chương 2 mặt băng, mặt cắt ngang và cắt dọc của đường hầm giao thông

Chương II: mặt bằng, mặt cắt ngang cắt dọc đường hầm giao thông 2.1 đặc điểm mặt bằng, mặt cắt ngang cắt dọc công trình hầm Hầm giao thông phận tuyến đường Vì thế, bình đồ trắc dọc hầm phải thiết kế theo tiêu chuẩn chung tuyến đường có xét đến đặc điểm ngầm Trong qui hoạch xây dựng công trình ngầm, cần xem xét nhiều điều kiên, yếu tố cụ thể khác vị trí xây dựng việc lựa chọn cấu tạo hình thái hợp lý công trình công việc quan trọng 2.1.1 Mặt Mặt công trình hầm bố trí thẳng, cong phần bố trí cong, phần lại bố trí thẳng Về nguyên tắc, qui hoạch tuyến hầm, cần cố gắng bố trí tuyến đường thẳng chiều dài công trình ngắn nhất, kích thước tiết diện nhỏ nhất, thi công dễ vận hành thuận tiện Tuy nhiên, thực tế, lúc đạt điều 2.1.1.1 Với hầm đường sắt, metro Việc bố trí mặt hầm xác định theo thiết kế tuyến bên nối liền với hầm phải thoả mãn yêu cầu qui định kỹ thuật trình sử dụng Mặt tuyến xác định chủ yếu việc xây dựng thành phố vị trí ga hướng hầm nối ga phụ thuộc vào qui hoạch thành phố Khi tuyến đặt nông, thường bố trí dọc theo đường trục giao thông đô thị Khi tuyến đặt sâu, hướng tuyến không phụ thuộc vào việc xây dựng thành phố mà phụ thuộc chủ yếu vào vị trí ga Hầm nối thường theo hướng ngắn ga Để chuyển tiếp đoạn nối, người ta đưa vào đường cong Trị số bán kính cong R bị hạn chế điều kiện khai thác tuyến, dạng đầu máy sử dụng tuyến Bán kính cong nhỏ đièu kiện khai thác tuyến bất lợi, gây khó chịu cho hành khách tàu chạy đoạn cong chỗ quay đầu Giá trị R tuyến metro số thành phố lớn giới ví dụ bảng sau: Địa điểm tuyÕn Matxcova London Mandrid Beclin Paris Philadenphia B¸n kÝnh cong nhá nhÊt R (m) 400 100 90 65 40 32 Để đảm bảo tàu chạy êm thuận hơn, người ta sử dụng đoạn đường cong chuyển tiếp từ phần thẳng vào phần cong tuyến Theo qui trình Liên Xô với bán kính cong nhỏ 1200m, bắt buộc phải đưa vào đoạn đường cong chuyển tiếp Với đoạn hầm đường cong, cần ý đặc điểm sau: - Phải mở rộng khổ hầm đoạn đường cong, làm tăng khối lượng đào hầm xây vỏ - Khi bán kính cong nhỏ, ray mòn nhanh, làm xấu điều kiện không gió, đặc biệt hầm thông gió tự nhiên 2.1.1.2 Với hầm đường Mặt hầm đường cần thoả mãn yêu cầu chung tuyến lộ thiên có thêm số bổ xung đặc biệt Hầm nên cố gắng bố trí đường thẳng Nếu không tránh khỏi đoạn cong cần ý số đặc điểm đoạn cong: - Do tường đứng chắn mà tầm nhìn xa bị thu hẹp so với đoạn cong lộ thiên - Bề rộng đường cần tăng lên, chiều dài đường hầm tăng - Điều kiện thông gió bất lợi - Giá thành xây dựng tăng, công tác cắm tuyến, thi công khó Bán kính cong tối thiếu đoạn cong hầm xác định theo điều kiện an toàn tầm nhìn cần thiết, điều kiện an toàn để đảm bảo xe không bị trượt Để đảm bảo an toàn tr­êng hỵp bÊt lỵi nhÊt, chän R tèi thiĨu trị số lớn từ hai trị số xác định sau: - Theo điều kiện an toàn tầm nhìn : S2 Rmin 8b1 Với: S - khoảng cách nhìn thấy an toàn (m) b1 - khoảng cách đến tường hầm gần (m) - Theo ®iỊu kiƯn an toµn cđa xe ë khu vùc ®­êng cong: V2 Rmin  g (  i) Víi: V - tèc ®é (m/s) g - gia tèc träng tr­êng (m/s2) - hệ số trượt (lấy từ 0,13 đến 0,16) i - độ dốc ngang đường 2.1.2 Mặt cắt dọc Mặt cắt dọc hầm chia làm loại sau: - Bằng phẳng - Một hướng dốc - Hai hướng dốc Về nguyên tắc, không bố trí mặt cắt dọc phẳng làm bất lợi cho điều kiện thoát nước Phương án áp dụng trường hợp tuyến đường sắt ngầm, tuyến đường ôtô ngầm công trình ngầm có nhiệm vụ đặc biệt Khi đó, phải thiết kế hệ thống thoát nước riêng để đảm bảo tốt cho công tác * Phân loại theo loại vật liệu cấu tạo, bao gồm: - Vỏ đất - Vỏ bêtông - Vỏ bêtông cốt thép neo thường - Vỏ bêtông cốt thép ứng suất trước - Vỏ bêtông phun neo ứng suất trước - Vỏ kim loại Hình dáng bên vỏ hầm định từ điều kiện địa chất - thuỷ văn khu vực đặt hầm, từ yêu cầu khổ hầm, điều kiện thi công, khai thác kinh tế Ngoài ra, phải hợp lý phương diện chịu lực, phù hợp với đặc điểm vật liệu dùng để xây vỏ phương pháp thi công Trong trường hợp phải cố gắng giảm diện tích tiết diện ngang hầm đến tối thiểu Khuôn vỏ hầm đường sắt, metro định có xét đến yêu cầu bố trí hệ thống chiếu sáng, thông tin, tín hiệu, hệ thống cáp điện Khuôn vỏ hầm ôtô định cho không gian vỏ hầm khổ hầm phải đủ bố trí đường dẫn gió Trong hầm bố trí buồng kho, thiết bị tương tự hầm đường sắt 300 Lựa chọn vỏ hầm hình dáng bên khuôn vỏ hầm Việc lựa chọn khuôn vỏ hầm phải tuân theo nguyên tắc sau: - Trục vỏ hầm phải đường cong trơn - Khi tải trọng thẳng đứng chiếm ưu thế, vòm đỉnh phải đủ cao có dạng gần với đường parabol bậc hai, phần đỉnh vòm phải có độ cong lớn phần - Khi vỏ chịu áp lực bên tường nên có dạng cong hướng phía địa tầng Hình dáng vỏ hầm bị thay đổi suốt chiều dài hầm để thuận lợi cho công tác ván khuôn, thiết bị thi công Việc thay đổi hình dáng khuôn bắt buộc số trường hợp sau: - áp lực đất điều kiện địa chất -thuỷ văn thay đổi đột ngột - Gặp phải đới phá hoại kiến tạo tượng trượt địa chất 2.2 Xác định cao độ vị trí cửa hầm 2.2.1 Xác định cao độ Khi vượt qua chướng ngại cao việc xác định cao độ cửa hầm có ý nghĩa đáng kể Những yếu tố ảnh hưởng đến định chọn cao độ là: - Địa hình khu vực - Điều kiện địa chất - huỷ văn - Loại hình giao thông - Yếu tố kinh tế phương án tuyến Thông thường, lên cao độ dốc sườn núi tăng chân núi, nâng cao độ hầm lên không lớn chiều dài hầm rút ngắn nhiều phần núi điều thể không rõ rệt Càng lên cao, độ dốc sườn núi lớn gây khó khăn cho việc vạch tuyến xây dựng đường dẫn vào hầm, chiều dài đường dẫn tăng cách đáng kể Ngoài ra, yếu tố thời tiết, khí hậu thay đổi, ảnh hưởng lớn đến việc thông gió tự nhiên hầm, đến giải pháp phụ để bảo vệ đường dẫn vào hầm PA2 A PA1 B Các yếu tố địa chất -thủy văn tượng trượt, karst, đất phủ, tượng sói mòn đường, độ ổn định sườn dốc có ý nghĩa định với việc lựa chọn cao độ cửa hầm Khi xuất hiện tượng trên, cần có giải pháp đặc biệt để bảo vệ tuyến Tuyến lên cao tượng sói mòn đường tăng Loại hình giao thông ảnh hưởng dịnh đến cao độ hầm ảnh hưởng thể độ dốc bán kính cong cho phép loại giao thông Cao độ hầm đường ôtô cao so với hầm đường sắt Đối với hầm đường sắt, dùng đầu máy điện hầm cao đầu máy nhiệt Yếu tố kinh tế nhân tố định đến việc xác định cao độ cửa hầm liên quan đến chiều dài hầm, độ dốc hầm, chiều dài toàn tuyến, yêu cầu thiết bị, trình độ công nghệ thi công 2.2.2 Lựa chọn vị trí cửa hầm Sau xác định cao độ cửa hầm, tiến hành xác định vị trí cửa hầm Vị trí cửa hầm xác định sở điều kiện địa chất, điều kiện kinh tế, thuận lợi sử dụng Ngoài phải xét đến việc hình thành mặt xây dựng sau này, việc vận chuyển xử lý đất, đá, nguồn nước, vật liệu cho xây dựng Xét riêng tiêu kinh tế, cửa hầm bố trí nơi chi phí xây dựng cho 1m cửa hầm phí xây dựng 1m tường chắn Tường chắn bố trí vuông góc với trục hầm Tường chắn có nhiệm vụ: - Đảm bảo ổn định tầng đất có cửa hầm - Ngăn không cho nước mưa trần vào hầm Khu vực cửa hầm có bố trí tường chắn Tường chắn cửa vào hầm thường làm bêtông toàn khối lắp ghép từ bêtông, xây dựng đá tự nhiên Cửa hầm thường làm nhô 1,5m từ mặt dốc địa tầng hầm bề mặt phần vỏ hầm nhô thường lấp đất đầm chặt có bố trí rãnh thoát nước Việc tăng chiều sâu đường đào trước cửa hầm làm tăng giá thành cửa hầm, bạt dốc đỉnh hầm gia cố chúng Bạt dốc đỉnh hầm cao thường làm phá hoại ổn định của đất đá phần gần cửa đòi hỏi tiến hành khối lượng lớn công tác đất đá cao Điều làm xấu điều kiện giới hoá công tác Ngoài ra, chiều sâu đường đào lại bị hạn chế tính chất đá mà đường đào xây chúng Trong điều kiện bất lợi, việc tạo nên đường đào sâu thường liên quan đến tượng trượt sụt lở Xét mặt đảm bảo thông xe an toàn nhân tố bất lợi Theo kinh nghiệm, đá sét, chiều sâu đường đào trước cửa không vượt 12 15m Trong đá cứng, đạt tới 20 25m Chiều sâu tối thiểu đường đào trước cửa đá cứng định cho bên vòng vỏ hầm có lớp đá dày (thường 3m) 2.3 So sánh hầm tuyến đôi với hai hầm tuyến đơn Khi thiết kế hầm có chiều dài lớn, với nhiều xe chạy, cần phải tiến hành so ánh hai phương án: hầm tuyến đôi hay hai hầm tuyến đơn Việc xây dựng hai hầm tuyến đơn có ưu điểm sau: - Khi khoảng cách hai hầm đủ lớn (từ 15 20m) trị số áp lực địa tầng xác định tuỳ thuộc vào nhịp hang riêng rẽ, nửa áp lực tác dụng lên hầm tuyến đôi Vì thể, vỏ hầm chống có kết cấu giảm nhẹ - Có thể để thông gió tự nhiên đảm bảo - Chi phí đầu tư ban đầu để thông xe tuyến đường giảm đáng kể - Khối lượng công việc giá thành chung tăng khoảng 30% Hầm đường thường thiết kế cho xe Nếu số xe chạy lớn xây dựng hai hầm, hầm xe riêng rẽ cho chiều xe chạy Chỉ điều kiện địa hình khó khăn để xây dựng đường dẫn vào hầm cho phép xây dựng hầm xe, với dải phân cách xe ngược chiều phải đủ rộng 1,2m Câu hỏi ôn tập: Trình bày nguyên tắc thiết kế mặt công trình hầm giao thông Trình bày nguyên tắc thiết kế mặt cắt ngang công trình hầm giao thông Trình bày nguyên tắc thiết kế mặt cắt dọc công trình hầm giao thông Trình bày cấu tạo vỏ hầm giao thông Trình bày cách xác định cao độ vị trí cửa hầm giao thông So sánh lựa chọn phương án hai hầm tuyến đơn với phương án hầm tuyến đôi ... xây vỏ R-1 750 750 20 00 C 20 00 1000 h 25 00 3000 25 00 4500 R 25 0 Khæ hầm đường ôtô có lề người Khổ hầm ®­êng «t« cã hai lỊ ng­êi ®i 22 00 3600 4300 5450 6500 4900 150 100 7 02 1070 R 150 A 1000... khoảng d2 tim toa xe điểm khoảng cách hai trục bánh xe lệch vào phía đường cong khoảng d3 Các trị số xác định sau: L2 l l2 d2  d3  8R 8R §é më rộng tổng cộng hầm đường đơn là: d = d1 + d2 + d3... kiện thoát nước bên hầm theo công thøc sau: 2( h2  h1 ) l i Víi: l - chiều dài đoạn hầm phẳng (m) h1 - chiều sâu rãnh thoát đoạn hầm phẳng hầm (m) h2 - chiều sâu rãnh thoát đoạn hầm phẳng hai