ĐỒ án tốt NGHIỆP ngành xây dựng : Thiết kế và tổ chức thi công hầm đường bộ xuyên núi Đèo Cả cho đoạn hầm từ Km7+425 ¬ Km7+475 ”

CHƯƠNG 2 – THIẾT KẾ THI CÔNG ĐÀO PHÁ ĐẤT ĐÁ. 2.1. Điều kiện thi công và các căn cứ lựa chọn biện pháp đào đường hầm. Để quá trình thi công đạt hiệu quả cao nhất thì chúng ta phải lựa chọn được phương pháp phá vỡ đất đá hợp lý nhất. • Phương pháp đào hợp lý là phương pháp hội tụ đủ các điều kiện sau: Tạo ra khả năng đào phá đất đá có hiệu quả kinh tế cao nhất và đều đặn trong toàn bộ dự án. Hạn chế được tối đa hiện tượng giảm bền của khối đá. Hạn chế tối đa mức độ chấn động trong khu vực dân cư. Hạn chế tối đa tác động đến môi trường. Phù hợp với các loại kết cấu chống. Phù hợp với trang thiết bị thi công. • Các yếu tố chủ yếu để lựa chọn phương pháp phá vỡ đất đá: Phương thức đào cùng với biện pháp bảo vệ thích hợp. Hình dạng, kích thước tiết diện, dộ dốc của đường hầm. Độ sâu, độ cong, chiều dài đường hầm. Tiến độ thi công, tốc độ thi công phải được đảm bảo. 2.2. Lựa chọn phương pháp đào phá đất đá tại gương. Đoạn hầm thiết kế có chiều dài 65 m nằm trong đất đá tương đối vững chắc,f = 7 8. Vì vậy ta lựa chọn phương pháp khoan nổ mìn để thi công đường hầm .Có 2 hình thức phá vỡ đất đá bằng khoan nổ mìn đó là nổ mìn thường và nổ mìn tạo biên . Với những ưu điểm như giảm được hệ số thừa tiết diện (giảm chi phí xúc bốc vận chuyển và công tác chèn lấp ) đồng thời với nổ mìn tạo biên thì đất đá xung quanh ít bị nứt nẻ sâu vào bên trong khối đá (làm đường hầm ổn định cao hơn ). Đó là lí do mà phương pháp nổ mìn tạo biên đang được áp dụng rất phổ biến . Ở đây ta cũng dùng phương pháp nổ mìn tạo biên.

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 9 PHẦN I.KHÁI QUÁT CHUNG 9 CHƯƠNG 1-KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH

1.1 Các đặc điểm vị trí,sự cần thiết phải thiết kế xây dựng hầm đường bộ đèo

1.1.1 Vị trí địa lý 9

1.1.2 Sự cần thiết phải xây dựng công trình 9

1.2 Các đặc điểm cấu tạo chủ yếu của công trình 10

1.3 Sơ đồ quy hoạch cấu tạo hệ thống công trình hầm đường bộ đèo Cả 111.4 Đặc điểm về điều kiện xây dựng toàn bộ khu vực hầm đường bộ đèo Cả

12

1.4.1 Điều kiện địa hình, địa mạo 12

1.4.2 Đặc điểm khí hậu,khí tượng khu vực 12

1.4.3 Đặc điểm địa chất công trình 13

1.4.4 Đặc điểm thủy văn và địa chất thủy văn 17

1.4.5 Đặc điểm về dân cư kinh tế 19

1.4.6 Đặc điểm về giao thông 20

CHƯƠNG 2 – KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐƯỜNG HẦM 21

2.1 Các đặc điểm về công dụng,vị trí,sự cần thiết phải thiết kế xây dựng hầmđường bộ đèo Cả 21

2.2 Các đặc điểm về mối liên hệ giữa đường hầm cần phải thiết kế và các côngtrình ngầm,công trình bề mặt có liên quan trực tiếp 21

2.3.1 Tiêu chuẩn kỹ thuật 22

2.3.2 Lưu lượng xe lưu thông 23

1.1.Những yêu cầu cơ bản về thiết kế quy hoạch công trình ngầm 24

1.1.1.Phân loại khối đá bao quanh đưng lò 24

1.1.2.Những yêu cầu cơ bản về thiết kế đường hầm giao thông 29

1.2 Thiết kế trên bình đồ 31

1.2.1 Nguyên tắc thiết kế 31

1.2.2 Thiết kế trên bình đồ 31

1.2.3 Thiết kế công trình trên mặt cắt dọc 31

1.3 Thiết kế quy hoạch công trình trên mặt cắt ngang 32

1.3.1 Lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang cho đường hầm 32

1.3.2 xác định kích thước tiết diện ngang của đường hầm 33

CHƯƠNG 2 – THIẾT KẾ LỰA CHỌN VẬT LIỆU, TÍNH TOÁN KẾT

2.1 Những yêu cầu cơ bản về thiết kế vật liệu, kết cấu chống giữ công trìnhngầm 36

2.2 Thiết kế lựa chọn vật liệu chống giữ công trình ngầm 36

2.3 Tính toán áp lực đất đá tác dụng lên công trình ngầm 37

2.3.1 Tính toàn chiều cao vòm phá hủy của đất đá 37

2.3.2 Tính toán áp lực đất đá tác dụng lên kết cấu chống 38

2.7 Tiết diện đường hầm khi đào 61

1.1 Lựa chọn sơ đồ đào 63

1.2 Lựa chọn sơ đồ thi công 64

1.2.1.Sơ đồ thi công nối tiếp toàn phần 64

1.2.2.Sơ đồ thi công song song 64

1.2.3.Sơ đồ thi công phối hợp 65

1.3.So sánh lựa chọn sơ đồ thi công hợp lý 65

1.4.Lựa chọn sơ đồ đào 65

2.1 Điều kiện thi công và các căn cứ lựa chọn biện pháp đào đường hầm 672.2 Lựa chọn phương pháp đào phá đất đá tại gương 67

2.4 3.Tổ chức thi công khoan nổ mìn 96

CHƯƠNG 3 - CÔNG TÁC THÔNG GIÓ TRONG QUÁ TRÌNH XÂY

3.1 Thông gió và đưa gương vào trạng thái an toàn 98

3.1.1.Lựa chọn sơ đồ thông gió 98

3.1.2 Tính toán chọn quạt 98

3.1.3 Tính toán năng suất và hạ áp của quạt 101

3.1.4 Tổ chức thông gió và đưa gương vào trạng thái an toàn 103

4.4 Bố trí xe vận tải 107

CHƯƠNG 5 : THI CÔNG CHỐNG TẠM CHO ĐƯỜNG HẦM 109

5.1 Mục đích, ý nghĩa và các yêu cầu cơ bản của công tác chống tạm thời chođương hầm 109

5.2 So sánh, lựa chọn kết cấu chống tạm thời cho đường hầm 109

5.3 Thiết kế tổ chức thi công kết cấu chống tạm bậc trên 109

5.3.1 Thi công neo 109

5.3.2 Thi công kết cấu bê tông phun 111

5.4 Thi công chống tạm cho gương bậc dưới 114

5 4.1 Phun bê tông 114

CHƯƠNG 6 - CHỐNG CỐ ĐỊNH CHO ĐƯỜNG HẦM 119

6.1 Mục đích, ý nghĩa và các yêu cầu cơ bản của công tác chống cố định 1196.2.Tổ chức thi công 120

6.3 Biện pháp thi công 120

6.4 Biện pháp an toàn 121

6.5 Công tác hoàn thiện 121

CHƯƠNG 7 : CÁC CÔNG TÁC PHỤ TRONG QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG

CHƯƠNG 1 - TỔ CHỨC CÔNG TÁC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM

125

1.1 Yêu cầu về tổ chức thi công công trình ngầm 125

1.2 xây dựng biểu đồ và tổ chức chu kỳ 125

1.2.1 Lựa chọn biểu đồ chu kỳ 125

1.2.2 Tổ chức chu kỳ đào chống tạm gương trên 126

1.2.3 Tổ chức chu kỳ đào chống tạm gương dưới 133

1.2.4 Biểu đồ tổ chức chu kỳ đào chống cố định 139

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây với sự phát triển vượt bậc về kinh tế của đấtnước, của nền công nghiệp Đòi hỏi cần có cơ sở hạ tầng phát triển đồng bộ vớinền kinh tế nhằm đảm bảo khả năng lưu thông hàng hóa Xuất phát từ thực tế nêutrên, các nghiên cứu về xây dựng tuyến đường mới, hiện đại đi qua khu vực Đèo

Cả được thực hiện

Dự án đường hầm đường bộ qua Đèo Cả có điểm đầu tại lý trình1353+500 km nằm trong thôn Hòa Sơn, xã Hòa Xuân Nam, huyện Đông Hòa,tỉnh Phú Yên và điểm cuối tại lý trình 1374+500km trên quốc lộ 1A khu vựcnông thôn, thôn Cổ Mã, xã Vạn Thọ, huyện Vạn Ninh, tỉnh Khánh Hòa

Dưới sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn , đặc biệt làGS.TS.NGƯT VÕ TRỌNG HÙNG người hướng dẫn tôi thực hiện đồ án tốt

nghiệp với đề tài: “ Thiết kế và tổ chức thi công hầm đường bộ xuyên núi Đèo

Cả cho đoạn hầm từ Km7+425  Km7+475 ”

Do thời gian có hạn,kiến thức còn hạn chế cùng với kinh nghiệm còn nonkém nên trong bản đồ án tốt nghiệp này không tránh khỏi những sai sót,rất mongnhận được sự chỉ bảo của các thầy và các ý kiến đóng góp của bạn để bản đồ ánđược hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô cùng các bạnđồng nghiệp đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Đặc biệt là GS.TS.NGƯT VÕ TRỌNG HÙNG đã tận tình giúp đỡ em để em cóthể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 1 tháng 06 năm 2016 Sinh viên thực hiện

Hoàng Quang Diện

PHẦN MỞ ĐẦU PHẦN I.KHÁI QUÁT CHUNG CHƯƠNG 1-KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG CÔNG

Tỉnh Khánh Hòa :

Tỉnh Khánh Hòa có giáp ranh với tỉnh Phú Yên (phía Bắc), Ninh Thuận(phía Nam), Lâm Đồng và Đắc Lắc (phía Tây) và biển Đông( phía Đông).Diệntích tự nhiên là 5217,6 km2.Nhờ điều kiện tự nhiên thuận lợi, du lịch đóng vai tròquan trọng trong hoạt động kinh tế của tỉnh Tuy nhiên, công nghiệp nặng đónggóp lớn nhất trong ngân sách của tỉnh, đặc biệt là nền công công nghiệp đóng tàu.Tài nguyên cát trắng và titanium ở khu vực bờ biển giúp tỉnh có tiềm năng trởthành nơi sản xuất pha lê và titanium Ngoài ra, tại đây còn có quặng vàng.NhaTrang thủ phủ của Khánh Hòa cách Đèo Cả 80km

1.1.2 Sự cần thiết phải xây dựng công trình.

Đoạn đường qua đèo Cảrất dài (8Km) và hiểm trở, nhiều khúc cua gấp vớibán kính cong nhỏ, độ dốc dọc lớn, gây nguy cơ mất an toàn giao thông nhất làvới các xe tải nặng, xe siêu trường, siêu trọng Khu vực này cũng thường xuyênxảy ra ách tắc giao thông do đất đá trên đèo bị sụt lở Vì vậy việc đầu tư xâydựng hầm đường bộ qua đèo Cả nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông, nâng caohiệu quả khai thác của quốc lộ 1A.

Theo dự kiến, khi đường hầm hoàn thành thì tổng quãng đường qua đèogiảm còn một nửa, thời gian qua đèo giảm chỉ còn 1/4, chịu được trọng tải lớn và

an toàn cho các loại xe lưu thong, Tuyến đường sau khi xây dựng sẽ luôn đảmbảo an toàn trong mọi điều kiện thời tiết, rút ngắn đáng kể hành trình của cácphương tiện giao thông , tiết kiệm thời gian, giảm thiểu chi phí, giảm thiểu tainạn giao thông

Đường hầm cũng sẽ giúp cho việc lưu thông thuận lợi giữa miền Trung vàkhu vực phía Nam, nối liền khu kinh tế nam Phú Yên và khu kinh tế Vân Phong,

và giữa thành phố Tuy Hòavà thành phố Nha Trang Làm bàn đạp để phát triểnkinh tế khu vực, và đảm bảo an ninh khu vực miền Trung và Tây Nguyên

1.2 Các đặc điểm cấu tạo chủ yếu của công trình.

Cấu tạo chính của toàn bộ công trình như sau:

 Dự án được thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế đường cao tốc với vận tốc

b Phần Cầu:

 Trên tuyến có tổng cộng 5 cây cầu với tổng chiều dài cầu 396 m

 Các kết cấu cầu trên tuyến chủ yếu là kết cấu dầm I 33 BTCT DUL, ngoạitrừ cầu vượt ngay khi ra khỏi cửa hầm Cổ Mã vì lí do thẩm mỹ nên sửdụng kết cấu nhịp liên tục

 Các cầu này được thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05

c Phần Hầm.

Trên tuyến sẽ có hai đoạn hầm cụ thể gồm:

*) Hầm Đèo Cả :

 Hầm Đèo Cả có chiều dài L = 4125 m gồm 2 hầm đơn

 Mặt cắt ngang tuyến đoạn qua khu vực hầm gồm có 2 làn xe bề rộng mỗilàn là 3,5m, tổng chiều rộng của mặt cắt ngang tuyến ở trong hầm là 8,5m

 Trong hầm chỉ sử dụng hệ thống thông gió dọc nhờ vào hệ thống quạtphản lực ở phía trên

 Trong hầm có bố trí các thiết bị quan sát cũng như là các thiết bị đo đạc vềnồng độ khói hụi, hệ thống báo cháy, và camera quan sát giao thông lưuthông trong hầm

 Bên trong hầm có bố trí các hầm ngang cho công tác thoát nạn cho người

đi bộ và cho xe cộ với khoảng cách 300m cho hầm thoat nạn cho người đi

bộ và 900 m cho hầm thoat nạn cho xe cộ qua hầm

 Thi công theo phương pháp NATM của Áo

1.3 Sơ đồ quy hoạch cấu tạo hệ thống công trình hầm đường bộ đèo Cả

Hầm đèo Cả nằm tại địa phận 2 tỉnh Phú Yên và Khánh Hòa với chiều dài4125m từ (Km3+815 ÷ Km7+940)

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí dự án

1.4 Đặc điểm về điều kiện xây dựng toàn bộ khu vực hầm đường bộ đèo Cả.

1.4.1 Điều kiện địa hình, địa mạo.

Địa hình khu vực dự án thuộc dạng địa hình của vùng núi thấp, đồi có độcao tuyệt đối từ 5 đến 400m, bị phân cắt mạnh Nếu theo nguyên tắc các bề mặtđồng nguồn gốc để phân loại, thì địa hình khu vực nghiên cứu bao gồm:

- Sườn bóc mòn – rửa trôi mạnh phát triển trên nền đá granit, độ dốc sườn30-40 độ thường phát triển ở phía Nam của tuyến hầm Đặc trưng của hình tháisườn thường là lõm thẳng, với nhiều khe rãnh Sườn bóc mòn - rửa trôi mạnh có

độ dốc vừa phải 15-25độ, lồi thẳng thoải, phát triển chủ yếu ở nửa phía Nam củatuyến hầm Vỏ phong hoá trên chúng phát triển mạnh mẽ, thường có chiều dàylớn

- Các bề mặt tích tụ do hoạt động của biển và rửa trôi từ trên sườn xuống:Các thành tạo này phân bố hẹp, chỉ gặp ở khu vực phía đường dẫn phía cửa Nam

- Cửa bắc hầm Đèo Cả có địa hình dốc khoảng 20-25 Cấu tạo địa chất chủyếu là đất cát pha sét lẫn nhiều dăm sạn và rất nhiều đá tảng trung đến lớn nằmchồng chéo lên nhau ngay trên bề mặt địa hình

1.4.2 Đặc điểm khí hậu,khí tượng khu vực.

Khánh Hòa là tỉnh ở vùng duyên hải cực Nam Trung Bộ, nằm trong khuvực khí hậu nhiệt đới xavan Song khí hậu Khánh Hòa có những nét biến dạngđộc đáo với các đặc điểm riêng biệt So với các tỉnh, thành phía Bắc từ đèo

Cả trở ra và phía Nam từ Ghềnh Đá Bạc trở vào, khí hậu ở Khánh Hòa tương đối

ôn hòa hơn do mang tính chất của khí hậu đại dương Thường chỉ có 2 mùa rõ rệt

là mùa mưa và mùa nắng Mùa mưa ngắn, từ khoảng giữa tháng 9 đến giữa tháng

12 dương lịch, tập trung vào 2 tháng 10 và tháng 11, lượng mưa thường chiếmtrên 50% lượng mưa trong năm Những tháng còn lại là mùa nắng, trung bìnhhàng năm có tới 2.600 giờ nắng Nhiệt độ trung bình hàng năm của Khánh Hòacao khoảng 26,7 °C

Khánh Hòa là vùng ít gió bão, tần số bão đổ bộ vào Khánh Hòa thấp chỉ

có khoảng 0,82 cơn bão/năm so với 3,74 cơn bão/năm đổ bộ vào bờ biển ViệtNam

b Nhiệt độ không khí

Nhiệt độ không khí trong năm có sự biến động nhẹ Tại Tuy Hòa, tháng 6

là tháng nóng nhất với nhiệt độ trung bình là 29,7˚C, trong khi đó tháng 1 làtháng lạnh nhất với nhiệt độ trung bình là 23,5 ˚C Nhiệt độ cao tuyết đối là 40,5

˚C vào tháng 5, nhiệt độ thấp tuyệt đối là 15,2 ˚C vào tháng 12 Độ chênh lệchnhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất khoảng 6,2˚C

1.4.3 Đặc điểm địa chất công trình.

a, Địa tầng.

Theo Bản đồ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1/200.000 (D-49-XXVI) do

Trần Tính làm chủ biên do Cục địa chất và Khoáng sản Việt Nam xuất bản năm

1997 và tài liệu đo vẽ Bản đồ địa chất công trình – Hầm đường bộ Đèo Cả tỷ lệ1:5 000 thì khu vực dự án nằm trong khu vực có các phân vị địa tầng địa chấtnhư sau:

*) GIỚI KAINOZOI

Hệ Đệ Tứ (Q) :

- Trầm tích biển (mQ): phân bố ở phía Đông Nam của đầu hầm phía Nam.Thành phần gồm: phia trên là cát pha màu xám nâu, xám vàng; phía dưới là sétpha, sét, cát, sạn, cuội Bề dày 10-20m

- Đới tàn tích, sườn tích (edQ): Phân bố trên các sườn đồi, núi với chiều dày thayđổi lớn, gồm sét pha, cát pha, dăm sạn, tảng lăn vv kết cấu kém chặt đến chặtvừa, nửa cứng đến cứng

*) MAGMA XÂM NHẬP.

Phức hệ Đèo Cả :

Trong phạm vi đo vẽ, phức hệ Đèo Cả bao trùm toàn bộ khu vực khảo sát.Phức hệ bao gồm 3 pha xâm nhập và pha đá mạch

Pha 1 (gdKđc 1): Bao gồm các đá granodiorit biotit, monzodiorit thạch anh

và granomonzonit, hạt không đều, màu xám đốm hồng nhạt Cấu tạo khối, kiếntrúc nửa tự hình, hạt không đều Thành phần khoáng vật (%): plagioclas = 30-40,thach anh = 16-25, felspat kali = 35-45, biotit = 3-7, horblend <5 Khoáng vậtphụ: apatit, sphen, zircon, magnenit Pha này không xuất hiện trong phạm vikhảo sát thuộc dự án

Pha 2 (gxKđc 2): Là pha chính của phức hệ, tạo các khối nhỏ đến hàngtrăm km2 Pha xuất hiện bao trùm toàn bộ khu vực Đèo Cả, nhưng đôi chỗ bịxuyên cắt bởi các pha đá mạch Thành phần bao gồm các đá granit , granosyenitbiotit (horblend) Cấu tạo khối, kiến trúc nửa tự hình, hạt vừa đến thô, đôi nơi cókiến trúc dạng phorphyr Thành phần khoáng vật (%): plagioclas = 16-30 , thạch

thể tù của pha 1 và xuyên cắt chúng ở một vài nơi.

Pha 3 (gKđc 3): ít phát triển tạo thành các thể nhỏ ở khu vực phía Đèo Cảgần ven biển Thành phần gồm granit, granosyenit biotit hạt nhỏ, cấu tạo khối,kiến trúc nửa tự hình hạt không đều, đôi nơi có kiến trúc dạng phorphyr Ban tinhfelspat kali màu hồng thịt, nền nửa tự hình hạt màu hồng nâu nhạt Thành phầnkhoáng vật (%): plagioclas = 25-36, thạch anh 30-45, felspat kali = 30-45, biotit0-4 Đá pha 3 xuyên cắt các đá pha 1 và 2 Pha này không xuất hiện trong phạm

vi khảo sát thuộc dự án

b, Kiến tạo.

Vùng nghiên cứu chủ yếu là các đá macma nằm chỉnh hợp, không cónhững biến đổi địa chất lớn Trong quá trình khảo sát tại hiện trường đã ghi nhậnmột số đứt gãy, tại các điểm lộ đá ở 2 đầu hầm phía Bắc và phía Nam đã tiếnhành quan sát, đo hướng phát triển của hệ thống khe nứt, đặc điểm khe nứt nhằmtổng kết đánh giá hoạt động kiến tạo trong vùng dự án

c, Đứt gãy.

Trong phạm vi nghiên cứu của dự án, dựa vào đồ địa hình 1/5000, 1/1000,bản đồ địa chất khoáng sản 1/200.000, giải đoán ảnh vệ tinh bản và kiểm trangoài thực địa đã phát hiện một số đứt gãy làm ảnh hưởng đến địa mạo và địachất khu vực khảo sát Đáng chú ý nhất là đứt gãy F1III phát triển theo phươngTây Nam – Đông Bắc làm biến đổi địa hình một cách rõ nét, phía Tây Bắc địahình thấp hơn và bị phân cắt hơn phía Tây Nam Trong phạm vi kháo sát, tạiđiểm lộ DC-N23 (Km4+190, phải khoảng 215m), nơi đứt gãy cắt qua quan sátvết lộ dài khoảng 10m, rộng khoảng 4m đá bị vò nhàu, biến chất và cà nát mạnhthành các mảnh dăm 2-5cm Đứt gãy F1III làm phát triển các đứt gãy kéo theotrong phạm vi khảo sát, đặc biệt là phía Bắc làm cho địa hình bị phân cắt rõ rệt.Các đứt gãy kéo theo chủ yếu là đứt gãy bậc IV phát triển hầu hết theo hướngTây Bắc – Đông Nam và gần vuông góc với đứt gãy F1III Các đứt gãy trongphạm vi nghiên cứu được tổng hợp dưới bảng sau

Hình 1.2 : bản đồ địa chất tỷ lệ 1/200.000 do Cục Địa chất & Khoáng sản sản xuất năm 1997

Bảng 1: thống kê các đứt gãy tại khu vực dự án.

1.4.4 Đặc điểm thủy văn và địa chất thủy văn.

Đặc tính của đường phân thủy :

Hướng tuyến của hầm đi qua khu vực đồi núi có những con suối nhỏ vàsông Sông suối tại đây không chứ bồi tích phù sa, đòng thời tạo thành các khuvực tụ thủy nhỏ cùng các dòng chảy và đường phân thủy dốc đứng Tại khu vựchầm cửa Bắc hầm có hai con sông nhỏ: con sông thứ nhất chảy qua sườn tây vàcon sông thứ hai chảy qua sườn đông của tim tuyến hầm Con sông bắt nguồn từphía Đông đi qua tim tuyến hầm tại điểm hạ nguồn cách cửa hầm phía Bắc 200m

và chảy về phía Tây, sau đó hòa vào con sông chảy từ phía Tây tim tuyến Saukhi hai con sông hòa vào nhau dòng chảy đổ song song dọc theo sườn Tây củatuyến đường dẫn Tại của hầm phía nam có con sông nhỏ Đại Lãnh chảy qua timtuyến hầm tại vị trí hạ nguồn cách cửa hầm 130m

a, Nước mặt :

Nước mặt trong khu vực nghiên cứu chủ yếu là các suối và nhánh củanó.Nguồn cung cấp nước là nước mưa, nước từ trong đới nứt nẻ của đá gốc.Nước trên các suối và các nhánh suối thường ít về mùa khô, nhiều nơi lộ đá gốc

và ghềnh, nước suối trong và ít phù sa Về mùa mưa nguồn cung cấp phong phúhơn, mực nước dâng cao, dòng chảy mạnh kèm theo vật chất kéo theo làm chonước vẩn đục

Nước mặt theo các khe suối có thể chảy vào hầm theo khe nứt của đá gốc,thiết kế và thi công cần chú ý vấn đề này.

b, Nước dưới đất.

Nước dưới đất tồn tại chủ yếu trong các đới đất đá của phức hệ Đèo Cả.Tầng chứa nước này phân bố bao trùm khu vực công trình bao gồm các đá granit,granosyenit biotit (horblend) của phức hệ Đèo Cả

Nước dưới đất tồn tại và lưu thông theo các đứt gãy, khe nứt và đới nứt nẻ,đới dập vỡ Tuy nhiên, mức độ chứa nước của đất đá không đồng đều, phụthuộc vào mức độ nứt nẻ của đá từng khu vực Nước có thể theo các khe nứt chảyvào đường hầm, cần chú ý khi thiết kế và thi công Qua kết quả quan trắc mựcnước dưới đất trong các lỗ khoan cho thấy độ sâu của mực nước ngầm như bảng

Độ sâu lỗ khoan (m)

Độ sâu mực nước ngầm

(m)

Cao độ mực nước ngầm (m)

Ghi chú

1.4.5 Đặc điểm về dân cư kinh tế.

Bảng 3: Mức tăng dân số của Khánh Hòa và Phú Yên trong giai đoạn

(2000-2013)

Năm 2009 tỉ lệ dân số sống ở khu vực thành thị chiếm khoảng 22% tại Phú Yên

và khoảng 40% tại Khánh Hòa Tỉ lệ này dần tăng trong những năm gần đây

1.4.6 Đặc điểm về giao thông.

Quy hoạch tổng thể cho hai tỉnh Phú Yên –Khánh Hòa được lập từ tháng 2năm 2009 Mục tiêu của chiến lược là phát triển cho hai tỉnh tới năm 2025 theohướng đẩy mạnh tốc độ tăng trưởng kinh tế, ưu tiên phát triển kinh tế côngnghiệp hóa, hiện đại hóa Phía Nam tỉnh Phú Yên và phía Bắc tỉnh Khánh Hòa sẽ

nhận được nhiều lợi ích từ các hoạt động kinh tế đặc biệt, thu hút các nhà đầu tưtrong và ngoài nước.

Quốc lộ 1A sẵn có là đường giao thông vận tải hành khách, hàng hóatrọng yếu nối liền miền Bắc và phía Nam Việt Nam Trong địa phận tỉnh PhúYên và Khánh Hòa, tuyến quốc lộ chạy dọc bờ biển đi qua phần lớn khu đô thitại đây Hiện Quốc lộ 1A đang được mở rộng thành đường 4 làn xe theo Quyếtđịnh số 355 của Thủ Tướng Chính Phủ ban hành ngày 25 tháng 2 năm 2013 Pháttriển đường cao tốc:Theo quy hoạch đường cao tốc Việt Nam, đường cao tốc BắcNam sẽ đi qua khu vực dự án Do đó, hầm Đèo Cả không chỉ phục vụ cho giaothông hiện đang sử dụng Quốc Lộ 1A mà còn trở thành một phần của đường caotốc đó

Phát triển hành lang biển: dự tính sẽ xây dựng một hành lang biển quốcgia dọc theo biển từ Bắc vào Nam, nối liền nhiều đoạn đường địa phương hiện

có Khu vực dự án đã có đoạn đường nối Tuy Hòa với Đèo Cả thông qua cảngVũng Rô

CHƯƠNG 2 – KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐƯỜNG HẦM.

2.1 Các đặc điểm về công dụng,vị trí,sự cần thiết phải thiết kế xây dựng hầm đường bộ đèo Cả.

Ngày nay công trình ngầm là 1 phần không thể thiếu trog các công trìnhxây dựng Công trình ngầm có trong tất cả các công trình từ công trình ngầm chokhai thác khoáng sản, công trình ngầm thủy điện, công tình ngầm cho côngnghiệp, công trình ngầm cho các tòa nhà cao tầng, metro và ngày nay công trìnhngầm cho giao thông thật sự phát triển và là công trình ngầm phát triển trên thếgiới và cả Việt Nam

Hầm đường bộ đèo Cả là một trong những hầm đường bộ hiện đại nhấtcủa Việt Nam, là một đường hầm có vốn đầu tư lớn về công nghệ và giá trị.Đường hầm xuyên núi giúp giảm tối đa chiều dài của tuyến đường, rút ngắn thờigian di chuyển qua khu vực đèo Cả từ Tuy Hòa-Phú Yên sang Đại Lãnh-KhánhHòa, giảm nhiều chi phí vận chuyển, là nút giao thông quan trọng của khu vực,nâng cao hiệu quả kinh tế

2.2 Các đặc điểm về mối liên hệ giữa đường hầm cần phải thiết kế và các công trình ngầm,công trình bề mặt có liên quan trực tiếp.

Theo dự kiến, khi đường hầm hoàn thành thì tổng quãng đường qua đèogiảm còn một nửa, thời gian qua đèo giảm chỉ còn 1/4, chịu được trọng tải lớn và

an toàn cho các loại xe lưu thong, Tuyến đường sau khi xây dựng sẽ luôn đảmbảo an toàn trong mọi điều kiện thời tiết, rút ngắn đáng kể hành trình của cácphương tiện giao thông , tiết kiệm thời gian, giảm thiểu chi phí, giảm thiểu tainạn giao thông

Đường hầm cũng sẽ giúp cho việc lưu thông thuận lợi giữa miền Trung vàkhu vực phía Nam, nối liền khu kinh tế nam Phú Yên và khu kinh tế Vân Phong,

và giữa thành phố Tuy Hòa và thành phố Nha Trang Làm bàn đạp để phát triểnkinh tế khu vực, và đảm bảo an ninh khu vực miền Trung và Tây Nguyên

Các công trình phụ trợ tuyến,giúp hạ tầng phát triển Kèm theo các công trình bềmặt được đầu tư đồng bộ.

2.3 Các đặc điểm về yêu cầu thiết kế quy hoạch,thiết kế cấu tạo đường hầm.

2.3.1 Tiêu chuẩn kỹ thuật.

- Dự án được thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế đường cao tốc với vận tốc thiết

kế là 80 Km/h

b Phần Cầu:

- Trên tuyến có tổng cộng 5 cây cầu với tổng chiều dài cầu 396 m

- Các kết cấu cầu trên tuyến chủ yếu là kết cấu dầm I 33 BTCT DUL, ngoạitrừ cầu vượt ngay khi ra khỏi cửa hầm Cổ Mã vì lí do thẩm mỹ nên sử dụng kếtcấu nhịp liên tục

- Các cầu này được thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05

c Phần Hầm.

Trên tuyến sẽ có hai đoạn hầm cụ thể gồm:

Hầm Đèo Cả :

- Hầm Đèo Cả có chiều dài L = 4125 m gồm 2 hầm đơn

- Mặt cắt ngang tuyến đoạn qua khu vực hầm gồm có 2 làn xe bề rộng mỗilàn là 3,5m, tổng chiều rộng của mặt cắt ngang tuyến ở trong hầm là 8,5m

- Trong hầm chỉ sử dụng hệ thống thông gió dọc nhờ vào hệ thống quạtphản lực ở phía trên.

- Trong hầm có bố trí các thiết bị quan sát cũng như là các thiết bị đo đạc vềnồng độ khói hụi, hệ thống báo cháy, và camera quan sát giao thông lưu thôngtrong hầm

- Bên trong hầm có bố trí các hầm ngang cho công tác thoát nạn cho người

đi bộ và cho xe cộ với khoảng cách 300m cho hầm thoat nạn cho người đi bộ và

900 m cho hầm thoat nạn cho xe cộ qua hầm

-Thi công theo phương pháp NATM của Áo

2.3.2 Lưu lượng xe lưu thông.

Lưu lượng xe lưu thông là 1 triệu xe/năm

PHẦN II THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NGẦM

CHƯƠNG 1 – THIẾT KẾ QUY HOẠCH CÔNG TRÌNH NGẦM.

1.1.Những yêu cầu cơ bản về thiết kế quy hoạch công trình ngầm.

1.1.1.Phân loại khối đá bao quanh đưng lò

1.1.1.1.Phương pháp phân loại khối đá theo Dree- Phường pháp RQD.

Phương pháp RQD (còn gọi là phương pháp chỉ số chất lượng - RockQuality Designation) do Deere đề xuất vào năm 1963 Từ quan sát và nhận xétrằng độ dài các thỏi khoan lấy lên từ lỗ khoan khá phù hợp với độ bền và độ nứt

nẻ của khối đá, tác giả đã đề nghị lấy tổng chiều dài các thỏi khoan làm tham sốphản ánh chất lượng Deere đề nghị sử dụng khái niệm chỉ số chất lượng khối đá,viết tắt là RQD và xác định theo công thức:

Lt - chiều dài đoạn lỗ khoan được khảo sát

Dựa vào quan sát thực nghiệm, Deere sắp xếp các khối đá ra làm 5 loạitương ứng với các trị số RQD khác nhau như trong bảng 2.1

Bảng 2.1.Phân loại khối đá theo Deere

Ta có:

RMR = Rn + RD + RC + RJ + RW + RP ; (2.2)Trong đó:

Rn- chỉ tiêu bền nén đơn trục của khối đá

RD - chỉ tiêu chất lượng theo Deere

RC - chỉ tiêu các khoảng cách giữa các khe nứt

RJ - đặc điểm bề mặt nứt lẻ

RW - ảnh hưởng của nước ngầm khối đá

RP - ảnh hưởng của phương khe nứt đối với đường lò

Mỗi tham số trong công thức trên biểu thị bằng một lượng điểm nhất địnhtuỳ thuộc vào đặc thù riêng biệt của khối đá ở từng vị trí đường lò khi đã đượctiêu chuẩn hoá Tổng lượng điểm của các tham số trên sẽ là lượng điểm chấtlượng của cả khối đá Điểm chất lượng của khối đá sẽ nằm trong giới hạn từ 0đến 100 và được chia thành 6 cấp chất lượng tương ứng với những đặc điểm khácnhau của khối (xem bảng 2.2) Mỗicấp chất lượng sẽ kiến nghị những giải phápchống giữ tương ứng cho đường lò

Bảng 2.2 Bảng phân loại chất lượng khối đá theo chỉ số RMR

Lượng điểm theo RMR Chất lượng khối đá Cấp phân loại

Hình 2.1.Mối liên hệ giữa giá trị RMR với thời gian ổn định khung chống theo

Dựa vào RMR nhóm tác giả Kendorski và Cunmmings lập ra biểu đồ đểlựa chọn kết cấu chống như trên hình vẽ (hình 2.2)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Neo đơn chiếc Neo với b ớc chống neo th a

Neo với b ớc chống nhỏ (neo dày) và Neo với b ớc chống trung bình và bê tông phun.

, bê tông phun, vì chống kim loại đơn hoặc vì chống gỗ tha, kết cấu nhẹ.

Thanh chống kim loại kết cấu trung bình hoặc vì chống gỗ vững chắc có kết cấu giằng kín.

Thanh chống kim loại kết cấu vững chắc, trong vùng g ơng đào tuỳ theo mức độ cần thiết sử dụng bê tông phun hoặc chèn cọc dày.

Vùng không ổn định

sụt lở mạnh

1 - Vùng giới hạn bởi đặc tính sụt lở

cục bộ (mức độ ổn định thấp nhất).

l ới thép

Neo với b ớc chống nhỏ L ới thép

2 - Đ ờng cong giới hạn an toàn thấp cho khung vỏ chống

3 - Đ ờng cong giới hạn an toàn cao cho khung vỏ chống (ổn định)

Hỡnh 2.2 Sơ đồ lựa chọn loại hỡnh chống giữ hợp lý cho cụng trỡnh ngầm theo

Cummings & Kendorski 1982

1.1.1.3.Phương phỏp phõn loại theo chỉ tiờu chất lượng đường lò Q của viợ̀n kỹ thuọ̃t Nauy(NGI).

RQD – chỉ tiờu chất lượng theo Dree

Jn – chỉ số về hệ khe nứt

Jr – chỉ số về chất lượng bề mặt khe nứt

Ja – chỉ số độ phong húa lấp nhột ở khe nứt

Jw – chỉ số về ảnh hưởng của nước

SRF – chỉ số giảm bền xung quanh đường lò

Sỏu tham số này được kệt hợp thành 3 cặp thừa số với ý nghĩa sau:

RQD/Jn đặc trưng cho kớch thước của cỏc khối nứt,

Jr/Ja đặc trung cho độ bền cắt hay trượt giữa cỏc khối nứt,

Jw/SRF đặc trưng cho ứng suất hữu hiệu, tác dụng vào khối đá.

Trị số của các thừa số đó trong hệ thống phân loại dao động trong khoảng cácđịnh sau:

0,5 RQD/Jn 200; 0,02 Ja/Jr 5; 0,005 Jw/SRF  1;

Dựa vào số điểm tổng hợp Q thu được, các khối đá được xếp vào 9 nhómkhác nhau như trong bảng 2.3

Bảng 2.3.Phân loại khối đá theo Q

- RQD = 63,1%

- Q = 6,3

Đường lò xuyên vỉa mức -100 chủ yếu đi qua các lớp đá sét kết, bột kết,cát kêt, sạn kêt, cuội kết phân lớp trung bình đến dày có hệ số kiên cố F = 6÷8( theo bảng phân loại của Protodiakonov.M.M) Theo đánh giá các lớp đá ở xungquanh đường lò đều thuộc loại tương đố ổn định, bền vững, chất lượng các khối

đá bao quanh đường lò theo các tiêu chuẩn RQD, RMR và Q đều thuộc loại từtrung bình ( RQD ≥ 50%; RMR ≥ 41 ; Q ≥ 4)

1.1.2.Những yêu cầu cơ bản về thiết kế đường hầm giao thông.

Trong công tác thiết kế các công trình ngầm giao thông vào các công trìnhngầm dân dụng khác, việc xác định hình dạng đường hầm có ý nghĩa rất lớn vớinhững tiện ích mà công trình đem lại và quyết định lớn tới quy mô và giá thànhcông trình Vì vậy hình dạng của công trình được xác định dựa trên các yêu cầu

về tiêu chuẩn thiết kế công trình và hiệu quả kinh tế mà công trình đem lại

 Tiêu chuẩn 1: Chiều rộng của đường hầm thiết kế dựa trên đánh giá về cấpđường thiết kế và lưu lượng xe lưu thông trên tuyến đường Lượng xe lưuthông qua đường hầm dự tính là 2 triệu lượt/năm Công trình thuộc tuyếngiao thông số một do chịu sự chi phối cấp đường trong tổng mặt bằng tổngthể tuyến đường giao thông thuộc dự án

 Tiêu chuẩn 2: Về giới hạn tĩnh không cho xe trong hầm

Mục đích của việc định ra giới hạn tĩnh không của hầm là đảm bảo cungcấp cho người sử dụng một đường hầm an toàn, dịch vụ tốt, các hoạt động khaithác diễn ra trôi chảy trong một không gian giới hạn, một bầu không khí dễ chịu

và một thời gian phục vụ lâu dài với chi phí bảo trì thấp nhất Việc định ra giớihạn tĩnh không này coi trọng sự an toàn và tiện lợi cho người sử dụng hơn là việctiết kiệm chi phí

Mặc dù tổng diện tích mặt cắt ngang công trình ngầm được chọn phụthuộc vào yêu cầu thông gió, song sơ đồ mặt cắt ngang cũng chịu yêu cầu giới

hạn tĩnh không cho xe cộ Giới hạn tĩnh không còn có các yếu tố cần thiết và mặtcắt ngang tương ứng.

Tuy nhiên cũng phải thấy rằng kích thước hầm phải tính đến không gianhầm chật hẹp, kích thước xe lưu thông

Dựa trên việc xem xét về mặt kỹ thuật, các tiêu chuẩn người thiết kế đưa

ra sơ đồ tĩnh không như trình bày

Hình dạng mặt cắt ngang của hầm, ngoài mặt thỏa mãn các yêu cầu vềkhai thác, tùy thuộc vào kích thước của hầm, tình trạng địa chất, còn phải phùhợp với những đặc điểm của vật liệu dùng để xây dựng vỏ hầm và phương phápthi công

Thiết kế, đào hầm giao thông thường có tiết diện ngang hình tròn hoặchình vòm bán nguyệt, vòm ba tâm, năm tâm, tường thẳng hoặc tường cong

Kích thước: Theo tiêu chuẩn thiết kế và điều kiên thực tế của đường hầm,yêu cầu thông xe của đường hầm số làn xe, yêu cầu thông gió Ngoài ra chiềurộng tiết diện hầm phải đủ bố trí hệ thống tín hiệu, hệ thống đường dây, đườngống

Các khoảng cách an toàn: Đây là những khoảng cách sự trữ để đề phòngnhững sai lệch khi thi công, khoảng cách dự trữ được quyết định phụ thuộc vàođiều kiện địa chất và phương pháp thi công Ngoài ra còn có khoảng cách an toàncho người sử dụng, đối với hâm giao thông còn có vỏ chống làm bằng bê tông,

bê tông cốt thép thì khoảng cách an toàn tính từ phần nhô ra nhất của phương tiệnđến vỏ chống tối thiểu là 150mm

Theo kích thước của đường hầm sẽ được xác định trên những thông cố cụthể như sau:

Độ dốc lớn nhất = 0,4% về một hướng ( do chiều dài đường hầm nhỏhơn 300m ).Tuyến thẳng độ dốc ngang đường: 3%

1.2 Thiết kế trên bình đồ.

1.2.1 Nguyên tắc thiết kế.

Tuyến thiết kế theo tiêu chuẩn đường cao tốc loại A (TCVN5729-97), vớivận tốc thiết kế = 80Km/h

Bán kính đường cong tối thiểu = 240m

Đảm bảo thỏa mãn các khống chế yêu cầu, phối hợp hài hòa với địa hìnhkhu vực, tạo được tuyến đường mềm mại, êm thuận và giảm thiểu ảnh hưởng đếnmôi trường sinh thái khu vực

1.2.2 Thiết kế trên bình đồ.

- Tuyến đường bắt đầu từ km 7+425 đến km 7+475.

- Tổng chiều dài đoạn thiết kế là: 50m

1.2.3 Thiết kế công trình trên mặt cắt dọc.

Hình 2.2.Km 7+425 đến Km 7+475

1.3 Thiết kế quy hoạch công trình trên mặt cắt ngang.

1.3.1 Lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang cho đường hầm.

Trong công tác thiết kế các công trình giao thông và các công trình ngầmdân dụng khác, việc xác định mặt hình dạng đường hầm có ý nghĩa rất lớn đốivới những tiện ích mà công trình có thể đem lại và quyết định lớn tới quy mô vàgiá thành của công trình.Vì vậy hình dạng của đường hầm đựa lựa chọn dựa trêncác yêu cầu kĩ thuật về thiêu chuẩn thiết kế công trình và hiệu quả kinh tế màcông trình đem lại.

 Tiêu chuẩn 1: Chiều rộng của đường hầm thiết kế dựa trên đánh giá về cấpđường thiết kế và lưu lượng xe lưu thông trên tuyến đường Lượng xe lưuthông qua đường hầm dự tính là 2 triệu lượt/năm Công trình thuộc tuyếngiao thông số một do chịu sự chi phối cấp đường trong tổng mặt bằng tổngthể tuyến đường giao thông thuộc dự án

 Tiêu chuẩn 2: Về giới hạn tĩnh không cho xe trong hầm

Mục đích của việc định ra giới hạn tĩnh không của hầm là đảm bảo cungcấp cho người sử dụng một đường hầm an toàn, dịch vụ tốt, các hoạt động khaithác diễn ra trôi chảy trong một không gian giới hạn, một bầu không khí dễ chịu

và một thời gian phục vụ lâu dài với chi phí bảo trì thấp nhất Việc định ra giớihạn tĩnh không này coi trọng sự an toàn và tiện lợi cho người sử dụng hơn là việctiết kiệm chi phí

Hình dạng mặt cắt ngang của hầm, ngoài việc thỏa mãn những yêu cầu vềkhai thác, tùy thuộc vào kích thước của hầm, điều kiện địa chất, áp lực đất đáxung quanh đường hầm còn phải phù hợp với những đặc điểm của vật liệu dùng

để xây dựng vỏ hầm và phương pháp thi công

Đối với đường hầm đang thiết kế ta chọn hình dạng tiết diện ngang củađường hầm có hình dạng vòm bán nguyệt, tường thẳng đứng vì nó đáp ứng đượccác yêu cầu về kĩ thuật, kích thước và công dụng của một đường hầm giao thôngxuyên núi

1.3.2 xác định kích thước tiết diện ngang của đường hầm.

Kích thước: Theo tiêu chuẩn thiết kế và điều kiên thực tế của đường hầm,yêu cầu thông xe của đường hầm số làn xe, yêu cầu thông gió …… Ngoài ra chiều rộng tiết diện hầm phải đủ bố trí hệ thống tín hiệu, hệ thốngđường dây, đường ống.

Các khoảng cách an toàn: Đây là những khoảng cách sự trữ để đề phòngnhững sai lệch khi thi công, khoảng cách dự trữ được quyết định phụ thuộc vàođiều kiện địa chất và phương pháp thi công Ngoài ra còn có khoảng cách an toàncho người sử dụng, đối với hâm giao thông còn có vỏ chống làm bằng bê tông,

bê tông cốt thép thì khoảng cách an toàn tính từ phần nhô ra nhất của phương tiệnđến vỏ chống tối thiểu là 150mm

c

h2

Hình 2.3 Sơ đồ xác định tiết diện ngang đường hầm

Theo đó, kích thước của đường hầm sẽ được xác định dựa trên thông sốchính cụ thể như sau:Theo thiết kế : hầm được chia làm 3 phần chính :

A- Làn đường dành cho xe cơ giới

B- Làn đường dành cho xe cơ giới

C- Làn đường dành cho người đi bộ

*) Mặt cắt ngang đường hầm:

+ Mặt đường 2 làn xe: 2.3,8 = 7,6m

+ Hành lang cho người đi bộ: 1.1,4 = 1,4m

+ Khoảng cách an toàn phân cách hành lang bộ và hành lang lưu thông cơgiới: 2.0,5 = 1m

 Vậy tổng chiều dài mặt cắt ngang hầm là:

b = 7,6 + 1,4 + 1 = 10 m+ Chiều cao tối thiểu hành lang bộ hành: ≥ 2,5m, chọn = 2,6m

+ Chiều cao với mặt đường xe cơ giới : = 0,4m

+ Chiều cao khổ tĩnh không khoảng cách tối thiểu: ≥ 5m

 Vậy chiều cao hầm là:

+ Chiều cao phần tường: = 2,6 + 0,4 = 3 m

+ chiều cao phần vòm: R = 5m

+ Tổng chiều cao toàn bộ mặt cắt ngang hầm là:

H = + R = 3 + 5 = 8mDựa trên các tiêu chuẩn thiết kế hầm giao thông và các yêu cầu, số liệu kểtrên bằng phương pháp họa đồ, hình dạng mặt cắt ngang kích thước khổ tĩnh

A B C

Hình 2.4 Tiết diện ngang sử dụng hầm

CHƯƠNG 2 – THIẾT KẾ LỰA CHỌN VẬT LIỆU, TÍNH TOÁN

- Vật liệu đưa vào công trình phải hợp lý và phải đạt tiêu chuẩn Việt Nam

- Neo bê tông dự ứng lực: 22 TCN 267 – 2000

- Bê tông xi măng: 22 TCN60 – 84

- Kết cấu thép – tiêu chuẩn thiết kế: TCXDVN 338-2005

2.2 Thiết kế lựa chọn vật liệu chống giữ công trình ngầm.

Công trình được thi công trong vùng có điều kiện địa chất tương đối ổnđịnh, khối đá xung quanh công trình tương đối đồng nhất có hệ số kiên cố daođộng trong khoảng f = 6 ¸ 8, thời gian tồn tại của công trình khoảng 15 năm

Kết hợp những điều kiện trên ta thấy có khá nhiều những loại vật liệu phùhợp để chế tạo kết cấu chống giữ cho công trình ngầm Tuy nhiên qua so sánh, vàtìm hiểu các tài liệu, các dự án đã tương tự đã đi vào hoạt động ta thấy vật liệuthép được lựa chọn sử dụng khá phổ biến và mang lại hiệu quả rất tích cực Nhưvậy ta lựa chọn vật liệu chế tạo kết cấu chống vừa phù hợp với điều kiện kỹthuật, vừa đảm bảo với các điều kiện kinh tế là vật liệu Thép và dạng kết cấuchống là kết cấu chống linh hoạt về kích thước

 Vật liệu cho kết cấu chống tạm:

+ Bê tông phun

+ Neo SN

+ lưới thép B40

 Vật liệu cho kết cấu chống cố định:

+ Bê tông cốt thép M300

2.3 Tính toán áp lực đất đá tác dụng lên công trình ngầm.

2.3.1 Tính toàn chiều cao vòm phá hủy của đất đá.

Hiện nay có rất nhiều tác giả đưa ra các phương pháp tính chiều cao vòmsụt lở như: phương pháp của giáo sư M.M.Prôtôđiacônôp, Tximbarevich,Bôritxôp, Moxtkov

Mỗi phương pháp khác nhau sẽ áp dụng trong các điều kiện địa chất, địachất thuỷ văn, chiều sâu công trình, tính chất cơ lý của đất đá khác nhau Quaquá trình phân tích tính toán, đối với đường hầm Đốo Cả ta sử dụng phương phápcủa Tximbarevich là hợp lý hơn cả

Theo Tximbarevic sau khi đào, phía nóc khoảng trống hình thành vòm sụtlún dịch chuyển thẳng về phía khoảng trống Khối đá ở phía ngoài vòm sụt lún ởtrạng thái cân bằng ổn định Trọng lượng đá vòm sụt lún là nguyên nhân gây ra

áp lực đá phía nóc lên khung, vỏ chống như hình 4.1

Hình 2.5 Sơ đồ tính áp lực đất đá theo Tximbarevic

2.3.2 Tính toán áp lực đất đá tác dụng lên kết cấu chống

Áp lực đất đá xung quanh các công trình ngầm nói chung bao gồm ba loại

áp lực chủ yếu: áp lực nóc, áp lực hông, áp lực nền Tuy nhiên theo điều kiện địa

cơ học thực tế mà các loại áp lực này sẽ xuất hiện với mức độ khác nhau

Theo Tximbarevic:

*) Áp lực nóc:

qn = b1 g (T/m) (2.17)Trong đó:

g_ Khối lượng riêng của đất đá, g = 2,65 (T/m3)

b1_ Chiều cao vùng phá hủy, m;

Với b1 có thể tính theo công thức của P.M Tximbarevic

b1 =

f

a1

Trong đó:

f_ Hệ số kiên cố của đất đá, f = 8

a1_ Nửa chiều rộng vùng phá hủy, m

Theo Protodiaconop và Tximbarevic sau khi tạo khoảng trống công trìnhngầm thì ở phần nóc tạo thành vòm cân bằng tự nhiên với chiều rộng của vòmđược xác định theo công thức [1] :

1 90

( )2

a  a h tg   (2.19)

Ở đây:

a _ Nửa chiều rộng công trình, a = 5m;

h _ Chiều cao công trình, h = 8,45 m

Sau khi đào khoảng trống tạo không gian công trình ngầm, khối đất đáxung quanh sẽ bị phá hủy gây nên áp lực tác dụng tác dụng tác dụng lên kết cấuchống Khối đất đá bên hông công trình ngầm bị phá hủy sụt lở gây nên áp lựchông Ngoài ra, áp lực hông còn có thể bị gây nên bởi áp lực của khối đá bên trên

đè xuống( áp lực nóc)

Tính toán áp lực hông hiện nay phổ biến là giả thuyết của giáo sư P.MTximbarevich( phát triển theo giả thuyết áp lực của đất đá tác dụng lên tườngchắn của Culông), theo đó áp lực hông phân bố có dạng hình thang, có các đáy làcường độ áp lực tại đỉnh và nền hầm, được xác định theo công thức:

*) Tại mức đỉnh vòm:

P1 = qh1= g b1.tg2 (450 - /2) ; T/m (2.14)

*) Tại mức nền:

P3 = qh3= g.(H1 + b1).tg2 (450 - /2) ; T/m (2.15) Trong đó:  - Góc ma sát trong của đất đá,  = 820;

H1 - chiều cao đường hầm khi đào, H1 = 8,45 m;

g- trọng lượng thể tích của đất đá, g = 2,65 T/m3

b1 - chiều cao vòm phá hủy, b1 = 0,7 m

Thay giá trị vào các công thức 2.14 vào2.15 ta được:

2

1 q k

0,064 T/m Trong đó: k- hệ số vượt tải, k = 1,2