những yếu tố hình học của tuyến hầm:

Chiều dài toàn tuyến thiết kế là 3940 m

A Điểm đầu tuyến:

C Bình diện tuyến thiết kế:

Tuyến hầm được thiết kế với chiều dài tuyến hầm là 460 m tuyến được thiết

kế với 1 hầm đơn 4 làn xe chạy

+Đường dẫn vào cửa hầm phía Bắc gồm có 3 đoạn cong tính từ đầu tuyếnđến cửa hầm, vị trí và các yếu tố hình học của các đoạn cong như sau:

Lý trình đầu: 0.6053 (Đường dẫn)

Lý trình cuối: 0.8082Góc chuyển hướng: 23d35'40''Bán kính: R=250.00,K=182,95 T=92,40;P=6,48 ; Chiều dài chuyển tiếp L=80m -

Lý trình đầu:1.29752 (Đường dẫn)

Lý trình cuối: 1.50882Góc chuyển hướng: 34d41'18''Bán kính: R=250 ;K=231.336 T=118,38;P=13.03

-Lý trình đầu:2.40475

Lý trình cuối:2.61774Góc chuyển hướng: 30d19'10''Bán kính: R=250,K=212.39 T=107.99;P=10.12 -+Đường dẫn vào vào cửa hầm phía Đông Nam có 1 đoạn cong :

Lý trình đầu: 3.18264

Lý trình cuối: 3.47813 Góc chuyển hướng: 39d42'33'' (Hầm trái)Bán kính: R=250,K=253.27

T=130.63;P=16.93

2.1.1.2 Bình diện hầm.

Bố trí các làn xe trong đường hầm: các làn xe có bề rộng mặt đường là 7.0 m, hailàn xe được phân cách bằng dải phần cách mềm có bề rộng 1,2m Lề đi bộ được bốtrí hai bên đường với chiều rộng cho lề đi bộ là 500mm, tính cho lưu lượng người đi

Đoạn 1: Xuất phát từ cửa phía Bắc có chiều dài 250,15 m và có độ dốc là-1.59%

Đoạn 2: Chuyển tiếp từ đoạn 1 về phía cửa hầm phía Nam có độ dốc 1.63% vàdài 210,46 m

2.1.2 KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA ĐƯỜNG TRONG HẦM.

2.1.2.1- Khổ hầm và dựng khuôn hầm:

 Tĩnh không và các kích thước bên trong đường hầm:

+ Mục đích của việc định ra tĩnh không hầm là bảo đảm cung cấp cho người

sử dụng một đường hầm an toàn, dịch vụ tốt, các hoạt động khai thác diễn ra trôichảy trong một không gian giới hạn, có bầu không khí dễ chịu và một thời gianphục vụ lâu dài với chi phí bảo trì thấp nhất Không một bộ phận nào của công trìnhvĩnh cửu được vi phạm vào tĩnh không hầm

+ Tĩnh không (khổ giới hạn) là đa giác khép kín, nằm trên mặt phẳng vuônggóc với tim đường tạo thành khoảng không tối thiểu dành cho giao thông, mọi chitiết kết cấu của công trình trên đường đều phải nằm bên ngoài đường bao giới hạnnày

Tĩnh không hầm trong đồ án này được lấy theo tiêu chuẩn thiết kế hầm đườngsắt và đương ô tô TCVN 4527- 88 như sau: tĩnh không hầm dành cho đường ô tô 4làn xe, bề rộng mỗi làn xe là 3.5m, hai làn xe được phân cách bằng dải phần cáchmềm có bề rộng 1,2m Lề cho người đi bộ được bố trí 2bên rộng 0.5 m

điểm A và A’ ta được đường cong 3 tâm chính là khuôn hầm cần dựng.

là loại đá CI, nên có thể sử dụng thuận lợi phương pháp NATM để thi công đường

có thể sử dụng thuận lợi phương pháp NATM để thi công đường hầm trong địa chất

đó Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là : Sử dụng công tác chống giữ đườnghầm nhằm mục đích tác động đến khối đá để nó trở thành một thầnh phần mang tảicủa kết cấu chống

Hệ thống đường hầm được xem như là một kết cấu hỗn hợp gồm khối đáxung quanh và các dạng kết cấu chống đỡ khác nhau Kết cấu chống giữ và neo phải

hoạt của kết cấu đóng một vai trò rất quan trọng Lớp vỏ bêtông phun phải đủ mỏng

để tránh mômen uốn phát sinh trong nó

Như vậy, kết cấu vỏ hầm thi công theo phương pháp NATM gồm các bộphận chủ yếu sau: neo, lớp bêtông phun (BTP), lớp chống thấm, lớp vỏ bêtông vĩnhcửu.

2.13.1 Chiều dầy vỏ hầm đổ bê tông tại chỗ:

Chiều dày lớp vỏ vĩnh cửu tối thiểu là 30 cm, điều này nhằm đảm bảo đủđiều kiện chịu lực của vỏ hầm dưới tác dụng của áp lực địa tầng, nếu dưới 30cm thì

nó có thể bị nứt

Ở đây với lớp địa chất có RMR=49 ta sơ bộ chọn chiều dầy lớp vỏ bê tôngvĩnh cửu là 30cm

Lớp địa chất có RMR=62, do có địa chất tốt nên sơ bộ chọn chiều dầy lớp vỏ

bê tông vĩnh cửu là 30cm

2.1.3.2 Bêtông phun (Shotcrete):

- Công nghệ phun:

Sử dụng công nghệ phun trộn ướt là hỗn hợp vữa được trộn trước trongthùng và được vận chuyển ra đầu vòi phun bằng hơi ép, từ đầu vòi phun vữa đượcbắn lên trên bề mặt trát và dính đầy dần lên tạo thành lớp bê tông Phương phápphun trộn ướt có nhiều ưu điểm về chất lượng vữa và về môi trường so với phươngpháp phun trộn khô

M¸y phun uít

ChÊt kÕt dÝnh nhanh

KhÝ nÐnNuíc

Cèt liÖu th«

Cèt liÖu mÞn

ChÊt phô gia

Cèt liÖu th«

Hình 1.3: công nghệ bê tông phun

của Áo thì chiều dầy lớp bê tông phun =(1/10-1/50) đường kính hang đào Chiềudầy lớp bê tông phun đủ mỏng để đảm bảo biến dạng cùng đất đá ở đây ta chọn

- Thành phần hỗn hợp : Trong 1m vữa ướt bao gồm 425 kg xi măng, cát (loại

- Tỷ lệ N/X : chọn 0,48 đảm bảo độ sụt 20cm

2.1.3.3 Lớp bê tông chống thấm:

Mục đích là chống lại sự xâm nhập của nước ngầm trong núi có thể làm ảnhhưởng đến tuổi thọ của lớp bê tông vĩnh cửu Chiều dầy lớp chống thấm chọn là2cm

2.1.3.4 Neo:

Thường neo chọn chiều dài trong khoảng từ 4,0-6,0m đôi khi có thể lên đến 8 m

- Loại neo chọn loại neo đá EXL Swellex có đường kính làm việc d = 41mm, chiềudày vỏ thép là 2mm, chiều dài 6m

Ban ®Çu chua b¬m nuíc Sau khi b¬m nuíc

Hình 1.4:cấu tạo của neo swellex

2.1.3.5 Các dạng kết cấu vỏ hầm của hầm chính.

Kết cấu vỏ hầm được lựa chọn phải thoả mãn các điều kiện sau:

Thi công dễ dàng, sử dụng cơ giới hoá thi công thuận tiện

Các bước dựng kết cấu vỏ hầm:

(1) Ghép khuôn hầm với kết cấu mặt xe chạy trong đường hầm

(2) Nối tiếp đường khuôn hầm với kết cấu mặt xe chạy Kéo dài lề người đi chosát với khuôn hầm, cao độ chân móng đặt bằng cao độ đáy rãnh thoát nước

(3) Chiều dày lớp vỏ vĩnh cửu và lớp BTP không đổi trên toàn bộ mặt cắt Vìđường khuôn hầm có dạng đường cong trơn nên khi lấy chiều dày vỏ không đổitrên toàn mặt cắt ta sẽ được đường bao vỏ hầm cũng là đường cong trơn

Phương án 1 có 2 dạng kết cấu vỏ hầm ứng với loại địa chất:

độ sâu đạt hầm lớn dưới 60m nên ta chọn chiều dày bêtông vĩnh cửu 30cm, chiềudày lớp bêtông phun lấy 7.5cm, Giữa hai lớp bêtông phun bố trí lớp chống thấm dày2cm trên toàn mặt cắt vỏ hầm Chọn neo BTCT như đã trình bày ở trên, dài 6.0mkhoảng cách giữa các neo theo chiều dọc và ngang là 1.0m

Ta được các dạng kết cấu vỏ hầm:

Dạng 1: Mặt cắt vỏ hầm cho lớp đất đá loại C 1 (RMR=49, fkp=5)

1200 1600

vững khoảng 1năm với chiều dài 10m nên ta không bố trí neo gia cố Tính toán lấychiều dày lớp vỏ bêtông vĩnh cửu là 30cm, chiều dày lớp bêtông phun lấy 7.5cm,Giữa hai lớp bêtông phun bố trí lớp chống thấm dày 2cm trên toàn mặt cắt vỏ hầm

Dạng 2: Mặt cắt vỏ hầm cho lớp đất đá loại B(RMR=62, fkp=7)

1200 1600

lop betong vo ham

lop chong tham Lop betong phun

Hình 1.6: mặt cắt vỏ hầm cho loại địa chất B(RMR=62, fkp=7)