Bài giảng thiết kế đường hầm không bọc áo

5.TNH TON NG HM THEO H THNG PHN LOI CHT LNG KHI 5.1 Tng quỏt * Vic gia c v hm, chng thi cụng hm ph thuc rt nhiu vo cht lng ỏ Nu cht lng ỏ rt tt thỡ cú th thit k ng hm khụng cú lp lút (khụng bc ỏo) Cht lng ỏ ph thuc nhiu yu t cú nhiu cỏch ỏnh giỏ (Terzaghi, Barton, Bieniawxki) * Phng phỏp ny c ỏp dng nhiu phng Tõy 5.TNH TON NG HM THEO H THNG PHN LOI CHT LNG KHI 5.2 Phng phỏp ti trng cho trc (Terzaghi) * Phõn loi ỏ (9 loi) 1) tng cứng: khe nứt vết nứt nhỏ 2) cứng phân tầng: gồm địa tầng riêng lẻ có vết nứt 3) liên kết bỡnh thờng: có khe nứt vết nứt nhỏ, nhng khối đá liên kết chặt chẽ với & 5) khối có đờng ghép nối gồm mnh vỡ, đá tng không hoàn toàn liên kết với 6) vụn nhng phơng diện hóa học đá tng có đặc điểm đá đợc tạo từ máy nghiền 7&8) bị nén ép trỡnh học mà đá tiến chậm vào phần hở đờng hầm mà không trơng nở 9) trơng nở: đá nở thể tích, gây áp lực vào vỏ đờng hầm Sơ đồ tính toán theo Terzaghi Ti trọng đá ớc tính theo tiêu chí Terzaghi iều kiện đá Tải trọng đá Hp Cứng nguyên vẹn Cứng, phân tầng phân phiến Nguyên khối, nứt vừa Khối vừa có mạch nối Không (0 - 0.5) B (0 - 0.25) B 0.25B - 0.35 (B + Ht) Khối lớn có mạch nối (0.35 - 1.10) (B + Hr) Vỡ vụn hoàn toàn nhng nguyên vẹn hoá tính bị ép, độ sâu trung bỡnh bị ép, độ sâu lớn trơng nở 1.10 (B + Ht) (1.10 đến 2.10) (B + Ht) (2.1 đến 4.50)(B+Ht) ến 76m, không tính(B+Ht) 5.TNH TON NG HM THEO H THNG PHN LOI CHT LNG KHI 5.3 Phng phỏp Bieniawski (RMR) * RMR = I1 + I2 + I3 + I4 + I5 + I6 I1- Cờng độ vật liệu đá nguyên vẹn I2- Chất lợng nõn khoan (RQD) I3- Bớc đứt đoạn (khe nứt) I4- iều kiện đứt đoạn I5- iều kiện nớc ngầm I6- Thế nằm khe nứt Bng giá trị Ii: xem sách 5.TNH TON NG HM THEO H THNG PHN LOI CHT LNG KHI 5.3 Phng phỏp Bieniawski (RMR) Trị số RMR Loại khối đá 81 - 100 tốt 61 - 80 tốt 41 - 60 trung bỡnh 21 - 40 yếu < 21 yếu 5.3 Phng phỏp Bieniawski (RMR) * Hớng dẫn đào gia cố đờng hầm đá độ 10m theo hệ thống RMR Phân loại khối đá Néo đá (đờng kính 20mm.phụt, va toàn bộ) Phun vẩy Gia cố thép I- Rất tốt RMR: 81100 Toàn gơng Tiến 3m II- tốt RMR: 61 - 80 Toàn gơng,tin từ 1-1,5m, hoàn tất gia cố đoạn 20m từ gơng hầm Bu lông néo cục dài 3m đỉnh, khong cách 2,5m, thỉnh thoáng có lới bo vệ cm đỉnh nhng nơi cần thiết Không Hớng lên đỉnh giật cấp, tin từ 1,5-3,0m phía đỉnh Gia cố sau lần nổ mỡn Hoàn tất gia cố đoạn 10m Bu lông néo có hệ thống dài 4m, khong cách từ 1.5- 2m đỉnh hai bên tờng với lới bo vệ 50- 100mm đỉnh 30mm hai bên Không IIItrung bỡnh RMR: 41-60 Thông thờng không cần gia cố ngoại dùng néo cục 5.3 Phng phỏp Bieniawski (RMR) * Hớng dẫn đào gia cố đờng hầm đá độ 10m theo hệ thống RMR Néo đá (đờng kính 20mm.phụt, va toàn bộ) IV xấu RMR:21-40 Hớng lên đỉnh giật cấp, tiến từ 1,0-1,5m phía đỉnh Lắp gia cố đồng thời với đào, 10m từ gơng hầm Bu lông néo có hệ thống dài 4-5m, khonh cách từ 11,5m đỉnh hai bên tờng với lới bo vệ 10-15 cm đỉnh 10 cm hai bên tờng Gân tng cứng vừa với khong cách 1,5m nhng vị trí cần thiết V- xấu RMR: < 20 ục nhiều chỗ, tiến 0,5-1,5m, phía đỉnh Lắp gia cổ đồng thời với đào Phun vầy sau nổ mỡn Bu lông néo có hệ thống dài 5-6m, khong cách từ 11,5m đỉnh hai bên tờng với l ới bo vệ Bu lông néo dới đáy 15-20 cm đỉnh 15 cm hai bên, cm mặt đáy Gân tng cứng vừa nhiều, khong cách 0,75m, có chèn cừ thép cần áy kín Phân loại khối đá Phun vẩy Gia cố thép 5.TNH TON NG HM THEO H THNG PHN LOI CHT LNG KHI 5.4 Phng phỏp Barton (Q) JW RQD J r Q= ì ì Jn J a SRF RQD (%) tiêu chất lợng đá, ly nhng thỏi nõn khoan có chiều dài 10cm, cho điểm từ 10 đến 100 Jn: Số lợng hệ thống khe nứt (cho điểm từ 0.5 đến 20) Jr: Chỉ số độ nhám khe nứt (cho điểm từ 0.5 đến 4) Ja: Chỉ số phong hoá khe nứt (cho điểm từ 0.05 đến 1) Jw: Hệ số rút nớc khe nứt (cho điểm từ 0.05 đến 1) SRF: Hệ số giảm ứng suất (cho điểm từ 0.5 đến 20) * Các bảng cho điểm : đọc sách 5.TNH TON NG HM THEO H THNG PHN LOI CHT LNG KHI 5.4 Phng phỏp Barton (Q) * Phõn cp ỏ theo tr s Q Cp Cht lng ỏ Giỏ tr Q A Vụ cựng tt 400 - 1000 Cc k tt 100 - 400 Rt tt 40 - 100 B Tt 10 - 40 C Khỏ - 10 D Xu 1-4 E Rt xu 0,1 - F Cc k xu 0,01 - 0,1 G Vụ cựng xu 0,001 - 0,01 5.TNH TON NG HM THEO H THNG PHN LOI CHT LNG KHI 5.4 Phng phỏp Barton (Q) * Thụng s b sung: ng kớnh tng ng o DC = D0 ESR D0 : khu din, ng kớnh hoc chiu cao o ESR : t l gia c o ~ tớnh cht khoang o Tớnh cht khoang o ESR - Phn m m ngm tm 3,5 - Hm dn nc thy in (tr ng ỏp lc), hm dn kit, ng lũ, gng lũ o ln - Phũng kho, nh mỏy x lý nc, ng nh, thỏp iu ỏp, hm dn vo - Nh mỏy in, ng chớnh, bung lỏnh nn, cỏc nỳt giao thụng ca hm - Nh mỏy in nguyờn t ngm, ga xe la, cụng trỡnh cụng cng, th thao, cụng xng 1,6 1,3 1,0 0,8 5.4 Phng phỏp Barton (Q) Khuyn cỏo bin phỏp gia c ~ (Q,Dc) * Gii thớch cỏc bin phỏp gia c 1) Không gia cố 2) Neo ri rác, Sb 3) Mạng lới neo, B 4) Mạng lới neo bê tông phun cốt thép dày 4-5cm, B(+S) 5) Bê tông phun trộn sợi thép neo, dày 5-9cm, Sfr+B 6) Bê tông phun trộn sợi thép neo, dày 9-12cm, Sfr+B 7) Bê tông phun trộn sợi thép neo, dày 12-15cm, Sfr+B 8) Bê tông phun trộn sợi thép, dày >15cm, Dầm thép neo, Sfr, RRS+B 9) V bờ tụng ỳc, CCA THIT K NG HM THU CễNG KHễNG BC O 6.1 Mt s c im ca ng hm thu cụng khụng bc ỏo Mặt tiện lợi Mặt bất tiện - Chi phí thấp (rẻ phơng án có áo khong 35 đến 45%) - Thông thờng thỡ chất lợng công trỡnh thấp - Thi công nhanh - Yêu cầu địa chất tốt - Phần đào lẹm ít, không phi đổ bù bê tông phần đào đá lẹm - Hệ số nhám lớn - Tháp điều áp làm nhỏ - Rủi ro kỹ thuật cao cho chủ đầu t - Tiết diện mặt cắt ngang hầm lớn - Chi phí bo dỡng cao - Yêu cầu có hố thu đá THIT K NG HM THU CễNG KHễNG BC O 6.2 Nhng khú khn thi cụng a) Cỏc nc ngm - ng hm nụng : nh hng ca nc ma - ng hm sõu: ớt chu nh hng ca nc ma, nhng ỏp lc nc ngm ln, x lý phc * Cỏc bin phỏp x lý - Gom nc v bm nc thoỏt (thng dựng) - Khoan phun vt liu c bit ngn nc ngm chy vo hm - Lm ụng lnh vựng cú nc ngm o hm be tong ngn nc THIT K NG HM THU CễNG KHễNG BC O 6.2 Nhng khú khn thi cụng b) Cỏc ng sut * Do ng sut kộo - ỏ khụng nguyờn nt n ỏ ri -Hm cú ỏp lc ln : khe nt lm tng lng mt nc Do ng sut nộn - ng sut nộn ln phỏ hy ỏ theo chiu song song vi ng vin ỏ n - Bin phỏp : cn gia c ỳng mc THIT K NG HM THU CễNG KHễNG BC O 6.3 Ch thu lc ng hm khụng ỏo a) Mt ct in hỡnh * Hỡnh dng ti u n = H/ R = * Tớnh din tớch ti u: cn xột n o lm A = 0,5 A tích đào lẹm (m2) Với: - A = diện A = diện tích lý thuyết (m2) * Xét đến đào lẹm theo hai cách: - Dùng diện tích lý thuyết hệ số Manning tơng đơng - Dùng diện tích mặt cắt có kể đào lẹm hệ số Manning thực THIT K NG HM THU CễNG KHễNG BC O 6.3 Ch thu lc ng hm khụng ỏo b) Tớnh dũng cú ỏp Tổn thất dọc đờng : h1 = Q L A M 2R 4/3 -M = : hệ số Manning, - n : hệ sốnnhám - R: Bán kính thủy lực c) Tớnh dũng không áp Trờng hợp: tích nớc theo hạt bụi vụn đá Phơng pháp tính : nh cho kênh hở THIT K NG HM THU CễNG KHễNG BC O 6.3 Ch thu lc ng hm khụng ỏo d) Vận chuyển bùn cát Cần tính đờng kính giới hạn không xói hạt cát dgh * Chảy có áp w v2 dgh = s w CA1/ - x: Dung trọng bùn cát - w: Dung trọng nớc - A: Diện tích mặt cắt đờng hầm (m2) - C: Hệ số, thay đổi khong 115-140, lấy sơ C = 130 * Chy khụng ỏp o dgh = ( s w )C - o: ứng suất cắt biên, - C: hệ số lấy 0,05 THIT K NG HM THU CễNG KHễNG BC O 6.4 Thit k theo ỏp lc bờn ngoi Phơng pháp: theo phân loại khối đá Terzaghi, Bienawski (RMR) & Barton (Q) chọn biện pháp gia cố * u điểm: điều chỉnh gia cố trờng theo chất lợng thực khối đá 6.5 Thit k theo ỏp lc bờn a) Theo tính chịu nớc đá Các loại đá chịu nớc (dễ tan, dễ xói mòn, trơng nở ) gia cố Bọc bê tông Phun vẩy THIT K NG HM THU CễNG KHễNG BC O 6.5 Thit k theo ỏp lc bờn b) Cao trỡnh mc nc ngm -MNN cao hn ng o ỏp: khụng b rũ nc, khụng cn x lý c bit chng rũ -MNN thp hn ng o ỏp: cú kh nng b rũ nc ra, cn x lý chng rũ c) ng sut t nhiờn ca ỏ -ng sut t nhiờn ca ỏ phi ln chng t góy thu lc (do ỏp lc nc t hm) -Khi khụng tho thỡ phi thit k lp lút kim soỏt tn tht nc THIT K NG HM THU CễNG KHễNG BC O 6.5 Thit k theo ỏp lc bờn * Kim tra theo Tiêu chuẩn thiết kế Na Uy: rhcos > Hw r Lcos > Hw - L: Khang cách ngắn từ mặt đất tới điểm tính toán (m), THIT K NG HM THU CễNG KHễNG BC O 6.5 Thit k theo ỏp lc bờn * Kim tra theo Don Deere h > H , : h s - Hm cú ỏo bờ tụng ct thộp: = 0,8 - Hm cú ỏo bờ tụng khụng ct thộp: = 1,3 Nhn xột : yờu cu chụn sõu cao hn so vi PP Na uy d) Gia c chng thm - Trng hp phi gia c : ỏ cú tớnh thm nc ln, MNN thp hn ng o ỏp, ng sut t nhiờn khụng ln , d b thm mt nc - Bin phỏp : bờ tụng, phun vy cú cụt thộp, phun va gia c, lp lút thộp THIT K NG HM THU CễNG KHễNG BC O 6.6 Thit k h thu ỏ a) V trớ t : Phớa trc on ng cú lp lút thộp b) Thể tích hố Kinh nghim ca Nauy Ư W= 0,01 (m3) : din tớch b mt khụng bc phớa thng lu h Nu cú vt thi ri tn ti: cn tng W h c) B trớ cỏc b phn * Li chn ỏy: to mt phõn cỏch h vi dũng chy hm Kớch thc ụ li: ln ỏ lt vo Phng ỏn thỏo nc h ( bo dng): -T chy -Dựng bm [...]... tiện lợi Mặt bất tiện - Chi phí thấp (rẻ hơn phơng án có áo khong 35 đến 45%) - Thông thờng thỡ chất lợng công trỡnh thấp hơn - Thi công nhanh - Yêu cầu địa chất tốt - Phần đào lẹm ít, không phi đổ bù bê tông phần đào đá lẹm - Hệ số nhám lớn - Tháp điều áp có thể làm nhỏ hơn - Rủi ro về kỹ thuật cao hơn cho chủ đầu t - Tiết diện mặt cắt ngang hầm lớn hơn - Chi phí bo dỡng cao hơn - Yêu cầu có hố thu... lực c) Tớnh dũng không áp Trờng hợp: khi tích nớc nó có thể cuốn theo các hạt bụi và vụn đá Phơng pháp tính : nh cho kênh hở 6 THIT K NG HM THU CễNG KHễNG BC O 6.3 Ch thu lc trong ng hm khụng ỏo d) Vận chuyển bùn cát Cần tính đờng kính giới hạn không xói của hạt cát dgh * Chảy có áp w v2 dgh = s w CA1/ 6 - x: Dung trọng bùn cát - w: Dung trọng nớc - A: Diện tích mặt cắt đờng hầm (m2) - C: Hệ...5.4 Phng phỏp Barton (Q) Khuyn cỏo bin phỏp gia c ~ (Q,Dc) * Gii thớch cỏc bin phỏp gia c 1) Không gia cố 2) Neo ri rác, Sb 3) Mạng lới neo, B 4) Mạng lới neo và bê tông phun không có cốt thép dày 4-5cm, B(+S) 5) Bê tông phun trộn sợi thép và neo, dày 5-9cm, Sfr+B 6) Bê tông phun trộn sợi thép và neo, dày 9-12cm, Sfr+B 7) Bê tông phun... chng t góy thu lc (do ỏp lc nc t trong hm) -Khi khụng tho món thỡ phi thit k lp lút kim soỏt tn tht nc 6 THIT K NG HM THU CễNG KHễNG BC O 6.5 Thit k theo ỏp lc bờn trong * Kim tra theo Tiêu chuẩn thiết kế Na Uy: rhcos > Hw r Lcos > Hw - L: Khang cách ngắn nhất từ mặt đất tới điểm tính toán (m), 6 THIT K NG HM THU CễNG KHễNG BC O 6.5 Thit k theo ỏp lc bờn trong * Kim tra theo Don Deere h > H ,... thể điều chỉnh gia cố ngay tại hiện trờng theo chất lợng thực của khối đá 6.5 Thit k theo ỏp lc bờn trong a) Theo tính chịu nớc của đá Các loại đá kém chịu nớc (dễ tan, dễ xói mòn, trơng nở ) gia cố Bọc bê tông Phun vẩy 6 THIT K NG HM THU CễNG KHễNG BC O 6.5 Thit k theo ỏp lc bờn trong b) Cao trỡnh mc nc ngm -MNN cao hn ng o ỏp: khụng b rũ nc, khụng cn x lý c bit chng rũ -MNN thp hn ng o ỏp: cú kh ... riêng lẻ có vết nứt 3) liên kết bỡnh thờng: có khe nứt vết nứt nhỏ, nhng khối đá liên kết chặt chẽ với & 5) khối có đờng ghép nối gồm mnh vỡ, đá tng không hoàn toàn liên kết với 6) vụn nhng phơng... 7&8) bị nén ép trỡnh học mà đá tiến chậm vào phần hở đờng hầm mà không trơng nở 9) trơng nở: đá nở thể tích, gây áp lực vào vỏ đờng hầm Sơ đồ tính toán theo Terzaghi Ti trọng đá ớc tính theo... từ 1-1,5m, hoàn tất gia cố đoạn 20m từ gơng hầm Bu lông néo cục dài 3m đỉnh, khong cách 2,5m, thỉnh thoáng có lới bo vệ cm đỉnh nhng nơi cần thiết Không Hớng lên đỉnh giật cấp, tin từ 1,5-3,0m