Đồ án thiết kế, thi công đường hầm vượt sông

Đồ án thiết kế, thi công đường hầm vượt sông có cả thuyết minh và bản vẽ. Đây là đồ án tham khảo để làm đồ án tốt nghiệp đại học chuyên ngành xây dựng. Bao gồm các mục lục rõ ràng, chi tiết, phần chứng minh cụ thể theo các tài liệu hiện hành. Dành cho bạn nào quan tâm thì liên hệ với nguoivodanh92@gmail.com để nhận full bản vẽ. Chúc các bạn thành công

Mục lục

Mở đầu 4

ch-ơng 1: Cơ sở thiết kế 5

1.1 Chức năng – nhiệm vụ của công trình 5

1.2 Đặc điểm khu vực xây dựng 5

1.3 Xác định l-u l-ợng thiết kế 6

1.4 Đặc điểm địa chất và địa chất thuỷ văn 6

1.4.1 Đặc điểm địa chất 6

1.4.2 Đặc điểm thuỷ văn 9

1.5 Đánh giá chung về khu vực dự kiến xây dựng công trình 10

ch-ơng 2: Thiết kế kiến trúc 11

2.1 Đặt vấn đề 11

2.2 Các yêu cầu đối với công trình 12

2.2.1 Các yêu cầu chung 12

2.2.2 Các yêu cầu cụ thể đối với công trình đ-ờng ôtô ngầm 13

2.3 Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật theo tiêu chuẩn thiết kế 13

2.4 Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật theo tính toán 14

2.4.1 Tính số làn xe 14

2.4.2 Xác định chiều rộng mặt đ-ờng và khẩu độ hầm 14

2.4.3 Xác định giới hạn tĩnh không và chiều cao toàn bộ hầm 15

2.4.4 Xác định độ dốc dọc lớn nhất 15

2.4.5 Tính toán tầm nhìn xe chạy 17

2.4.6 Chọn bán kính đ-ờng cong nằm 20

2.4.7 Xác định chiều dài đ-ờng cong chuyển tiếp 22

2.4.8 Xác định bán kính đ-ờng cong đứng 22

2.4.9 Xác định vị trí đặt cửa hầm 25

2.5 Thiết kế trắc dọc 25

2.5.1 Thiết kế trắc dọc các đoạn đ-ờng dẫn 25

2.5.2 Thiết kế trắc dọc các đoạn hầm trong đất 29

2.5.3 Thiết kế trắc dọc đoạn hầm đi d-ới lòng sông 29

2.6 Các ph-ơng án mặt cắt kết cấu Chọn ph-ơng án 32

2.6.1 Ph-ơng án 1: Khung chữ nhật bốn nhịp: hình 2.12 32

2.6.2 Ph-ơng án 2: Khung vòm t-ờng thẳng bốn nhịp: hình 2.13 32

2.6.3 So sánh chọn ph-ơng án mặt cắt 33

2.7 Các giải pháp bảo đảm 37

2.7.1 Giải pháp thông gió 37

2.7.2 Giải pháp chiếu sáng và cung cấp năng l-ợng cho đ-ờng hầm 37

2.7.3 Giải pháp thoát n-ớc cho đ-ờng hầm 38

2.7.4 Giải pháp chống thấm cho đ-ờng hầm 38

ch-ơng 3: Tính toán kết cấu 39

3.1 Tính toán kết cấu bảo vệ đoạn hầm v-ợt sông 39

3.2 Tính toán thiết kế vỏ hầm 42

3.2.1 Sơ đồ tính 42

3.2.2 Xác định tải trọng tính toán 44

3.2.3 Tính toán nội lực 49

3.2.4 Tính toán, bố trí cốt thép 53

3.3 Tính toán lớp đệm cát, xác định độ lún của công trình 61

3.3.1 Đặc điểm địa chất d-ới đáy công trình 61

3.3.2 Xác định chiều dày lớp đệm 61

3.4 Tính toán thiết kế móng công trình 61

3.4.1 Xác định tải trọng tác dụng lên móng 61

3.4.2 Chọn kích th-ớc cọc và đài cọc 62

3.4.3 Xác định sức chịu tải của cọc 62

3.4.4 Xác định số l-ợng cọc và bố trí cọc 64

3.4.5 Kiểm tra móng cọc theo điều kiện sức chịu tải và biến dạng 64

3.5 Bố trí cốt thép tại vị trí mối nối các đoạn hầm 68

ch-ơng 4: Thiết kế thi công 68

4.1 Lựa chọn công nghệ thi công 68

4.2 Công tác đất 69

4.2.1 Các yêu cầu kỹ thuật đối với hố đào 69

4.2.2 Xác định khối l-ợng đất đào 69

4.2.3 Lựa chọn máy thi công và tính năng kỹ thuật của máy đ-ợc chọn 70

4.2.4 Tính toán chi phí nhân lực – máy cho công tác đất 71

4.2.5 Sơ đồ công nghệ đào đất 72

4.3 Chế tạo đốt hầm 72

4.3.1 Thiết kế âu tàu 72

4.3.2 Chế tạo đốt hầm 75

4.4 Vận chuyển đốt hầm – Hạ đoạn – Thi công mối nối 78

4.4.1 Vận chuyển đốt hầm 78

4.4.2 Hạ đoạn 79

4.4.3 Thi công mối nối 99

4.5 Tổ chức thi công 103

4.5.1 Các giai đoạn thi công công trình 103

4.5.2 Lập tiến độ thi cồng 104

4.5.3 Tổ chức đơn vị thi công 104

Kết luận 105

Tài liệu tham khảo chính 107

Mở đầu

Trong những năm vừa qua, d-ới sự lãnh đạo của Đảng và Nhà n-ớc, đất n-ớc

ta đã đạt đ-ợc nhiều thành tựu trên tất cả mọi lĩnh vực, trong đó có việc phát triển hạ tầng cơ sở Giao thông vận tải là một yếu tố vô cùng quan trọng, nó góp phần thúc

đẩy sự gia tăng phát triển của nền kinh tế quốc dân, cũng nh- giao l-u văn hoá giữa các vùng và khu vực trên đất n-ớc

Với tốc độ tăng nhanh của các ph-ơng tiện giao thông hiện nay, nhất là thời gian vừa qua số l-ợng xe gắn máy tăng lên một cách đáng kể làm cho vấn đề giao thông trở nên phức tạp, đặc biệt là giao thông đô thị

ở thành phố đang chuyển mình mạnh mẽ, có tốc độ phát triển về mọi mặt cao nhất trong cả n-ớc thì xây dựng cơ sở hạ tầng đáp ứng nhu cầu giao thông càng trở nên bức thiết hơn Hiện nay, nhu cầu đi lại qua sông Sài Gòn đang đòi hỏi cần có những công trình giao thông mới

Trong mối quan hệ phức tạp về mặt giao thông (đ-ờng bộ, đ-ờng thuỷ…), về mặt xã hội (nhiều công trình lớn mà nếu giải toả sẽ cần chi phí khổng lồ) đồng thời tạo nên nét hiện đại cho thành phố… đòi hỏi cần có giải pháp xây dựng công trình nối liền hai bờ sông Sài Gòn hợp lí nhất Giải pháp công trình ngầm sẽ là một giải pháp hết sức hợp lí và phù hợp với xu h-ớng phát triển của t-ơng lai, song để xây dựng đ-ờng ôtô ngầm đi d-ới lòng sông thì sẽ đòi hỏi kỹ thuật - công nghệ xây dựng cao

Với những kiến thức về khoa học kỹ thuật đã đ-ợc học tập, tôi chọn đề tài tốt

nghiệp: “ Thiết kế và tổ chức thi công đ-ờng hầm v-ợt sông ”

Với Đề tài tốt nghiệp này có các nội dung chính sau:

Ch-ơng1: Cơ sở thiết kế

Ch-ơng 1 giới thiệu đặc điểm chung của khu vực xây dựng về mặt bằng, các tuyến giao thông (cả về đ-ờng bộ và đ-ờng thuỷ), đặc điểm xã hội và trình bày cụ thể đặc điểm địa chất, thuỷ văn của khu vực

Ch-ơng 2: Thiết kế kiến trúc

Đ-a ra các giải pháp mặt bằng, mặt cắt, giải pháp kết cấu, phân tích so sánh chọn ph-ơng án

Ch-ơng 3: Thiết kế kết cấu đoạn hầm v-ợt sông

Tính toán kết cấu bảo vệ cho đoạn hầm v-ợt sông, kết cấu vỏ hầm của đoạn hầm v-ợt sông, kết cấu móng Tính toán kiểm tra độ lún cho đ-ờng hầm

Ch-ơng 4: Thiết kế kỹ thuật thi công – Tổ chức thi công

Thiết kế kỹ thuật thi công cho đoạn hầm v-ợt sông, lập tiến độ và các giải pháp bảo đảm cho thi công đoạn hầm v-ợt sông

Kết luận

Đánh giá chung về công việc đã thực hiện đ-ợc và kết luận về đề tài

Đồ án gồm thuyết minh và bản vẽ với các bản vẽ:

- Cơ sở thiết kế + Kiến trúc toàn bộ công trình: 6 bản vẽ

- Thiết kế kết cấu vỏ hầm cho đoạn hầm v-ợt sông + Kết cấu móng: 4 bản

vẽ

- Thiết kế kỹ thuật thi công và tổ chức thi công: 5 bản vẽ

ch-ơng 1: Cơ sở thiết kế

1.1 Chức năng – nhiệm vụ của công trình

Xây dựng công trình đ-ờng hầm Thủ Thiêm nằm trong qui hoạch phát triển cơ sở hạ tầng của thành phố Hồ Chí Minh Công trình đ-ợc xây dựng lên nhằm mục

đích đáp ứng nhu cầu giao thông nối liền thành phố với các khu vực vành đai cho việc phục vụ giao thông hiện tại và trong t-ơng lai

Đ-ờng hầm giao thông Thủ Thiêm nối liền đ-ờng Bến Ch-ơng D-ơng với Thủ Thiêm qua sông Sài Gòn

1.2 Đặc điểm khu vực xây dựng

Khu vực xây dựng công trình nằm trong khu vực tập trung nhiều cơ quan quan trọng của nhà n-ớc và các tổ chức xã hội Nằm trên đ-ờng Bến Ch-ơng D-ơng

có Ngân hàng Nông Nghiệp và Phát triển Nông Thôn Việt Nam, Ngân hàng Nhà n-ớc Việt Nam, Ngân hàng Công th-ơng Việt Nam…

Trên khu vực xây dựng công trình còn có Nhà Máy dệt Thắng Lợi, Nhà hàng Phi Thuyền… và là nơi tập trung đông đúc dân c-

Chạy song song với đ-ờng bến Ch-ơng D-ơng là sông Bến Nghé có mật độ vận tải đ-ờng thuỷ hàng năm rất lớn

Công trình có nhiệm vụ nối liền thành phố Sài Gòn với khu vực vành đai, cắt qua sông Sài Gòn có mật độ vận tải đ-ờng thuỷ cao cho tàu có tải trọng lớn

Về mặt giao thông đ-ờng bộ, công trình nối liền với đ-ờng Bến Ch-ơng D-ơng thành một tuyến

Cắt đ-ờng Bến Ch-ơng D-ơng có đ-ờng Phó Đức Chính, đ-ờng Pasteur,

đ-ờng Tôn Thất Đạm, đ-ờng Hồ Tùng Mậu, cầu Khánh Hội (qua sông Bến Nghé)

do đó, trong một số tr-ờng hợp sẽ tiếp nhận toàn bộ dòng xe của các tuyến đ-ờng trên Mặt khác, công trình cần giải quyết hợp lí nhất sự l-u thông các dòng xe của các tuyến đ-ờng trên

Về ph-ơng diện thi công, mặt bằng thi công công trình là t-ơng đối phức tạp: vừa ở d-ới n-ớc vừa ở trên mặt đất Điều kiện triển khai máy móc, trang thiết bị thi

công là t-ơng đối hạn chế ở phía thành phố Hồ Chí Minh và có thuận lợi hơn ở phía Thủ Thiêm

Nói chung, công trình nằm trong khu vực qui hoạch mạng l-ới giao thông t-ơng đối phức tạp và có quan hệ mật thiết với giao thông đ-ờng thuỷ Về mặt kinh

tế – xã hội công trình tạo điều kiện thuận lợi cho cho các hoạt động giao thông tới khu vực kinh tế – xã hội quan trọng của thành phố

1.4 Đặc điểm địa chất và địa chất thuỷ văn

1.4.1 Đặc điểm địa chất

Công tác khảo sát địa chất để xây dựng công trình đ-ợc tiến hành ở 5

lỗ khoan thăm dò dọc theo tuyến công trình:

 Lỗ khoan SS -08 nằm tại km13 (xem bản vẽ KT - 01)

Lỗ khoan này cắt qua 7 lớp đất đá với các đặc tr-ng cơ bản nh- d-ới

đây:

- Lớp CH – sét vô cơ có tính dẻo cao, sét béo bắt đầu từ cao độ +2,00m và kết thúc ở cao độ – 4,00m

- Lớp SC – cát sét, hỗn hợp cát – sét bắt đầu từ cao độ – 4,00m và kết thúc ở cao độ – 8,50m

- Lớp SM – cát bụi, hỗn hợp cát bụi bắt đầu từ cao độ – 8,50 và kết thúc ở cao độ – 28,00m Kẹp giữa lớp SM ở cao độ – 15,00  -17,00m có một lớp bùn nhão

- Từ cao độ – 28,00  -30,00m có một lớp mỏng đất thuộc nhóm SC

- Từ cao độ – 30,00m  -45,00m là lớp đất đá có tính chất cơ lý t-ơng đối kém – CH

 Lç khoan SS -02 n»m ë khu vùc km13 + 890 (xem b¶n vÏ KT - 01)

sét vô cơ có tính dẻo thấp đến trung

bình sét lẫn sỏi, sét cát, sét bụi, sét gày.

cát sét, hỗn hợp cát sét

29 Thủ Thiêm

Khu vực xây dựng cắt qua sông Sài Gòn nằm trong hệ thống sông Đồng Nai

có đặc điểm chung là sông ngắn và hẹp Khí hậu chia làm hai mùa rõ rệt là mùa m-a

và mùa khô theo đó sự dao động mực n-ớc dòng sông cũng theo hai mùa này

Đặc điểm dòng chảy của sông Sài Gòn nói riêng và hệ thống sông Đồng Nai nói chung là t-ơng đối ổn định, tốc độ dòng chảy nằm trong khoảng 0,5m/s 

2,5m/s

Khu vực xây dựng có mực n-ớc ngầm t-ơng đối cao, từ cao độ – 0,80m đã xuất hiện mực n-ớc ngầm, đặc điểm chung của n-ớc ngầm khu vực này là không phá huỷ kết cấu công trình theo tính chất ăn mòn

Đặc điểm thuỷ văn của khu vực xây dựng đ-ợc cho trong bảng 1.2

Bảng 2: Đặc điểm thuỷ văn khu vực xây dựng

1.5 Đánh giá chung về khu vực dự kiến xây dựng công trình

- Về mặt điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn: nói chung điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng công trình là t-ơng đối bất lợi, để công trình xây dựng lên làm việc đúng nh- thiết kế cần có những đánh giá chi tiết, đầy

đủ Phải có những giải pháp phù hợp để khắc phục các điều kiện bất lợi

- Về mặt bằng xây dựng: mặt bằng xây dựng công trình ở phía thành phố

Hồ Chí Minh là t-ơng đối hạn chế, ở phía Thủ Thiêm có thuận lợi hơn

- Về khả năng cung ứng vật liệu xây dựng đến chân công trình: vật liệu có thể đ-ợc cung ứng theo đ-ờng bộ hoặc đ-ờng thuỷ tuy nhiên cần chú ý đảm bảo

điều kiện vệ sinh mối tr-ờng bởi trong khu vực xây dựng có nhiều cơ quan quan trọng của nhà n-ớc và các trung tâm vui chơi giải trí

ch-ơng 2: Thiết kế kiến trúc

2.1 Đặt vấn đề

Để xây dựng công trình giao thông v-ợt sông nói chung, v-ợt sông Sài Gòn nói riêng, có có thể xây dựng cầu hoặc hầm song xây dựng đ-ờng ôtô ngầm có các -u điểm v-ợt trội so với ph-ơng án xây dựng cầu:

- Khi xây dựng cầu, phải đảm bảo không gian nhất định d-ới cầu cho hoạt

động giao thông đ-ờng thuỷ, khi gặp địa hình bờ sông thấp thì ở hai đầu cầu phải

đắp cao và do vậy giá thành xây dựng sẽ tăng Ngoài ra, việc giải quyết đắp cao hoặc làm mới cầu cạn trong điều kiện đô thị trong nhiều tr-ờng hợp là rất khó khăn Trong những tr-ờng hợp này làm đ-ờng ôtô ngầm đi d-ới lòng sông thì sẽ khắc phục đ-ợc những tồn tại trên và chiều dài của đ-ờng hầm so với chiều dài cầu sẽ ngắn hơn với sông Sài Gòn mực n-ớc sông chỉ thấp hơn so với cao độ tự nhiên là 1,00m, trong khi đó khu vực này lại tập trung rất nhiều cơ quan và tổ chức xã hội

t-ơng đối lớn, các công trình xây dựng lớn nên về mặt xã hội cũng nh- kỹ thuật để làm cầu là rất khó khăn

- Trong tr-ờng hợp địa chất lòng sông xấu, việc xây dựng móng trụ cầu rất phức tạp khó khăn, ng-ợc lại việc xây dựng hầm có thể làm ở độ sâu bất kỳ nên có thể khắc phục đ-ợc nh-ợc điểm này Khu vực, dự kiến xây dựng công trình qua sông Sài Gòn, điều kiện địa chất lòng sông nói chung là rất không thuận lợi cho việc xây dựng cầu ở độ sâu d-ới – 50,00m đặc điểm địa chất lòng sông nói chung là vẫn hết sức không thuận lợi

- Xây dựng đ-ờng ôtô đi d-ới lòng sông loại bỏ đ-ợc phần lớn ảnh h-ởng của việc thay đổi mực n-ớc và điều kiện thời tiết, m-a lũ

- Trong điều kiện bị oanh tạc của chiến tranh, sự giao thông qua công trình là ít bị ảnh h-ởng và có thể tận dụng công trình cho mục đích quốc phòng

- Về mặt công nghệ xây dựng đ-ờng ôtô ngầm đi d-ới lòng sông tạo b-ớc

đột phá đối với kỹ thuật xây dựng công trình ngầm còn non trẻ của n-ớc ta

2.2 Các yêu cầu đối với công trình

2.2.1 Các yêu cầu chung

- Đảm bảo khả năng thông xe và vận tốc xe chạy trong thời gian hiện tại cũng nh- trong t-ơng lai tối -u nhất

- Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và tầm nhìn

- Công trình phải đ-ợc thiết kế hiện đại, không phá vỡ cảnh quan đô thị và diện tích mặt bằng phải giải toả là nhỏ nhất

- Ph-ơng án phải phù hợp với tình hình quy hoạch chung của thành phố

- Đảm bảo điều kiện vệ sinh môi tr-ờng, hạn chế đến mức thấp nhất các

ảnh h-ởng xấu tới môi tr-ờng nh-: vấn đề ô nhiễm môi tr-ờng, tiếng ồn, n-ớc mặt, các khu vực trồng hoa, cây cỏ

- Ph-ơng án xây dựng cần phải đảm bảo trong thời gian thi công giao thông

đi lại của đ-ờng bộ và đ-ờng thuỷ vẫn bình th-ờng

2.2.2 Các yêu cầu cụ thể đối với công trình đ-ờng ôtô ngầm

- Đảm bảo thông gió bình th-ờng trong mọi điều kiện

- Thực hiện thoát n-ớc tự nhiên liên tục

- Công tác chiếu sáng phải đảm bảo th-ờng xuyên trong quá trình khai thác

sử dụng

2.3 Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật theo tiêu chuẩn thiết kế

Các chỉ tiêu kỹ thuật đối với công trình theo tiêu chuẩn thiết kế đ-ợc cho trong bảng 2.1:

Bảng 2.1: Các chỉ tiêu kỹ thuật của công trình theo tiêu chuẩn thiết kế

9 Bề rộng đ-ờng thoát hiểm và cho ng-ời đi bộ M 2

Nh- vậy: số làn xe cần thiết nlx = 2250/1000 = 2,25 làn xe

Để đảm bảo xe chạy trong điều kiện tốt nhất ta chọn nlx = 3

2.4.2 Xác định chiều rộng mặt đ-ờng và khẩu độ hầm

Với mỗi làn xe rộng 3,5m, bề rộng phần xe chạy mỗi chiều 3.3,5 = 10,5m

Bề rộng giải an toàn giữa: 0,5m

Bề rộng giải an toàn bên: 0,5 + 0,75 = 1,25m

N h - v ậ y , b ề r ộ n g t o à n b ộ m ộ t c h i ề u x e c h ạ y : B1 = 1 0 , 5 + 0 , 5 + 1 , 2 5 = 1 2 , 2 5 m

B ề r ộ n g đ - ờ n g t h o á t h i ể m : 2 m c h o m ỗ i c h i ề u

Dự kiến t-ờng giữa hầm dày 0,8m, t-ờng bên dày 0,5m và t-ờng ngoài dày 1,1m thì khẩu độ hầm B =2.12,25 + 2.2 + 0,8 + 2.0,5 + 2.1,1 = 32,5m

2.4.3 Xác định giới hạn tĩnh không và chiều cao toàn bộ hầm

Giới hạn tĩnh không theo tiêu chuẩn thiết kế là 4,5m dự trữ cho việc sửa chữa cải tạo mặt đ-ờng trong quá trình khai thác sử dụng 20cm, mặt đ-ờng sử dụng bê tông nhựa dày t = 100mm, lớp đệm dày 1,4m

Dự kiến chiều dày kết cấu nóc 1,2m, kết cấu đáy 1,25m thì chiều cao toàn bộ hầm đ-ợc xác định theo sơ đồ d-ới đây:

Hình 2.1: Sơ đồ xác định khẩu độ và chiều cao toàn bộ hầm

- Độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện thoát n-ớc: i  3/0

- Độ dốc dọc lớn nhất với cấp đ-ờng 80: imax = 6%

Độ dốc dọc khi ôtô chạy trong hầm đ-ợc xác định theo ph-ơng pháp d-ới

đây:

Khi ô tô chạy trong hầm có thêm lực trở kháng tác dụng vào xe Lực trở kháng bổ sung sinh ra là do khi xe chạy làm xuất hiện sự chênh lệch về tốc độ và áp lực của không khí của không gian giữa xe và vỏ hầm, giữa phía tr-ớc và phía sau của xe, do đó độ dốc của đ-ờng hầm so với mặt đ-ờng cần giảm đi một l-ợng:

 1Ư 0 100

G

W m

Cuối cùng ta có:

30000

19,202112,1100

Độ dốc dọc tính toán của đ-ờng hầm sẽ là:

itt = imax - i = 6 – 1,35 = 4,65%

Chọn độ dốc thiết kế: i = 4%

Trong các đ-ờng cao cấp, qua các công trình giao thông trọng điểm (đặc biệt

là hầm giao thông) tầm nhìn ảnh h-ởng lớn đến an toàn xe chạy và tạo tâm lí an tâm cho lái xe chạy với tốc độ cao

Theo tiêu chuẩn thiết công trình giao thông, tầm nhìn đ-ợc tính với ba sơ đồ cơ bản d-ới đây

 Tính toán tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 1

Theo sơ đồ này, ch-ớng ngại vật là một vật cố định nằm trên đ-ờng xe chạy:

đá đổ, hàng của xe tr-ớc rơi… Xe chạy với tốc độ V, có thể dừng lại an toàn tr-ớc ch-ớng ngại vật với chiều dài tầm nhìn S1

S1 = Lp- + Sh + L0 Trong đó:

Lp- – chiều dài mà xe đi đ-ợc trong thời gian phản ứng tâm lí của ng-ời lái

2 1

254

.6

 Tính toán tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 2

Sơ đồ này xét đến tr-ờng hợp hai xe chạy ng-ợc chiều trên cùng một làn xe Tr-ờng hợp này ít khi xảy ra, song vẫn phải xét đến nh- khi lái xe vô kỷ luật, say r-ợu…

Tầm nhìn theo sơ đồ 2 đ-ợc xác định theo hình vẽ 2.3

Theo sơ đồ ta có: S2 = 2Lp- + 2Sh + L0

60 2 , 1 8

, 1

60 127

8

,

2 0

2 2 2

i

V k V

 Tính toán tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 4

Sơ đồ này xét đến tr-ờng hợp, xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 chạy chậm với khoảng cách an toàn Sh1 – Sh2, khi quan sát they làn xe bên trái không có xe, xe 1 lợi dụng để v-ợt lên

Sơ đồ tính toán tầm nhìn tr-ờng hợp này thể hiện trên hình 2.4

Hình 2.4: Sơ đồ xác định tầm nhìn 4

- Sơ đồ 2 dùng để tính toán bán kính đ-ờng cong đứng

- Sơ đồ 4 là tr-ờng hợp nguy hiểm phổ biến trên đ-ờng có hai làn xe, trên

đ-ờng cấp cao, tầm nhìn này vẫn phải kiểm tra nh-ng với ý nghĩa là đảm bảo một chiều dài nhìn đ-ợc cho lái xe an tâm chạy với tốc độ cao

2.4.6 Chọn bán kính đ-ờng cong nằm

Về mặt nguyên tắc, đ-ờng ô tô ngầm th-ờng đ-ợc bố trí thẳng song trong

điều kiện hạn chế của đô thị, ở một số đoạn có thể bố trí cong Khi bố trí cong,

đ-ờng ôtô ngầm sẽ gặp một số khuyết điểm cần khắc phục:

- ở chỗ cong, tầm nhìn bị hạn chế so với trên mặt đất do ảnh h-ởng của t-ờng chắn

- ở chỗ cong bề rộng đ-ờng cần tăng lên, do đó giá thành tăng, công việc thi công xây lắp phức tạp

- ở chỗ cong điều kiện thông gió bất lợi

- Khi bố trí cong, chiều dài đ-ờng hầm tăng lên, công việc thi công phức tạp

 Theo điều kiện an toàn về tầm nhìn

Bán kính tối thiểu theo điều kiện an toàn vê tầm nhìn đ-ợc xác định theo sơ

đồ hình 2.5

Hình 2.5: sơ đồ xác định bán kính cong tối thiểu theo điều kiện an toàn

Rmin

Theo điều kiện an toàn về tầm nhìn:

1

2 min

8b

S

Trong đó:

S – khoảng cách nhìn they an toàn, S = 75m;

b1 – khoảng cách đến t-ờng gần nhất, 2,5m

Nh- vậy: Rmin = 281,25m

 Theo điều kiện an toàn của xe

- Khi không bố trí siêu cao

Tính cho tr-ờng hợp bất lợi là xe chạy ở l-ng đ-ờng cong:

 i n

V R





127

n

472 02

, 0 08 , 0 127

60 127

2 2

Theo tiêu chuẩn thiết kế: Rmin = 500m, lấy: Rmin = 500m

- Khi bố trí siêu cao: isc = 2%

Khi bố trí siêu cao, bán kính đ-ờng cong nằm nhỏ nhất đ-ợc xác định theo công thức d-ới đây:

02 , 0 08 , 0 127

60 127

2 2

min

m i

V R

2.4.7 Xác định chiều dài đ-ờng cong chuyển tiếp

- Khi Rmin = 300m thì chiều dài đ-ờng cong chuyển tiếp l = 90m

- Khi Rmin = 500m, chiều dài đ-ờng cong chuyển tiếp l = 110m

2.4.8 Xác định bán kính đ-ờng cong đứng

 Xác định bán kính tối thiểu đ-ờng cong đứng lồi

Bán kính đ-ờng cong đứng lồi đ-ợc xác định theo sơ đồ hình 2.6

- Tr-ờng hợp lái xe nhìn they ch-ớng ngại vật cố định:

1

2 1

S1 – cự li tầm nhìn một chiều, S1 = 75m

Nh- vậy:

m d

S

2 , 1 2

75 2

S

2 , 1 8

150 8

 Xác định bán kính tối thiểu đ-ờng cong đứng lõm

Bán kính tối thiểu đ-ờng cong đứng lõm đ-ợc xác định theo hai điều kiện:

- Bảo đảm hạn chế lực li tâm

Trong đ-ờng cong đứng lõm, lực li tâm tăng thêm vào tải trọng, gây khó chịu cho hành khách và gây siêu tải cho nhíp xe Vì vậy, phải hạn chế lực li tâm, không cho v-ợt quá trị số cho phép tức là gia tốc li tâm: b  0,5  0,7m/s2





- Bảo đảm tầm nhìn ban đêm cho đ-ờng cong đứng lõm:

Về ban đêm, pha đèn ô tô chiếu trong đ-ờng cong đứng lõm một chiều dài ngắn hơn so với trên đ-ờng thẳng

Sơ đồ xác định bán kính đ-ờng cong đứng lõm theo điều kiện an toàn về ban

S h

S R

2.4.9 Xác định vị trí đặt cửa hầm

Để đảm bảo trong mọi điều kiện hoạt động giao thông trong đ-ờng ô tô ngầm

đi d-ới lòng sông không bị gián đoạn, cửa vào hầm cần đặt cao hơn mực n-ớc lũ lớn nhất là 1m

Cao độ mực n-ớc lớn nhất là: +1,2m do đó cửa hầm sẽ đ-ợc đặt ở cao độ +2,2m

2.5 Thiết kế trắc dọc

Hiệu quả của trắc dọc đ-ờng ô tô ngầm đi d-ới lòng sông chịu ảnh h-ởng lớn của cao độ thiết kế bởi khi xây dựng công trình ngầm theo ph-ơng pháp đào lộ thiên khối l-ợng đào đắp ảnh h-ởng đáng kể đến giá thành xây dựng ở một số n-ớc ng-ời

ta đã xây dựng đ-ờng ô tô ngầm bám theo đáy lòng sông, tuy nhiên khi lòng sông t-ơng đối hẹp, chiều sâu không lớn thì hiệu quả của ph-ơng án đó là không cao Lúc

đó, để giảm đến mức thấp nhất chi phí để xây dựng công trình đồng thời hiệu quả khai thác là tốt nhất thì hợp lí hơn cả là cố gắng cấu tạo kết câu bảo vệ đoạn hầm v-ợt sông nhỏ nhất

Công trình đ-ợc bắt đầu tại km13 + 360 và kết thúc tại km14 + 920

Tuyến hầm đ-ợc thiết kế với độ dốc i về hai phía, do đó, ở mỗi đầu của

đ-ờng hầm cần có đoạn đ-ờng dẫn chiều dài L Nối với đ-ờng dẫn là các đoạn hầm trong đất và ở giữa là đoạn hầm v-ợt sông

2.5.1 Thiết kế trắc dọc các đoạn đ-ờng dẫn

Để đảm bảo sự đều đặn từ đ-ờng ô tô phía trên mặt đất xuống đ-ờng ô tô ngầm ở các đoạn đ-ờng dẫn cần bố trí một đoạn đ-ờng cong đứng lồi

a/ Thiết kế trắc dọc đ-ờng dẫn phía thành phố Hồ Chí Minh

- Bán kính đ-ờng cong đứng lồi: R = 3000m

- Chiều dài toàn bộ đ-ờng dẫn là 270m, từ km14 + 650 đến km14 + 920

Cấu tạo mặt cắt dọc đ-ờng dẫn phía Thủ Thiêm thể hiện ở hình 2.9

2.5.2 Thiết kế trắc dọc các đoạn hầm trong đất

a/ Thiết kế trắc dọc hầm trong đất phía thành phố Hồ Chí Minh

- Chiều dài hầm trong đất: L = 360m, từ km13 + 580 đến km13 + 940

- Độ dốc thiết kế: i = 4%

- Bán kính đ-ờng cong nằm: R = 500m

Cấu tạo mặt cắt dọc hầm trong đất phía thành phố Hồ Chí Minh thể hiện trên hình 2.10

b/ Thiết kế trắc dọc hầm trong đất phía Thủ Thiêm

- Chiều dài toàn bộ hầm trong đất: L = 340m, từ km14 + 310 đến km14 +

650

- Độ dốc thiết kế: i = 4%

Cấu tạo mặt cắt dọc hầm trong đất phía Thủ Thiêm thể hiện trên hình 2.11

2.5.3 Thiết kế trắc dọc đoạn hầm đi d-ới lòng sông

- Chiều dài toàn bộ đoạn hần v-ợt sông L = 370m, bắt đầu tại km13 + 940

và kết thúc tại km14 + 310

- Độ dốc thiết kế i = 4%

- Bán kính đ-ờng cong đứng lõm R = 3000m

Cấu tạo mặt cắt dọc đoạn hầm đi d-ới lòng sông xem bản vẽ số KT - 07

2.6 Các ph-ơng án mặt cắt kết cấu Chọn ph-ơng án

Đối t-ợng trung tâm của công trình là đoạn đ-ờng ô tô ngầm đi d-ới lòng sông, do đó, giải pháp kết cấu các đoạn công trình khác cần lấy đoạn hầm v-ợt sông làm trung tâm

12250 2000

thoát

hiểm

đ-ờng

Chiều dày nóc: Hn = 1,2m

Chiều dày đáy: Hđ = 1,25m

Chiều dày t-ờng ngoài: HTN = 1,1m

Chiều dày t-ờng giữa: HTG = 0,8m

Chiều dày t-ờng bên: HTB = 0,5m

Chiều dày lớp đệm mặt đ-ờng: Hđệm = 1,4m

Chiều dày mặt đ-ờng: t = 0,1m

Chiều cao toàn bộ kết cấu: H = 9,05m

2.6.2 Ph-ơng án 2: Khung vòm t-ờng thẳng bốn nhịp: hình 2.13

Chiều dày nóc: Hn = 1,0m

Chiều dày đáy: Hđ = 1,25m

Chiều dày t-ờng ngoài: HTN = 1,1m

Chiều dày t-ờng giữa: HTG = 0,8m

Chiều dày t-ờng bên: HTB = 0,5m

Chiều dày lớp đệm mặt đ-ờng: Hđệm = 1,4m

Chiều dày mặt đ-ờng: t = 0,1m

Chiều cao toàn bộ kết cấu: H = 9,15m

Hình 2.13: Mặt cắt kết cấu khung vòm t-ờng thẳng bốn nhịp

3100 2000

32500 12250

2.6.3 So sánh chọn ph-ơng án mặt cắt

Việc so sánh chọn ph-ơng án mặt cắt kết cấu thuộc bài toán kinh tế - kỹ thuật Để so sánh chọn ph-ơng án hợp lý ta sử dụng ph-ơng pháp “ Dùng chỉ tiêu tổng hợp không đơn vị đo” trong đó áp dụng cách xác định trọng số của Warkentin

- Chọn chỉ tiêu so sánh: Vấn đề cơ bản khi so sánh các ph-ơng án theo ph-ơng pháp này là chọn chỉ tiêu so sánh ở đây ta so sánh các ph-ơng án mặt cắt kết cấu theo các chỉ tiêu cơ bản d-ới đây:

1) Hệ số sử dụng diện tích

2) Chi phí vật liệu cho 1m vỏ hầm

3) Chi phí nhân công cho việc chế tạo 1m vỏ hầm

4) Mức độ thuận cơ giới hoá trong thi công

5) Hiệu quả thẩm mỹ

- Lập bảng chỉ tiêu so sánh

Bảng 2.2: Các chỉ tiêu so sánh ban đầu

3 C: Chi phí nhân công cho việc chế tạo 1m vỏ hầm Công 311,73 335,40

4 M: Chi phí máy cho việc xây dựng 1m vỏ hầm Ca 23,33 29,66

- Chọn chỉ tiêu so sánh: Qua xem xét các chỉ tiêu đ-a ra ta they 5 chỉ tiêu

đều là các chỉ tiêu phản ánh độc lập Số l-ợng các chỉ tiêu phản ánh độc lập m = 5 (K, V, C, M, Q)

- Tiến hành làm đồng h-ớng các chỉ tiêu ở đây có ba chỉ tiêu cần làm

+ ấn định thang điểm và xác lập cách cho điểm

Chọn thang điểm 5 gồm có {0, 1, 2, 3, 4} và mỗi điểm cho sẽ t-ơng ứng với

1 t-ơng quan của hai chỉ tiêu khi xét theo ý nghĩa về tầm quan trọng của chỉ tiêu trong một dự án cụ thể

XÐt mét phÇn tö ma trËn eij xÐt quan hÖ Bi, Bj vµ thÓ hiÖn d-íi d¹ng logÝc to¸n häc th× qui t¾c cho ®iÓm eij ë ®©y lµ:

Khi Bi = Bj th× eij = 2 – hai chØ tiªu cã tÇm quan träng nh- nhau

Khi Bi < Bj th× eij = 1– chØ tiªu Bi Ýt quan träng h¬n so víi Bj

Khi Bi > Bj th× eij = 3 – chØ tiªu Bi quan träng h¬n so víi Bj

Khi Bi <<Bj th× eij = 0 – chØ tiªu Bi Ýt quan träng h¬n nhiÒu so víi Bj

Khi Bi >> Bj th× eij = 4 – chØ tiªu Bi quan träng h¬n nhiÒu so víi Bj

TiÕn hµnh cho ®iÓm vµo tÊt c¶ c¸c phÇn tö eij cña ma trËn vu«ng vµ tÝnh Wi

áp suất ngoài hầm, chênh lệch nhiệt độ là khoảng 10  150C Chiều dài hầm t-ơng

đối lớn nên cần bố trí hệ thống thông gió, ở hai đầu của công trình tại km13 + 684

và km14 + 500 bố trí các tháp thông gió Không khí sạch đ-ợc cung cấp cho công trình bằng hệ thống đ-ờng ống đặt trong hộp kỹ thuật

2.7.2 Giải pháp chiếu sáng và cung cấp năng l-ợng cho đ-ờng hầm

Để đảm bảo giao thông, trong hầm cần có hệ thống chiếu sáng nhân tạo Công việc chiếu sáng ở trong hầm đ-ợc thực hiện bằng các đèn huỳnh quang là loại

đèn có ánh sáng gần với ánh sáng ban ngày hơn

Các loại đèn chiếu sáng trong đ-ờng hầm là các loại thiết bị chiếu sáng chuyên dụng chống nổ, chống ăn mòn Mạng đèn bố trí hai bên hầm, khoảng cách

12m/bộ Chiếu sáng đ-ờng dẫn bằng hệ thống cột đèn hiện đại, hệ thống dây dẫn

đ-ợc đặt trong một đ-ờng ống bố trí chung trong hộp kỹ thuật

Nguồn năng l-ợng chiếu sáng đ-ợc bố trí trong các khoang kỹ thuật phải

đảm bảo an toàn cao, hệ thống đ-ờng dây là cáp mềm đặt trong ống cách điện, các thiết bị chiếu sáng phải là thiết bị chuyên dụng để đảm bảo không xảy ra sự cố Việc cấp điện đ-ợc đảm bảo liên tục bằng hai nguồn độc lập nhau

2.7.3 Giải pháp thoát n-ớc cho đ-ờng hầm

Các loại n-ớc trong đ-ờng hầm:

- N-ớc m-a chảy trong hầm

- N-ớc khi rửa đ-ờng

N-ớc trong hầm đ-ợc thu vào bể chứa qua hệ thống cống ngầm đặt trong

đ-ờng thoát hiểm và bơm ra khỏi hầm và đ-ợc bơm ra khỏi hầm bằng các bơm công suất lớn

2.7.4 Giải pháp chống thấm cho đ-ờng hầm

 Chống thấm vỏ hầm

Vỏ hầm đ-ợc chống thấm bằng cách sử dụng bê tông chống thấm, bê tông dùng cho việc xây dựng vỏ hầm tuân theo các qui định kỹ thuật của bê tông dùng cho công trình thuỷ công Bê tông dùng cho chế tạo vỏ hầm là bê tông M300 – B8

 Chống thấm mối nối

Mối nối giữa các đoạn hầm sử dụng mối nối mềm, với mối nối này, tại vị trí mối nối chống thấm đ-ợc thực hiện bằng các đệm cao su kết hợp với lực ép do kéo của hệ thống cáp căng

ch-ơng 3: Tính toán kết cấu

3.1 Tính toán kết cấu bảo vệ đoạn hầm v-ợt sông

Kết cấu bảo vệ phải đảm bảo giữ cho công trình đúng vị trí thiết kế, chống sự

va đập do sự đi lại của tàu bè và các vật trôi trên sông n-ớc phá hoại vỏ hầm, đảm bảo d-ới tác động của dòng chảy vỏ hầm làm việc đúng theo thiết kế

Chọn kết cấu bảo vệ dạng đá đổ tự do, theo điều kiện tốc độ của dòng chảy, cần xác định kích cỡ viên đá, tỉ lệ thành phần hạt để đảm bảo kết cấu bảo vệ không

bị h- hỏng do xói lở, chiều dày kết cấu phải đảm bảo ngăn sự tác dụng cục bộ của tàu bè lên kết cấu vỏ hầm

Chiều dày kết cấu bảo vệ là chiều dày lớn nhất khi xác định theo:

- Đảm bảo chiều dày theo cấu tạo: hbv = 1,5m

- Đảm bảo kết cấu vỏ hầm làm việc bình th-ờng d-ới tác dụng của lực đẩy

ác si mét

- Kết cấu không bị phá hoại d-ới tác dụng của dòng chảy

- Kết cấu không bị phá hoại do tác dụng của hoạt động đ-ờng thuỷ

 Xác định chiều dày kết cấu bảo vệ theo điều kiện kết cấu vỏ hầm làm việc bình th-ờng d-ới tác dụng của áp lực đẩy nổi

Khi không có tải trọng làm việc kết cấu vỏ hầm có thể bị nổi d-ới tác dụng của lực đẩy ácsimét

Kết cấu bảo vệ làm việc chịu tác dụng của dòng chảy tự nhiên và dòng chảy

do sự đi lại của tàu thuyền, trong đó dòng chảy do sự đi lại của tàu thuyền tạo ra sự mất ổn định cho viên đá hơn so với dòng chảy tự nhiên

Theo Pilarczyk (1989), chiều dày của kết cấu bảo vệ ổn định d-ới tác động của dòng chảy (gồm tốc độ và ứng suất cắt) đ-ợc xác định theo công thức:





g

u k

b

s n

2 2

50