Thiết kế thi công đào chống tạm hầm giao đường bộ qua Đèo Cả đoạn từ km 4+240 đến km 4 + 300

Thiết kế thi công đào chống tạm hầm giao đường bộ qua Đèo Cả đoạn từ km 4+240 đến km 4 + 300Thiết kế thi công đào chống tạm hầm giao đường bộ qua Đèo Cả đoạn từ km 4+240 đến km 4 + 300Thiết kế thi công đào chống tạm hầm giao đường bộ qua Đèo Cả đoạn từ km 4+240 đến km 4 + 300Thiết kế thi công đào chống tạm hầm giao đường bộ qua Đèo Cả đoạn từ km 4+240 đến km 4 + 300Thiết kế thi công đào chống tạm hầm giao đường bộ qua Đèo Cả đoạn từ km 4+240 đến km 4 + 300Thiết kế thi công đào chống tạm hầm giao đường bộ qua Đèo Cả đoạn từ km 4+240 đến km 4 + 300Thiết kế thi công đào chống tạm hầm giao đường bộ qua Đèo Cả đoạn từ km 4+240 đến km 4 + 300Thiết kế thi công đào chống tạm hầm giao đường bộ qua Đèo Cả đoạn từ km 4+240 đến km 4 + 300Thiết kế thi công đào chống tạm hầm giao đường bộ qua Đèo Cả đoạn từ km 4+240 đến km 4 + 300Thiết kế thi công đào chống tạm hầm giao đường bộ qua Đèo Cả đoạn từ km 4+240 đến km 4 + 300

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI

KHOA XÂY DỰNG

BỘ MÔN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM & MỎ

-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ THI CÔNG ĐÀO CHỐNG TẠM HẦM GIAO

THÔNG QUA ĐÈO CẢ ĐOẠN TỪ KM4 +240 ĐẾN KM4 + 300

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

TS Đặng Trung Thành Lê Văn Hà

MSSV: 1121070008 Lớp: XDCTN&M K56

Hà Nội - 2016

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH HẦM ĐÈO CẢ VÀ

1.1 Khái quát chung về công trình hầm giao thông Đèo Cả 9

2.1.1 Những yêu cầu cơ bản về thiết kế quy hoạch công trình ngầm 17

2.2 Phân loại, đánh giá mức độ ổn định của khối đá 19

2.2.2 Đánh giá mức độ ổn định khối đá qua đoạn hầm thiết kế 21

2.4 Tính toán tải trọng đất đá tác dụng lên công trình 36

2.4.2 Áp lực đất đá tác dụng lên công trình 38

2.5 Lựa chọn và tính toán kết cấu chống giữ đường hầm 41

3.1 Lựa chọn sơ đồ đào và sơ đồ thi công cho đường hầm 53

3.1.1 58

3.1.2 59

3.1.3 60

3.5.3 122

3.5.4 122

CHƯƠNG 4: TỔ CHỨC CHU KỲ ĐÀO CHỐNG TẠM VÀ CÁC CHỈ TIÊU

4.1 Lập biểu đồ tổ chức chu kì thi công đào chống tạm 110

4.1.1 Lập biểu đồ tổ chức chu kì đào chống tạm cho đường hầm 110

4.1.2 Lập biểu đồ tổ chức chu kì đào chống tạm cho gương bậc trên 110

4.1.2.1 Xác định khối lượng các công tác trong một chu kỳ 110

4.1.2.2 Xác định số người-ca cần thiết để hoàn thành chu kỳ 111

4.1.2.3 Xác định thời gian để hoàn thành từng công việc trong 1 chu kỳ 112

4.1.3 Lập biểu đồ tổ chức chu kì đào chống tạm cho gương bậc dưới 115

4.1.3.1 Xác định khối lượng các công tác trong một chu kỳ 115

4.1.3.2 Xác định số người-ca cần thiết để hoàn thành chu kỳ 116

4.1.3.2 Xác định thời gian để hoàn thành từng công việc trong 1 chu kỳ 117

DANH MỤC HÌNH VẼ - BẢNG BIỂU

Hình 1.1 Bình đồ vị trí dự án

Hình 1.2 Bản đồ địa chất tỷ lệ 1/200000 do Cục Địa chất & Khoáng sản sản xuất

năm 1997

Bảng 1.1 Thống kê các đứt gãy tại khu vực dự án

Bảng 1.2 Độ sâu mực nước ngầm trong các lỗ khoan

Bảng 2.1: Phân loại khối đá theo Deere

Bảng 2.2: Các tham số phân loại khối đá theo Bieniawski

Bảng 2.3 Phân loại khối đá theo RMR

Hình 2.2 Thời gian tồn tại không chống của công trình ngầm theo Bieniawski

Hình 2.3 Sơ đồ lựa chọn loại hình chống giữ hợp lý cho công trình ngầm theo

Bảng 2.7 Ưu nhược điểm của neo bê tông cốt thép

Bảng 2.8 Ưu nhược điểm của bê tông phun

Bảng 2.9 Lực dính kết của cốt thép và vữa theo mác vữa bê tông

Bảng 3.1.Ưu nhược điểm của phương pháp nổ mìn tạo biên

Hình 3.1 Sơ đồ chia gương

Bảng 3.2 Đặc tính kỹ thuật của máy khoan BOOMER L02D

Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật của thuốc nổ P113

Bảng 3.4 Thời gian vi sai của kíp nổ vi sai phi điện EXEL

Bảng 3.5 Đặc tính kỹ thuật của máy nổ mìn KVP-1/90M

Hình 3.2 Công tác khoan gương bậc trên

Hình 3.3 Sơ đồ thông gió đẩy

Bảng 3.12 Đặc tính kỹ thuật của quạt BOD 12

Bảng 3.13 Đặc tính kỹ thuật của xe MOAZ 7405-9585

Bảng 3.14.Đặc tính kỹ thuật của xúc lật TORO – 400D

Hình 3.4 Công tác xúc bốc gương trên

Bảng 3.15 Đặc tính kỹ thuật của máy phun bêtông ALIVA-500

Hình 3.5 Công tác phun bê tông cho gương trên

Bảng 3.16 Thành phần cấp phối bê tông phun

Hình 3.6 Công tác lắp đặt neo cho gương bậc trên

Bảng 3.17 Lý lịch lỗ mìn

Bảng 3.18 Bảng chỉ tiêu khoan nổ mìn

Hình 3.7 Công tác khoan gương dưới

Hình 3.8 Công tác xúc bốc đất đá gương dưới

Bảng 3.19 Đặc tính kỹ thuật của máy phun bêtông ALIVA-500

Hình 3.9 Công tác phun bê tông cho gương dưới

Hình 3.10 Công tác khoan neo cho gương dưới

Bảng 3.20.Các điểm dùng nước

Bảng 3.21 Đặc tính kĩ thuật của máy bơm PC 1501N

Bảng 4.1 Số người ca cần thiết cho từng công việc trong

chu kỳ đào và chống tạm của gương bậc trên

Bảng 4.2 Số người ca cần thiết cho từng công việc trong chu kỳ đào và chống

tạm của gương dưới

LỜI MỞ ĐẦU

Trong năm gần đấy với sự phát triển vượt bậc về kinh tế của đất nước , của

nền công nghiệp Đòi hỏi cơ sở hạ tầng phát triển đồng bộ với nền kinh tế nhằm

đảm bảo khả năng lưu thông hàng hóa Xuất phát từ thực tế nêu trên , các nghiên

cứu về xây dựng tuyến đường mới, hiện đại đi qua khu vực Đèo Cả được thực

hiện

Dự án hầm đường bộ qua Đèo Cả có điểm đầu tại lý trình 1353+500 km

nằm trong thôn Hòa Sơn , xã Hòa Xuân Nam, huyện Đồng Hòa , tỉnh Phú Yên và

điểm cuối tại lý trình 1374+500 km trên quốc lộ 1A khu vực nông 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 là TS Đặng

Trung Thành người hướng dẫn em đồ án tốt nghiệp với đề tài : “Thiết kế thi

công đào chống tạm hầm giao đường bộ qua Đèo Cả đoạn từ km 4+240 đến

km 4 + 300”

Đồ án của em gồm có 4 chương:

Chương 1: Giới thiệu chung về công trình hầm Đèo Cả và đoạn đường

hầm nghiên cứu

Chương 2: Thiết kế kỹ thuật đường hầm

Chương 3: Thiết kế thi công

Chương 4: Tổ chức chu kì đào chống tạm và các chỉ tiêu kinh tế

Do thời gian có hạn, kiến thức còn hạn chế cùng với kinh nghiệm còn non

kém nên trong bản đồ án tốt nghiệp này không tránh khỏi những sai sót, rất mong

nhận được sự chỉ bảo của các thầy và các ý kiến đóng góp để bản đồ án được

hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô cùng các bạn đồng

nghiệp giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Đặc biệt là TS Đặng Trung Thành đã tận tình giúp đỡ em để em có thể

hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội , Ngày Tháng năm 2016

Sinh viên thực hiện

Lê Văn Hà

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH HẦM ĐÈO CẢ VÀ ĐOẠN

ĐƯỜNG HẦM NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát chung về công trình hầm giao thông Đèo Cả

Quốc lộ 1 là tuyến đường giao thông huyết mạch phục vụ vận chuyển hàng

hoá, hành khách giữa miền Bắc và miền Nam của Việt Nam Trong những năm

qua, QL1 đã từng bước được đầu tư nâng cấp, cải tạo và mở rộng nhằm đảm bảo

lưu lượng giao thông ngày càng tăng Tuy nhiên, QL1 đoạn qua phạm vi giáp

ranh giữa hai tỉnh Phú Yên và Khánh Hoà, do điều kiện địa hình đồi núi nên đoạn

đường qua Đèo Cả trở thành đoạn đường có điều kiện xấu nhất trên tuyến giao

thông huyết mạch Bắc - Nam, tiêu chuẩn kỹ thuật của đoạn tuyến rất thấp, nhiều

cua gấp với bán kính đường cong nhỏ, độ dốc lớn, nguy cơ mất an toàn giao

thông cao Hàng năm, chi phí cho việc duy tu bảo dưỡng, đảm bảo giao thông và

khai thác của đoạn tuyến này cũng rất lớn

Xuất phát từ thực tế nêu trên, các nghiên cứu về việc đầu tư xây dựng tuyến

đường mới, hiện đại qua khu vực Đèo Cả đã được thực hiện Các kết quả nghiên

cứu cho thấy việc đầu tư xây dựng tuyến đường mới qua khu vực Đèo Cả là thực

sự cần thiết và đem lại những lợi ích thiết thực Tuyến đường sau khi được xây

dựng sẽ luôn đảm bảo tốt điều kiện giao thông an toàn trong mọi điều kiện thời

tiết, rút ngắn đáng kể hành trình của các phương tiện giao thông, tiết kiệm thời

gian và giảm chi phí, giảm thiểu tai nạn giao thông Tuyến đường đồng thời góp

phần quan trọng trong việc phát triển các trung tâm kinh tế, công nghiệp và du

lịch của khu vực miền Trung, nối Phú Yên với khu kinh tế Vân Phong và thành

phố Nha Trang, có ý nghĩa lớn về mặt kinh tế xã hội, chính trị và đảm bảo an

ninh quốc phòng tại khu vực miền Trung và Tây Nguyên

Dự án hầm đường bộ đèo Cả trên Quốc lộ 1A đã được Chính phủ ưu tiên

đầu tư xây dựng trong Quy hoạch phát triển giao thông vận tải đường bộ Việt

Nam đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030 (Quyết định số 1327/QĐ-TTg,

ngày 24 tháng 8 năm 2009)

- Tại quyết định số 2860/QĐ-BGTVT ngày 05/10/2009, Bộ GTVT đã phê

duyệt đề xuất dự án đầu tư xây dựng hầm đường bộ qua đèo Cả - Quốc lộ 1A,

tỉnh Phú Yên và Khánh Hòa theo hình thức BOT và BT trong nước

- Ngày 06/01/2012, Bộ GTVT đã có quyết định số 47/QĐ-BGTVT phê

duyệt dự án đầu tư xây dựng hầm đường bộ qua đèo Cả - Quốc lộ 1 thuộc địa bàn

tỉnh Phú Yên và Khánh Hòa theo hình thức BOT và BT, theo đó:

+ Dự án thành phần 1 (triển khai theo hình thức BT) bao gồm đường dẫn,

công trình trên tuyến và hầm cổ Mã;

+ Dự án thành phần 2 (triển khai theo hình thức BOT) cho phần hầm đèo

Cả

Báo cáo địa chất công trình này trình bày kết quả khảo sát địa chất công

trình cho thân hầmcủa hầm Đèo Cả Bao gồm công tác khoan khảo sát địa chất,

thí nghiệm hiện trường trong lỗ khoan (thí nghiệm SPT, ép nước thí nghiệm

trong lỗ khoan, quan trắc mực nước ngầm theo thời gian) và thí nghiệm trong

Đoạn đường dẫn phía Nam kết thúc bằng nút giao hợp thể, một đường đi

khu kinh tế Vân Phong, một đường nối tiếp Quốc lộ 1A

Hình 1.1 Bình đồ vị trí dự án

1.2.2 Địa hình khu vực hầm

Địa hình khu vực dự án thuộc dạng địa hình của vùng núi thấp, đồi có độ

cao tuyệt đối từ 5 đến 400m, bị phân cắt mạnh Nếu theo nguyên tắc các bề mặt

đồng 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 sườn

30-40 độ thường phát triển ở phía Nam của tuyến hầm Đặc trưng của hình thái

sườn 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 của

tuyến hầm Vỏ phong hoá trên chúng phát triển mạnh mẽ, thường có chiều dày

lớn

- 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 chủ

yếu là đất cát pha sét lẫn nhiều dăm sạn và rất nhiều đá tảng trung đến lớn nằm

chồng chéo lên nhau ngay trên bề mặt địa hình

1.2.3 Điều kiện khí hậu

Khánh Hòa là tỉnh ở vùng duyên hải cực Nam Trung Bộ, nằm trong khu

vực khí hậu nhiệt đới xavan Song khí hậu Khánh Hòa có những nét biến dạng

độc 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 chiếm

trên 50% lượng mưa trong năm Những tháng còn lại là mùa nắng, trung bình

hàng năm có tới 2.600 giờ nắng Nhiệt độ trung bình hàng năm của Khánh Hòa

cao 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 Việt Nam

1.3 Điều kiện địa chất khu vực hầm

1.3.1 Địa chất công trình

Hình 1.2 Bản đồ địa chất tỷ lệ 1/200000 do Cục Địa chất & Khoáng sản sản

xuất năm 1997 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 lệ

1:5000 thì khu vực dự án nằm trong khu vực có các phân vị địa tầng địa chất như

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: phía trên là cát pha màu xám nâu, xám vàng; phía dưới là sét

pha, sét, cát, sạn, cuội Bề dày 10-20m

- Đới tàn tích, sườn tích (edQ): Phân bố trên các sườn đồi, núi với chiều

dày thay đổi lớn, gồm sét pha, cát pha, dăm sạn, tảng lăn vv kết cấu kém chặt

đến chặt vừa, 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 (Kđc 1): Bao gồm các đá granodiorit biotit, monzodiorit thạch anh

và granomonzonit, hạt không đều, màu xám đốm hồng nhạt Cấu tạo khối, kiến

trúc nửa tự hình, hạt không đều Thành phần khoáng vật (%): plagioclas = 30-40,

thạch anh = 16-25, felspat kali = 35-45, biotit = 3-7, horblend <5 Khoáng vật

phụ: apatit, sphen, zircon, magnenit Pha này không xuất hiện trong phạm vi

khảo sát thuộc dự án

Pha 2 (Kđc 2): Là pha chính của phức hệ, tạo các khối nhỏ đến hàng trăm

km2 Pha xuất hiện bao trùm toàn bộ khu vực Đèo Cả, nhưng đôi chỗ bị xuyên

cắt bởi các pha đá mạch Thành phần bao gồm các đá granit, granosyenit biotit

(horblend) Cấu tạo khối, kiến trúc nửa tự hình, hạt vừa đến thô, đôi nơi có kiến

trúc dạng phorphyr Thành phần khoáng vật (%): plagioclas = 16-30, thạch anh

25-35, felspat kali = 40-55, biotit = 5-8, horblend = 2-5… Các đá này chứa thể tù

của pha 1 và xuyên cắt chúng ở một vài nơi

Pha 3 (Kđc 3): ít phát triển tạo thành các thể nhỏ ở khu vực phía Đèo Cả

gần 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 tinh

felspat kali màu hồng thịt, nền nửa tự hình hạt màu hồng nâu nhạt Thành phần

khoáng vật (%): plagioclas = 25-36, thạch anh = 30-45, felspat kali = 30-45,

biotit = 0-4 Đá pha 3 xuyên cắt các đá pha 1 và 2 Pha này không xuất hiện trong

phạm vi khảo sát thuộc dự án

A Kiến tạo

Vùng nghiên cứu chủ yếu là các đá macma nằm chỉnh hợp, không có những

biến đổi địa chất lớn Trong quá trình khảo sát tại hiện trường đã ghi nhận một số

đứt gãy, tại các điểm lộ đá ở 2 đầu hầm phía Bắc và phía Nam đã tiến hành quan

sát, đo hướng phát triển của hệ thống khe nứt, đặc điểm khe nứt nhằm tổng kết

đánh giá hoạt động kiến tạo trong vùng dự án

B 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 1/200000, giải đoán ảnh vệ tinh bản và kiểm tra ngoài

thực địa đã phát hiện một số đứt gãy làm ảnh hưởng đến địa mạo và địa chất khu

vực khảo sát Đáng chú ý nhất là đứt gãy F1III phát triển theo phương Tây Nam –

Đông Bắc làm biến đổi địa hình một cách rõ nét, phía Tây Bắc địa hình thấp hơn

và bị phân cắt hơn phía Tây Nam Trong phạm vi kháo sát, tại điểm lộ DC-N23

(Km4+190, phải khoảng 215m), nơi đứt gãy cắt qua quan sát vết lộ dài khoảng

10m, rộng khoảng 4m đá bị vò nhàu, biến chất và cà nát mạnh thành các mảnh

dăm 2-5cm Đứt gãy F1III làm phát triển các đứt gãy kéo theo trong 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 hướng Tây Bắc – Đông Nam và

gần vuông góc với đứt gãy F1 Các đứt gãy trong phạm vi nghiên cứu được tổng

hợp dưới bảng sau

Bảng 1.1 Thống kê các đứt gãy tại khu vực dự án

TT Cấp độ và số

hiệu

(m) Đứt gãy bậc III

Trong hành trình đo vẽ bản đồ Địa chất công trình, tại các điểm lộ đá gốc

tiến hành nghiên cứu hệ thống khe nứt và đặc điểm của chúng, từ đó đánh giá

mối quan hệ của chúng với kiến tạo chung trong khu vực Các điểm xuất lộ đá

gốc hầu hết nằm tại các khe suối của hai đầu Bắc và Nam Hướng phát triển chủ

yếu là Tây Bắc – Đông Nam trùng với hướng phát triển các đứt gãy bậc IV

Khoảng các khe nứt thường từ 15-50cm, khe nứt mở nhỏ 1-2mm, bề mặt nhám bị

limonit hóa màu nâu vàng, nâu đỏ

1.3.2 Địa chất thủy văn

A Nước mặt

Nước mặt trong khu vực nghiên cứu chủ yếu là các suối và nhánh của

nó.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 phú

hơn, mực nước dâng cao, dòng chảy mạnh kèm theo vật chất kéo theo làm cho

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, phụ

thuộc vào mức độ nứt nẻ của đá từng khu vực Nước có thể theo các khe nứt chảy

vào đường hầm, cần chú ý khi thiết kế và thi công Qua kết quả quan trắc mực

nước dưới đất trong các lỗ khoan cho thấy độ sâu của mực nước ngầm như bảng

Độ sâu

lỗ khoa

n (m)

Độ sâu mực nướ

c ngầ

m (m)

Cao độ mực nước ngầm (m)

Phải 8.6m

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 2.1 Giới thiệu về đoạn hầm thi công

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

Trong công tác thiết kế các công trình ngầm giao thông và các công trình

ngầm dân dụng khác, việc xác định hình dạng đường hầm có ý nghĩa rất lớn với

những tiện ích mà công trình đem lại và quyết định lớn tới quy mô và giá thành

công 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 cấp

đường thiết kế và lưu lượng xe lưu thông trên tuyến đường Lượng xe lưu thông

qua đường hầm dự tính là 2 triệu lượt/ năm Công trình thuộc tuyến giao thông số

một do chịu sự chi phối cấp đường trong mặt bằng tổng thể tuyến đường giao

thông thuộc dự án

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

Mục đính của việc định ra giới hạn tĩnh không của hầm là đảm báo cung

cấp cho người sử dụng một đường hầm an toàn, dịch vụ tốt, các hoạt động khai

thác 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 giới

hạn tĩnh không này coi trọng sự an toàn và tiện lợi cho người sử dụng hơn là việc

tiết kiệm chi phí

Mặc dù tổng diện tích mặt cắt ngang công trình ngầm được chọn phụ thuộc

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 mặt cắt

Hình dạng mặt cắt ngang của hầm, ngoài mặt cắt thảo mãn các yêu cầu về

khai thác, tùy thuộc vào kích thước của hầm, tình trạng địa chất, còn phải phù

hợp với những đặc điểm của vật liệu dùng để xây dựng vỏ hầm và phương pháp

thi công

Thiết kế, đào hầm giao thông thường có tiết diện ngang hình tròn hoặc

hình vòm bán nguyệt, vòm ba tâm, năm tâm, tường thẳng hoặc tường cong

Kích thước: Theo tiêu chuẩn thiết kế và điều kiện 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 thống đường dây, đường ống

Các khoảng cách an toàn: Đây là những khoảng cách dự trữ để đề phòng

những sai lệch khi thi công, khoảng cách dự trữ được quyết định phụ thuộc vào

điều kiện địa chất và phương pháp thi công Ngoài ra còn có khoảng cách an toàn

cho người sử dụng, đối với hầm 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 tiện

Đoạn hầm cần thiết kế bắt đầu từ Km4+240 đến Km4+300, thuộc

đường hầm giao thông qua Đèo Cả Khu vực thiết kế nằm dưới Đèo Cả, là

khu vực đồi núi, không có dân cư sinh sống, cách hầm giao thông song

song thứ hai 30m

Tổng chiều dài đoạn hầm thiết kế là 60m

2.1.3 Thiết kế công trình trên mặt cắt dọc

Đoạn hầm thiết kế nằm trong đất đá loại CI có giá trị RMR trong

khoảng từ 81-100 tức là đoạn từ Km4+240 đến Km4+300 (theo lý trình của

công trình)

Đoạn hầm đào qua lớp đất đá granit cấu tạo khối, màu xám sáng hầu

nhƣ không bị nứt nẻ, khe nứt nguyên sinh Đá granit có đặc tính cơ lý nhƣ

2.2 Phân loại, đánh giá mức độ ổn định của khối đá

2.2.1 Phân loại khối đá qua đoạn hầm thiết kế

Theo tài liệu địa chất thì đường hầm đào qua 6 loại đất đá như sau:

-Loại I: Điểm từ 81-100 theo thang điểm hệ thống RMR Đá cứng nứt

nẻ nhẹ nhưng ổn định, có thể rơi mảnh nhỏ nhưng không gây tác hại cho

tính ổn định của gương đào Loại đá có tính tự ổn định cao và chỉ cần

chống đỡ bằng bê tông phun, biến dạng hầm đào nhỏ và không đáng kể

-Loại II: Điểm từ 70-80 theo thang điểm hệ thống RMR Đá cứng, nứt

nẻ nhẹ nhưng ổn định Có thể lỡ rơi từng mảnh nhỏ nhưng tính ổn định của

gương đào vẫn có thể duy trì được trong một vài ngày Tuy nhiên do sự nứt

nẻ không đồng đều nên việc xác định vùng ổn định hay không ổn định của

phần đỉnh đào gặp khó khăn Để đảm bảo an toàn thì phần đỉnh vòm sẽ

được chống đỡ, phần tường bên có thể chỉ cần chống đỡ từng phần Biến

dạng hầm đào vẫn nằm trong giới hạn đàn hồi

-Loại III: Điểm từ 40-70 theo thang điểm hệ thống RMR Đá nứt nẻ

nhiều và không ổn định Hầu hết lớp địa tầng có cường độ yếu với các vết

nứt và khe nứt phát triển Nếu không có hệ thống chống đỡ đầy đủ thì các

vết nứt trượt nhỏ, vết nứt trên phần gần đỉnh vòm có thể gây ra không ổn

định cho toàn bộ hầm Toàn bộ hầm đào đều phải có kết cấu chống đỡ

Biến dạng hầm đào trong giới hạn đàn hồi nhưng cục bộ có thể có biến

dạng vượt quá trị số cho phép Kết cấu chống đỡ được tăng cường vì thép

nếu cần

-Loại IV: Điểm từ 30-60 theo thang điểm hệ thống RMR Đá mức độ

nứt nẻ cao và không ổn định Các điều kiện của đá tương tự với đá loại 3

nhưng có thời gian tự ổn định ngắn hơn Toàn bộ hầm đào đều phải có hệ

thống chống đỡ Sự lún nhẹ và biến dạng đàn hồi có thể xuất hiện nhưng đá

có xu hướng ổn định trong một vài ngày Có thể lắp đặt thêm thiết bị đo

ứng suất và biến dạng nếu cần Áp dụng kết cấu chống đỡ loại IV

- Loại V: Điểm từ 20-50 theo thang điểm hệ thống RMR Đá bị phong

hóa nặng đá cuội và cát trời, cường độ thấp chủ yếu là ở vùng nứt hoặc

vùng trượt có thể gây ra sụt trượt khối đá Loại điều kiện địa chất này

thường nằm trong tầng phủ thấp đến trung bình, vùng phay cắt Sau một

thời gian dài dự biến dạng dần dần của khối đá sẽ là nguyên nhân gây ra

lún và biến dạng lên vỏ hầm Biến dạng hầm đào dễ chuyển sang giới hạn

dẻo và phá hoại giòn Toàn bộ hầm đào đều phải chống đỡ

-Loại VI: Điểm từ 0-20 theo thang điểm hệ thống RMR Điều kiện đặc

biệt, bao gồm đất đá phong hóa nặng, vùng phay cắt đá vỡ vụn và phong

hóa nặng Cần phải có sự quan tâm và chú ý đặc biệt trong quá trình đào và

chống đỡ Đất đá không có khả năng tự ổn định, biến dạng cao cần phải

kiểm soát thường xuyên, liên tục Thực hiện đào từng phần mặt cắt đặt kết

cấu chống đỡ và vòm ngược Cần áp dụng các biện pháp thoát nước trước

khi đào cũng như khoan bơm vữa trước để giảm lượng nước ngầm trong

quá trình đào hầm

Đoạn hầm thiết kế nằm trong đất đá loại III có giá trị RMR trong

khoảng từ 40-70 tức là đoạn từ Km 4+ 240 đến Km 4+ 300 (theo lý trình

của công trình)

Đoạn hầm đào qua lớp đất đá granit cấu tạo khối,màu xám sáng hầu như

không bị nứt nẻ, khe nứt nguyên sinh Đá granit có đặc tính cơ lý như sau:

- Khối lượng riêng: γ=2,65 g/cm3

- Hệ số kiên cố: f=10÷12

- Góc ma sát trong: φ=810

2.2.2 Đánh giá mức độ ổn định khối đá qua đoạn hầm thiết kế

Sau khi đào khoảng trống công trình ngầm và mỏ, tùy thuộc vào điều

kiện cụ thể mà khối đá xung quanh khoảng trống có thể ổn định hoặc mất

ổn định tức là sẽ chuyển sang trạng thái phá hủy, các dịch chuyển đáng kể

về phía không gian khai đào Mức độ ổn định của khối đá xung quanh

khoảng trống ngầm có liên quan chặt chẽ tới các vấn đề lựa chọn phương

pháp thi công, lựa chọn kết cấu chống, các sơ đồ đào Vì vậy việc đánh giá

mức độ ổn định khi khai đào công trình ngầm là không thể thiếu được

Hiện nay có rất nhiều phương pháp đánh giá và dự báo ổn định của khối đá

khi xây dựng công trình ngầm:

- Phương pháp đánh giá theo RQD;

- Phương pháp đánh giá theo RMR;

- Phương pháp phân loại theo chỉ tiêu chất lượng đường lò Q của Viện

địa lý kĩ thuật Nauy (NGI);

- …

Tuy nhiên hiện nay người ta chủ yếu đánh giá chất lượng khối đá

theo RQD, RMR

● Phương pháp đánh giá theo RQD

Năm 1966, Deere đề xuất phương pháp RQD (phương pháp chỉ số

chất lượng đá - Rock Quality Designation) để phân loại khối đá Tác giả đề

nghị sử dụng tỷ số giữa tổng chiều dài các thỏi khoan có chiều dài

không nhỏ hơn 10cm, khi đường kính lõi khoan là 5cm và chiều dài đoạn

lỗ khoan được khoan khảo sát Ltp: [2]

RQD = (2.1)

Làm chỉ tiêu đánh giá chất lượng khối đá và cũng là chỉ tiêu phân loại

Tác giả đã sắp xếp khối đá ra làm 5 loại tương ứng với các trị số RQD khác

nhau như trong bảng 2.1

Bảng 2.1: Phân loại khối đá theo Deere

RQD Phân loại chất lợng Số khe nứt trên 1 m

khối đá, được xác định theo một tuyến khảo sát ( trong trường hợp này là lỗ

khoan) Do đó RQD có thể còn được xác định theo số liệu đo vẽ ở vách hố

đào, vách đường lò Cụ thể là: trong trường hợp không xác định được RQD

từ các lỗ khoan thăm dò hoặc lấy mẫu, có thể tính gián tiếp bằng công thức

thực nghiệm ( Palmstrom, 1982):

RQD= 115-3,3Jv

Với Jv là mật độ khe nứt tính theo 1m3 khối đá, nghĩa là bằng tổng số

các khe nứt của các hệ trên một đơn vị chiều dài, hay có thể sử dụng công

thức ( Priest anh Huson-1976 ):

RQD= 100 ( 0,1kKN + 1) exp (-0,1kKN)

Với kKN là mật độ (hay mô đun ) khe nứt= số khe nứt/1m dài đoạn lò

khảo sát (kN/m)

Bằng cách này, từ một số liệu đo vẽ nứt nẻ của khối đá ( ví dụ kkn) có

thể tính được RQD và đánh giá phân loại được chất lượng khối đá Điều

này gần tương tự với nghiên cứu của Franklin (1971 ) khi tác giả này đề

nghị dùng giá trị (kkn) để phân loại

● Phương pháp đánh giá theo RMR

Phương pháp đánh giá theo RMR của Bieniawski được áp dụng rộng

rãi tại nhiều nơi trên thế giới và tỏ ra có hiệu quả với các ưu điểm sau:

- Cho phép đánh giá định lượng từng loại khối đá cụ thể phụ thuộc

vào những điều kiện địa chất khác nhau:

- Phương pháp trên đã xét đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố như: đặc

điểm cấu trúc và trạng thái của khối đá ở những điều kiện cụ thể, đặc biệt là

ảnh hưởng của đặc tính nứt nẻ, nước ngầm, độ bền của khối đá trong những

điều kiện thực tế

Năm 1973, Bieniawski đã đưa ra bảng phân loại khối đá, sử dụng

trong xây dựng công trình ngầm theo thang điểm số khối đá RMR (Rock

Mass Rating), cố chú ý đến 6 yếu tố ảnh hưởng khác nhau, xác định theo

biểu thức: [2]

RMR = I1 + I2 + I3 + I4 + I5 + I6 (2.2)

Trong đó:

I1- tham số xét đến độ bền nén đơn trục của đá;

I2- tham số thể hiện lượng thu hồi lõi khoan RQD;

I3- tham số thể hiện khoảng cách giữa các khe nứt;

I4- tham số thể hiện trạng thái của các khe nứt;

I5- tham số thể hiện điều kiện nước ngầm;

I6- tham số thể hiện tương quan giữa thế nằm của các lớp và hướng

đào của các công trình ngầm

Cách tính các tham số và RMR cũng như các nhóm khối đá theo

Bieniawski được thống kê trong bảng 2.2

Bảng 2.2: Các tham số phân loại khối đá theo Bieniawski

100-200 MN/m2

50-100 MN/m

2

25-50 MN/m2

10-25 3-10 1-3

bề mặt nhám nhẹ,cứn

g, độ mở

<1mm

bề mặt nhám nhẹ, mềm,

độ mở 1mm

bề mặt nhẵn trơn, độ

mở 5mm, có lấp nhét, khe nứt xuyên suốt

1-chất lấp nhét mềm, độ mở

>5mm, khe nứt xuyên suốt

xử lý nước khó khăn

thuận lợi

tương đối tốt không thuận lợi

rất không thuận lợi

Bảng 2.3 Phân loại khối đá theo RMR

Chỉ tiêu RMR (%) Phân loại chất lượng

Bieniawski đã lập mối tương quan giữ các giá trị RMR với “ thời gian

tồn tại ổn định ” và “ khẩu độ không chống ” thể hiên trên hình vẽ (hình

2.2)

Hình 2.2 Thời gian tồn tại không chống của công trình ngầm theo

Bieniawski

Phương pháp đánh giá theo RMR của Bieniawski được áp dụng rộng

rãi tại nhiều nơi trên thế giới và tỏ ra có hiệu quả với các ưu điểm sau:

- Cho phép đánh giá định lượng từng loại khối đá cụ thể phụ thuộc

vào những điều kiện địa chất khác nhau

- Phương pháp trên đã xét đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố như: đặc

điểm cấu trúc và trạng thái của khối đá ở những điều kiện cụ thể, đặc biệt là

ảnh hưởng của các đặc tính nứt nẻ, nước ngầm, độ bền của khối đá trong

những điều kiện thực tế

Dựa vào RMR nhóm tác giả Kendorski và Cummings lập ra biểu đồ

để lựa chọn kết cấu chống như trên hình vẽ (hình 2.2)

Hình 2.3 Sơ đồ lựa chọn loại hình chống giữ hợp lý cho công trình

ngầm theo Kendorski và Cummings 1982

Đối với đá Granit:

+ Độ bền nén đơn trục của mẫu đá

Độ bền nến đơn trục của đá biến đổi không lớn từ 80 ÷ 95 Mpa,  I1

= 7

+ Chỉ số chất lượng thu hồi lõi khoan RQD (%)

Đường hầm nằm trong đá cứng chắc nứt nẻ trung bình đôi chỗ nứt nẻ

yếu Granit RQD = 75  80 I2 = 17

+ Khoảng cách giữa các khe nứt

Đất đá phần cửa hầm nằm trong đới phong hoá vừa đến phong hoá

nhẹ nứt nẻ trung bình đến nứt nẻ yếu khoảng cách giữa cách khe nứt nhỏ

Tham số kể đến đường phương và hướng dốc của khối đá, sự định

hướng của các khe nứt biến đổi phức tạp, các bậc khe nứt nhìn chung phần

lớn có phương Tây Bắc-Đông Nam góc dốc 650, được đánh giá là tương

đối thuận lợiI6=-5

Theo phương pháp phân loại của Bienawski

Nhìn chung không cần gia cố,nếu thấy cần thiết có thể neo cục bộ

Neo cục bộ ở vòm dài 3m,bước 2,5m, đôi chỗ thêm lưới thép

Dày 50÷100

mm ở vòm và những nơi yêu cầu

mở rộng.Gia cố ngay sau mỗi đợt khoan nổ,gia cố hoàn thiện cách gương 10m

Neo hệ thống dài 4m, bước 1,5÷2m ở vòm và tường với lưới thép

ở vòm

Dày 50÷100

mm ở vòm và

30 mm ở tường

Không

V-Đá

xấu 21÷40

Đào ở đỉnh trước với bước đào 1,5m, sau đó đào mở rộng.Gia cố đồng thời với khai đào,gia

cố cách gương 10m

Neo hệ thống dài 4÷5m, bước neo 1÷1,5m ở vòm và tường với lưới thép

Dày 100÷150

mm ở vòm,100

mm ở tường

Các vì nhẹ đến trung bình với bước 1,5m

ở những nơi cần thiết

Gương đào chia nhiều phần,đào ở đỉnh trước với bước

Neo hệ thống dài

5÷6m,bước

Dày 150÷200

mm ở

Các vì trung bình đến nặng

bê tông ngay sau khi khoan nổ

1÷1,5m ở vòm và tường với lưới thép,có khi neo cả dưới nền

vòm và 150mm

ở tường,và 50mm ở gương

với bước 0,75m,khi cần có thể chống cả dưới nền

● Phân loại khối đá theo hệ thống Q:

Barton và Lunder (1974) thuộc viện địa kỹ thuật Na Uy đã đề xuất

phương pháp đánh giá chất lượng đá xung quanh đường hầm qua hệ thống

Q: [2]

(2.3)

Trong đó:

RQD- Chỉ số chất lượng lấy chẵn từ 5 có giá trị từ 10 đến 100

Jn- Chỉ số ảnh hưởng của số lượng các hệ khe nứt được lấy theo

Jr- Chỉ số thể hiện độ nhám của khe nứt

Ja- Chỉ số thể hiện trạng thái của khe nứt khi thành khe nứt tiếp xúc

được với nhau khi trượt

SFR- Yếu tố giảm ứng suất của khối đổ quanh công trình ngầm (Stress

Reduction Factor)

Sáu tham số này được kết hợp thành ba cặp thừa số với ý nghĩa như

sau:

RQD/Jn đặc trưng cho kích thước của các khối nứt,

Ja/Jr đặc trưng cho độ bền cắt hay trượt giữa các 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 xác định sau:

Bảng 2.5 Các nhóm khối đá theo Barton, Lien và Lunde

2.3 Thiết kế quy hoạch công trình trên mặt cắt ngang

2.3.1 Lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang

Trong thực tế hầm giao thông được đào thường có tiết diện ngang hình tròn

hoặc vòm bán nguyệt, vòm ba tâm, năm tâm, tường thẳng hoặc tường cong

Đường hầm giao thông với mục đích phục vụ việc đi lại của người dân

và các phương tiện Vì vậy đường hầm đào qua đất đá tương đối ổn định và

để thuận lợi trong thi công ta chọn hình dạng đường hầm là hình vòm móng

ngựa Mặt cắt ngang đào dạng vòm móng ngựa tuy gặp khó khăn khi tạo

biên cho đường hầm, tránh hiện tượng tập trung ứng suất, khó tạo được

biên theo thiết kế Nhưng phương án này lại có nhiều ưu điểm: khả năng ổn

định của công trình cao, do tường cong nên giảm được chi phí cho công tác

nổ mìn, giảm được chi phí khối lượng đổ vỏ chống cố định

Trong công tác thiết kế các công trình ngầm giao thông và các công

trình ngầm dân dụng khác, việc xác định hình dạng đường hầm có ý nghĩa

rất lớn đối với những tiện ích mà công trình có thể đem lại và quyết định

tới quy mô và giá thành của công trình Vì vậy hình dạng và kích thước của

đường hầm được xác định dựa trên các yếu cầu kĩ thuật về tiêu chuẩn thiết

kế công trình và hiệu quả kinh tế mà công trình đem lại

+ Tiêu chuẩn 1: Chiều rộng hầm được thiết kế dựa trên đánh giá về

cấp đường thiết kế và lưu lượng xe qua lại trong hầm Lưu lượng xe qua lại

trong hầm khoảng 6000 lượt/1 ngày Công trình thuộc tuyến giao thông

huyết mạch của cả nước do đó chịu sự chi phối về cấp đường trong tổng thể

mặt bằng tổng thể tuyến đường giao thông thuộc vùng 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

cung cấp cho người sử dụng một đường hầm an toàn, dịch vụ tốt, các hoạt

động khai thác 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 bào trì thấp

nhất Việc định ra giới hạn tĩnh không này coi trọng sự an toàn và tiện lợi

cho người sử dụng hơn là tiết kiệm chi phí

Mặc dù tổng diện tích mặt cắt ngang của hầm được chọn phù thuộc

vào yêu cầu thông gió, song sơ đồ mặt cắt ngang cũng chịu tác động của

các yêu cầu về giới hạn tĩnh không cho xe cộ Giới hạn tĩnh không còn có

các yếu tố cần thiết và kích thước mặt cắt tương ứng

Đối với đường hầm, chiều cao tĩnh không cho làn xe, lề đường và các

khoảng không gian mặt đường khác bị chi phối bởi các tiêu chuẩn thiết kế

hầm ( Việt Nam sử dụng tiêu chuẩn TCVN 4527-88)

Tuy nhiên cũng phải thấy rằng kích thước hầm phải tính đến không

gian hầm chật hẹp, kích thước xe lưu thông

Hình dạng mặt cắt ngang của đường hầm, ngoài việc phải thỏa mãn

những yêu cầu về khai thác, tùy thuộc vào kích thước của hầm, tình hình

địa chất, còn phải phù hợp với những đặc điểm của vật liệu dùng để xây

dựng vỏ hầm và phương pháp thi công

2.3.2 Kích thước sử dụng của đường hầm

Kích thước: Theo tiêu chuẩn thiết kế và điều kiện thực tế của đường

hầm, kích thước của đường hầm được xác định phụ thuộc vào các yếu tố

như: cấp đường giao thông của đường hầm, yêu cầu thông xe của đường

hầm,số làn xe,yêu cầu thông gió…,Ngoài ra bề rộng tiết diện hầm phải đủ

để bố trí hệ thống tín hiệu, hệ thống đường dây, đường ống

Các khoảng cách an toàn: Đây là những khoảng cách dự trữ để đề

phòng những sai lệch trong khi thi công Khoảng cách dự trữ được quyết

định phụ thuộc vào điều kiện địa chất và phương pháp thi công Ngoài ra

còn có khoảng cách an toàn cho người sử dụng, đối với các hầm giao thông

có vỏ chống bằng bê tông, bê tông cốt thép thì khoảng cách an toàn tính từ

phần nhô ra nhất của phương tiện giao thông tới vỏ chống ít nhất là 150mm

Theo đó kích thước của đường hầm sẽ được xác định dựa trên các

thông số chính cụ thể như sau:

Khổ giới hạn tiếp giáp kiến trúc trong hầm

Định nghĩa: Khổ giới hạn tiếp giáp kiến trúc là một đa giác khép kín

nằm trên mặt phẳng vuông góc với tim đường tạo thành một khoảng không

gian tối thiểu dành cho giao thông, mọi chi tiết kết cấu các công trình trên

đường đều phải nằm bên ngoài đường bao giới hạn này

Chiều cao tĩnh không cho làn xe, lề đường và các khoảng không gian

mặt đường được thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 4527-88 ( tiêu chuẩn thiết

kế hầm đường sắt và ô tô)

Các thông số của khổ giới hạn như sau:

+ Mặt đường 2 làn xe: 2.3,5m= 7,0m;

+ Khoảng cách an toàn phân cách hành lang bộ và hành lang lưu

thông cơ giới: 2.0,5=1m

+ Một làn xe dừng khẩn cấp: 1.2,5=2,5m

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

Vậy tổng chiều dài sử dụng tại chân vòm hầm là:

B=7,0+2,5+1+1,1=11,6m

Tổng chiều dài sử dụng tại chân nền là:

B=7,0+2,5+1,1=10,6m

+ Chiều cao tối thiểu hành lang bộ hành: h1 ≥ 2,5m, chọn h1=2,5

+ Chiều cao với mặt đường xe cơ giới: h2= 0,4m

+ Chiều cao khổ tĩnh không khoảng cách tối thiểu: h3≥ 5m

Vậy tổng chiều cao sử dụng hầm là:

+ Chiều cao phần tường: ht= 2,5 + 0,4 =2,9m

+ Chiều cao phần vòm: R = 5,8m

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

H=ht + R = 2,9 + 5,8 = 8,7m

Dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế hầm giao thông và các yêu cầu , số

liệu kể trên bằng phương pháp họa đồ, hình dạng kích thước sử dụng của

đường hầm được người thiết kế đưa ra trên hình 2.4

- Chiều rộng bên ngoài vỏ chống của đường hầm tại chân vòm được

xác định theo công thức:

Bđv = B+2.d+2.δ +2.Δ ; m (2.4)

Trong đó:

Bđ- Chiều rộng khi đào tại chân vòm,m;

B- Chiều rộng đường hầm khi sử dụng tại chân vòm, B=11,6m;

d- Chiều dày tính toán của vỏ chống cố định, d=0,3m;

H* -chiều dày nền đường thiết kế,m;

Theo như thiết kế nền đường có chiều dày là:

+ Lớp bê tông xi măng có chiều dày 240mm

+ Cấp phối đá dăm có chiều dày 458mm

- Diện tích đào của đường hầm là :

Sđ = Sv + St = Sv +St=92.65m2

Do phải bố trí các đường ống thoát nước, đường ống dẫn cáp, ống cấp

nước Φ600 phục vụ cho công tác cứu hỏa nên ở hai bên đường hầm ta phải

đào sâu xuống và kích thước được thể hiện như hình 2.5

Hình 2.5: Diện tích đào của đường hầm

2.4 Tính toán tải trọng đất đá tác dụng lên công trình

2.4.1 Tính toán chiều cao vòm sụp lỡ của đất đá

Hiện nay có rất nhiều tác giả đưa ra các phương pháp tính chiều cao

vòm sụt lở như: phương pháp của giáo sư M.M.Prôtôđiacônôp,

Trimbarevich, Bôritxôp, Moxtkov

Mỗi phương pháp khác nhau sẽ áp dụng trong các điều kiện địa chất,

địa chất thuỷ văn, chiều sâu công trình, tính chất cơ lý của đất đá khác

nhau Qua quá trình phân tích tính toán, đối với đường hầm PhướcTượng ta

sử dụng phương pháp của V.M.Moxtkov là hợp lý hơn cả

Moxtkov cho rằng xung quanh đường hầm sẽ tạo thành vùng đá yếu bị

phá hoại, vùng này ban đầu có thể coi như môi truờng rời nằm trong trạng

thái cân bằng giới hạn Đường hầm đào trong đá có độ cứng theo