Thiết kế sơ bộ hầm đường bộ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH SVTH : NGÔ BÁ HUẤN LỚP ĐƯỜNG HẦM MÊ TRÔ K44 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ I. MỤC ĐÍCH XÂY DỰNG TUYẾN HẦM Hầm được xây nhằm rút ngắn được quãng đường di chuyển và giao thông luôn được thông suốt, an toàn cho đoàn tàu chạy trên tuyến.Trước đây đoàn tàu muốn qua khu vực này phải đi qua một quãng đường dài và thiếu an toàn khi đi qua đoạn đường nút cổ chai. Với việc tuyến hầm này được xây dựng sẽ giảm được đáng kể chi phí cho khai thác và chi phí cho công tác bảo đảm an toàn cho các đoàn tàu qua lại. Trong tương lai, với sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế của cả nước và của khu vực tuyến hầm đi qua thì việc rút ngắn thời gian vận chuyển sẽ cực kỳ quan trọng. Vì vậy việc xây dựng tuyến hầm sẽ đáp ứng tốt nhu cầu đi lại trong quá trình phát triển kinh tế hiện tại và tương lai. II. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Thiết kế hầm đường đường sắt đôi. III. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ. 1. Quy trình và quy phạm thiết kế được áp dụng : Tiêu chuẩn thiết kế hầm đường sắt và hầm đường ôtô TCVN 4527- 88 Tham khảo Tiêu chuẩn Nhật Bản dùng cho đường hầm xuyên núi. Hướng dẫn thiết kế hầm Thủy công HDTL- C3-77 Tham khảo các tài liệu, tiêu chuẩn khác có liên quan. 2. Các tiêu chuẩn kỹ thuật : - Cấp đường III . - Vận tốc thiết kế V tk = 85 km/h . - Đường sắt khổ 1435 . - Bán kính tối thiểu đường cong trên tuyến R = 400 . - Độ dốc thiết kế trên tuyến i tk = 4‰ . SVTH : NGÔ BÁ HUẤN LỚP ĐƯỜNG HẦM MÊ TRÔ K44 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ - Độ dốc dọc tối đa trong hầm i h,max = 20‰ . - Độ dốc dọc tối thiểu trong hầm i min = 4‰ . - Độ dốc ngang mặt xe chạy i = 3% . IV. ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC CÔNG TRÌNH. 1. Vị trí công trình. Tuyến đường chạy theo hướng Bắc –Nam. Đây là khu vực có nhiều núi cao trung bình, địa hình phức tạp. Tại đây thường xuyên xảy ra hiện tượng đá lở và trượt taluy. Chính do địa hình nhiều núi cao và chắn ngang tuyến cho nên phương án làm hầm giao thông xuyên núi là hiệu quả về mặt kinh tế và khai thác. Tuyến hầm được nghiên cứu đầu tư và xây dựng. 2. Khí hậu. Khu vực tuyến hầm đi qua là khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm ướt.Thông thường khí hậu khu vực này có hai mùa rõ rệt là mùa mưa (từ tháng 4 đến tháng 10) và mùa khô (từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau). Lượng mưa trung bình dao động từ 1200 mm đến 2200 mm (trung bình là 1500 mm), độ ẩm ướt trung bình 85%, lượng bốc hơi trung bình 938mm/năm. Vào mùa khô khí hậu tương đối tốt có nhiều thuận lợi cho xây dựng các công trình hạ tầng cơ sở. Do đó ta nên chọn thời gian thi công vào mùa khô 3. Điều kiện địa hình, địa chất và GTVT. Địa hình khu vực không đồng đều, gồm nhiều núi nằm sát nhau và trải rộng trên toàn bộ khu vực. Núi có độ dốc lớn, xen kẽ là các vực sâu. Do lượng mưa tại khu vực là khá lớn, đất đá phong hóa thường xuyên bị nước mưa rửa trôi gây nên hiện tượng sụt lở trên diện rộng. Dưới lớp đất phong hóa là lớp đá cát kết, đá vôi… Sông suối trong khu vực có chiều dài không lớn. Tuy nhiên do núi có độ dốc lớn nên sẽ hình thành các dòng chảy rất mạnh vào mùa mưa. Trong khu vực có một số dòng nước ngầm trong núi đá vôi. Vì vậy rất dễ gặp hang động caster. SVTH : NGÔ BÁ HUẤN LỚP ĐƯỜNG HẦM MÊ TRÔ K44 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ Tất cả các yếu tố trên tạo nên dạng địa hình rất khó khăn và phức tạp trong công tác vạch tuyến. Tình hình giao thông trong khu vực chủ yếu là đường nhỏ dành cho các phương tiện thô sơ, có độ dốc rất lớn. Rất không đảm bảo an toàn cho người khi qua lại. Tuyến đường cũ để qua khu vực đi lại rất khó khăn, mất thời gian và hao tổn nhiên liệu lớn. Số liệu địa chất khảo sát được trình bày tại Bảng tổng hợp địa chất của phương án Bảng1. 4. Nước ngầm. Có các con sông nhỏ đang hoạt động, có nguồn gốc từ nước mưa hoặc sương mù. Các khe nứt có chứa nước. Do vậy mực nước ngầm ảnh hưởng đáng kể tới công tác thi công, nhất là tại vùng tụ thủy mà tuyến đi qua. 5. Khả năng cung cấp điện nước, vật liệu xây dựng. Nguồn điện được cung cấp từ mạng lưới điện địa phương bằng đường dây truyền tải điện 35kV, hai trạm biến áp được đặt gần hai cửa hầm. Tuy nhiên để đảm bảo tiến đọ thi công cũng như các sự cố có thể xảy ra do mất điện cần trang bị thêm 2 máy phát điện tại hai cửa hầm để sử dụng trong những trường hợp cần thiết. Nguồn nước ngầm tại khu vực được tận dụng để cung cấp cho dự án. Vật liệu đất đá để thi công các đoạn đường đắp có thể tận dụng từ đất đá đào hầm. Đá dùng cho công tác bêtông được khai thác tại mỏ đá gần công trường. 6. Dự báo Giao Thông. Tỷ lệ tăng trưởng giao thông phát triển theo các loại xe đối với những năm dự báo (2010, 2020, 2030) được dựa trên mức tăng trưởng dân số, kinh tế vùng và trong cả nước. 7. Quy định nồng độ khí độc cho phép. SVTH : NGÔ BÁ HUẤN LỚP ĐƯỜNG HẦM MÊ TRÔ K44 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ Nồng độ khí độc trong hầm sau khi phương tiện qua 15 phút phải nhỏ hơn nồng độ cho phép được quy định trong bảng 2. Bảng 1: TỔNG HỢP ĐỊA CHẤT CỦA PHƯƠNG ÁN TUYẾN 1 V À 2 SVTH : NGÔ BÁ HUẤN LỚP ĐƯỜNG HẦM MÊ TRÔ K44 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ Tên đất đá Phân bố Lớp Hệ số độ cứng ( kp f ) Trọng lượng riêng γ (T/m3) Góc ma sát trong ϕ (độ) Môđun đàn hồi E (kG/cm 2 ) Hệ số Poatxông µ Hệ số nền tiêu chuẩn k o (kg/cm 3 ) Sét pha nhẹ Toàn bộ khu vực 1 0,8 1.5 35 500 0.3 50 Phiến thạch chứa Cát Toàn bộ khu vực 2 5 2.8 72.5 5 5 10× 0.4 400 SVTH : NGÔ BÁ HUẤN LỚP ĐƯỜNG HẦM MÊ TRÔ K44 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ Bảng 2 QUY ĐỊNH NỒNG ĐỘ KHÍ ĐỘC CHO PHÉP (TCVN 4527-1988-tiêu chuẩn thiết kế hầm ô tô và hầm đường sắt) Tên chất khí Kí hiệu Nồng độ cho phép (mg/l) Oxýt cácbon CO 0.02 Oxýt nitơ N 2 O 5 0.005 Oxýt lưu huỳnh SO 2 0.02 Sunfua hiđrô H 2 S 0.01 Mêtan CH 4 0.002 Cácbonic CO 2 5.0 SVTH : NGÔ BÁ HUẤN LỚP ĐƯỜNG HẦM MÊ TRÔ K44 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ V. CÁC PHƯƠNG ÁN TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ. 1. Yêu cầu chung của công tác vạch tuyến trên bình đồ. Khắc phục các yếu tố khó khăn của tuyến đường về bình đồ, trắc dọc Tuyến hầm phải phù hợp với tổng thể mạng lưới đường hiện tại Các phương án tuyến phải xét đến sự thuận lợi cho thiết kế, đặc biệt là thi công. Phù hợp với công tác vận chuyển vật liệu, tận dụng được vật liệu tại chỗ nhằm giảm thiểu được chi phí xây dựng. Sự lựa chọn của phương án phải dựa trên cơ sở phân tích , so sánh về kinh tế trong thiết kế, thi công, khai thác. Đặc biệt là yếu tố an toàn cho các phương tiện phải được bảo đảm. Vạch tuyến bình đồ và trắc dọc của hầm được thiết kế đảm bảo các chức năng và mục đích của hầm như là một phần của tuyến đường theo địa hình, địa chất, sử dụng diều kiện môi trường dựa trên kết quả khảo sát, đo đạc ngay tại hiện trường. Vạch tuyến của bình đồ nên chọn hướng tuyến thẳng, đường cong bán kính lớn để đảm bảo giao thông luôn thông suốt. Độ dốc hầm đối với trắc dọc được lập phải lớn hơn 3‰ để đảm bảo thoát nước tự nhiên trong quá trình thi công hầm. Để đảm bảo điều kiện thông gió tốt trong hầm, giảm thiểu lượng khí thải của phương tiện thì độ dốc dọc không 6‰. 2. Các phương án tuyến trên bình đồ. Có các phương án tuyến hầm như sau để nối hai điểm A- B trên bình đồ: A. Phương án tuyến 1. SVTH : NGÔ BÁ HUẤN LỚP ĐƯỜNG HẦM MÊ TRÔ K44 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ Hai hầm đơn chạy song song, mỗi hầm thiết kế cho một đoàn tàu chạy một chiều. Các thông số kỹ thuật của phương án của phương án: + Tổng chiều dài tuyến: 3206.7m + Chiều dài hầm trái:2213.4m,chiều dài hầm phải: 2215.5m + 2 đường dẫn dẫn riêng biệt vào cửa phía Bắc.Chiều dài mỗi đường dẫn: 195.6m, i c =4‰. Đường dẫn này nằm trên đường cong có bán kính R = 400 m. + Tổng chiều dài phần đường dẫn vào hầm phía Bắc là : 391.8 m. + Đoạn đường dẫn vào cửa hầm phía Nam cong R= 400m và có chiều dài 238 m. + Tổng chiều dài phần đường dẫn vào hầm phía Nam là : 601.4 m. + Hầm được làm 1 hướng dốc. Dốc dọc từ cửa phía Bắc là -5‰. B. Phương án tuyến 2: Một hầm đường sắt gồm hai đoàn tàu chạy, mỗi chiều mỗi chiều một đoàn tàu chạy. Phương án 2 cũng như phương án 1 tức là tuyến hầm đều thẳng nên công tác thi công dễ dàng và việc thông gió cũng thuận lợi hơn. Các thông số kỹ thuật của phương án của phương án: + Tổng chiều dài tuyến: 3194.3m + Chiều dài hầm: 2213.4m SVTH : NGÔ BÁ HUẤN LỚP ĐƯỜNG HẦM MÊ TRÔ K44 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ + Tổng chiều dài phần đường dẫn vào hầm phía Bắc là : 386.9 m + Chiều dài đường dẫn ra cửa phía Nam là : 594m. Độ dốc dọc đường dẫn: 4‰ một hướng dốc. đường dẫn vào hầm nằm trên đường cong R= 500m, dẫn vào cửa hầm phía Nam. + Hầm được làm 1 hướng dốc. Dốc dọc từ cửa hầm phía Bắc là -5‰ dài 2213.4m SVTH : NGÔ BÁ HUẤN LỚP ĐƯỜNG HẦM MÊ TRÔ K44 10 [...]... 1435 nh hỡnh v : 2800 5500 4880 3000 4500 4000 3750 345 3360 Hỡnh I.1: kh hm phng ỏn 1 Khuụn hm: Khuụn hm ca phng ỏn 1 c dng nh hỡnh v SVTH : NGễ B HUN K44 14 LP NG HM Mấ TRễ N TT NGHIP THIT K S B hầm trái hầm phải a a b b R2 R2 R3 O3 c O'2 R3 O3 c O2 c O1 O'1 O'2 c O2 O1 O'1 Hỡnh I.2: khuụn hm cho phng ỏn 1 b Kt cu mt xe chy trong hm 2700 1435 250 400 250 600 350 i=2% HỡnhI 3: cu to mt xe chy trong... Thoỏt nc, chiu sỏng, thụng giú thun li + Thi cụng d dng, s dng c gii húa thi cụng thun tin SVTH : NGễ B HUN K44 15 LP NG HM Mấ TRễ N TT NGHIP THIT K S B Phng ỏn 1 cú dng kt cu v hm nh hỡnh v : hầm phải 8140 8140 hầm trái 7280 7280 Hỡnh I.4: kt cu v hm cho t ỏ cú fkp=5 d Chn kt cu ca hm V trớ ca hm V trớ ca hm c xỏc nh t nhng thụng s v kt cu v kinh t cú xột n nhng iu kin c th ca khu vc t ca Vic tng chiu... nh ta luy ca hm Da vo iu kin a hỡnh, a cht ti khu vc em chn kt cu ca hm nh hỡnh I 8 SVTH : NGễ B HUN K44 18 LP NG HM Mấ TRễ N TT NGHIP THIT K S B t im h?m t im h?m ti m du?ng tim du?ng L ề ngu ời đ i bộ ống thoát nuớc BTN dày 10cm +96 2% +96 Hộ p kĩ t uật h Lớp gia cố đá dăm XM dày 22cm Hỡnh I.5: ca hm phng ỏn tuyn 1 Chi tit ca hm mi xem bn v b trớ chung cỏc phng ỏn s b e H thng thụng giú Phng ỏn th