Thiết kế hầm giao thông đường bộ đèo ngang bằng phương pháp NATM

LỜI CẢM ƠN Qua thời gian 4.5 năm học tập trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam em đƣợc bảo tận tình thầy khoa Cơ Điện Cơng Trình, đặc biệt thầy cô Bộ môn KTCT Đến em hoàn thành nội dung học tập theo yêu cầu nhà trƣờng đề em đƣợc nhận Đề tài Tốt nghiệp Trƣớc tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo hƣớng dẫn GVC.THS.TRẦN VIỆT HỒNG thầy giáo THS.PHẠM MINH VIỆT Các thầy ln quan tâm, hƣớng dẫn em hồn thành Đồ án tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô Bộ môn KTCT dìu dắt em suốt thời gian học tập trƣờng giúp đỡ em trình sƣu tầm tài liệu nhƣ ý kiến đóng góp q báu thầy trình thực Đồ án Em thực tốt Đồ án tốt nghiệp đƣợc giao hoàn thành tiến độ Bộ môn Tuy nhiên, với kiến thức hạn chế, tài liệu tham khảo ít, thực tế thi công không nhiều Đồ án tốt nghiệp em không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đƣợc bảo thầy, cô để em đƣợc học hỏi, hiểu biết thêm Một lần em xin cảm ơn thầy Hà nội, ngày 06 tháng 12 năm 2016 Sinh viên Lê Trung Dũng LỜI NĨI ĐẦU Giao thơng vận tải mạch máu nƣớc Vì trình cơng nghiệp hóa - đại hố đất nƣớc, giao thơng phải khơng ngừng hồn thiện nâng cấp nhằm đáp ứng nhu cầu lại vận chuyển hàng hóa ngày lớn Hệ thống giao thơng nƣớc ta phần lớn mức chất lƣợng thấp, vùng sâu, vùng xa Hệ thống giao thơng bao gồm nhiều loại hình Để vƣợt qua chƣớng ngại địa hình có hình thức nhƣ Cầu, Cống, Hầm…Ở nƣớc ta cơng trình hầm xun núi không nhiều, chủ yếu hầm đƣờng sắt Hầm đƣờng ơtơ có hầm Hải Vân hầm có chiều dài lớn, số hầm đƣợc xây dựng thời gian gần Sau thời gian học tập trƣờng, với chuyên ngành KTXDCT, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp “THIẾT KẾ HẦM GIAO THÔNG ĐƢỜNG BỘ BẰNG PHƢƠNG PHÁP NATM” Đồ án gồm phần: Phần 1: Giới thiệu chung Phần 2: Thiết kế sơ Phần 3: Thiết kế kĩ thuật Phần 4: Thiết kế thi cơng Với kiến thức có, em mong đóng góp đƣợc phần nhỏ bé cơng xây dựng đất nƣớc thời kì đổi Hà nội, ngày 06 tháng 12 năm 2016 Sinh viên Lê Trung Dũng MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG CHƢƠNG 1: TÊN CƠNG TRÌNH, VỊ TRÍ XÂY DỰNG .1 1.1 Tên cơng trình: Hầm đƣờng Đèo ngang 1.2 Vị trí 1.3 Đặc điểm điều kiện kinh tế, xã hội 1.4 Điều kiện giao thông khu vực xây dựng .1 1.5 Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực cơng trình .1 1.6 Điều kiện khí hậu khu vực xây dựng 1.7 Khả cung cấp điện nƣớc, vật liệu xây dựng 1.9 Dự báo giao thông CHƢƠNG 2: TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT .4 2.1 Quy trình, quy phạm thiết kế đƣợc áp dụng .4 Tiêu chuẩn thiết kế đƣờng ôtô TCVN 273 – 05 Tiêu chuẩn thiết kế đƣờng ôtô TCVN 4054 – 05 Tiêu chuẩn thiết kế hầm đƣờng ôtô TCVN 4027 – 88 .4 Tham khảo tiêu chuẩn thiết kế hầm xuyên núi Nhật Tiêu chuẩn thiết kế Cầu TCVN 272 – 05 Tham khảo tài liệu, tiêu chuẩn kỹ thuật khác có liên quan 2.2 Các tiêu chuẩn kỹ thuật 2.2.1 Quy định chung 2.2.2 Xác định tiêu kỹ thuật tuyến CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH KHU VỰC HẦM 3.1 Mơ tả địa chất cơng trình khu vực hầm 3.2 Phân loại địa chất khu vực dự kiến tuyến hầm qua .7 3.3 Dự kiến cấu tạo kết cấu biện pháp công nghệ thi công đƣờng hầm CHƢƠNG 4: LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN TUYẾN 10 4.1 Tuyến 10 4.1.1 Đặc điểm tuyến 1: .10 4.1.2 Ƣu điểm: 11 4.1.3 Nhƣợc điểm: 11 4.2: Tuyến 2: .11 4.2.1 Đặc điểm tuyến 11 4.2.1 Ƣu điểm: 11 4.2.2 Nhƣợc điểm: .12 4.3 So sánh kiến nghị chọn tuyến thiết kế kỹ thuật 12 PHẦN II THIẾT KẾ CƠ SỞ .14 CHƢƠNG 1: THIẾT KẾ PHƢƠNG ÁN KẾT CẤU SƠ BỘ THỨ (MỘT HẦM ĐÔI VỚI LÀN XE) 14 1.1 Thiết kế tuyến hầm 14 1.1.1 Những yếu tố hình học tuyến hầm 14 1.1.2 Bình diện hầm 15 1.1.2.1 Các thông số kĩ thuật: 15 1.1.2.2 Vị trí cửa hầm: 15 1.1.3 - Trắc dọc tuyến hầm 16 1.1.3.1 Trắc dọc hầm: .16 1.2 Yếu tố hình học đƣờng hầm 16 1.2.1 Khổ giới hạn tiếp giáp kiên trúc hầm 16 1.2.2 Tĩnh không hầm: .17 1.2.3 Cách dựng khuôn hầm 18 1.3 Kết cấu vỏ hầm .18 1.3.1 Bêtông phun (Shotcrete): 19 1.3.2 Lớp bê tông chống thấm: 20 1.3.3 Neo: 20 1.3.4 Các dạng kết cấu vỏ hầm hầm 22 1.4 Kết cấu mặt đƣờng xe chạy đƣờng hành 26 1.5 Phịng nƣớc nƣớc hầm 26 1.5.1 Cấu tạo lớp chống thấm vỏ hầm 27 1.5.2 Bố trí hệ thống rãnh thoát 28 1.5.3 Cấu tạo rãnh thoát nƣớc 29 1.6 Thiết kế cửa hầm 29 1.6.1 Vị trí cửa hầm 29 1.6.2 Cửa hầm phía Nam: 30 1.6.3 Cửa hầm phía Bắc: 31 1.7 Thơng gió chiếu sáng hầm .32 1.7.1 Biện pháp thơng gió: 32 1.7.2 Sơ đồ thông gió 33 1.7.3 Thiết bị quạt gió: 34 1.7.4 Biện pháp chiếu sáng bố trí chiếu sáng: 34 1.8 Biện pháp thi công đạo 34 1.8.1 Công tác đào hầm chính: 35 1.8.2 Biện pháp chống đỡ đƣờng hang: 35 1.8.3 Biện pháp bốc xúc - vận chuyển đất đá .36 1.8.4 Biện pháp đổ bê tông vỏ hầm: 36 1.8.5 Biện pháp thi công cửa hầm 36 1.8.6 Biện pháp tổ chức thi công 37 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ PHƢƠNG ÁN KẾT CẤU SƠ BỘ THỨ 2(MỘT HẦM ĐƠN HAI LÀN XE VÀ MỘT HẦM LÁNH NẠN) 38 2.1 Thiết kế tuyến hầm 38 2.1.1 Những yếu tố hình học tuyến hầm 38 2.1.2 Bình diện hầm 39 2.1.3 Trắc dọc tuyến hầm 41 2.2 Yếu tố hình học đƣờng hầm 41 2.2.1 Khổ giới hạn tĩnh không hầm 41 2.3: Kết cấu vỏ hầm (phần II- Chƣơng I – mục 1.3) 43 2.3.1 Bêtông phun (Shotcrete): [Phần II- Chƣơng I – mục 1.3.1] .44 2.3.2 Neo: [Phần II- Chƣơng I – mục 1.3.2] .44 2.3.3 Các dạng kết cấu vỏ hầm hầm hầm lánh nạn 44 2.4 Kết cấu mặt đƣờng xe chạy đƣờng hành 47 2.5 Phịng nƣớc nƣớc ngầm 47 2.5.1 Cấu tạo lớp chống thấm vỏ hầm [Phần II- Chƣơng I – mục 1.5.1] 47 2.5.3 Cấu tạo rãnh thoát nƣớc [Phần II- Chƣơng I – mục 1.5.3] 48 2.6 Thiết kế cửa hầm 48 2.6.1 Vị trí cửa hầm [Phần II- Chƣơng I – mục 1.6.1] .48 2.6.2 Cửa hầm phía bắc: 48 2.6.2 Cửa hầm phía Nam: 49 2.7 Thơng gió chiếu sáng hầm 49 2.7.1 Thiết bị quạt gió 49 2.7.2 Biện pháp chiếu sáng bố trí chiếu sáng 50 2.8 Biện pháp đào chống đỡ đƣờng hang 50 2.8.1 Biện pháp đào đƣờng hang: 50 2.8.2 Biện pháp chống đỡ đƣờng hang: .51 2.8.3 Biện pháp bốc xúc đất đá thải 51 2.8.4 Biện pháp đổ bêtông vỏ hầm .51 2.8.5 Biện pháp thi công cửa hầm 52 2.8.5 Biện pháp tổ chức thi công 52 2.9 So sánh hai phƣơng án kết cấu sở 52 2.9.1 Phƣơng án 1: .52 2.9.2 Phƣơng án 2: .52 2.9.3 So sánh kiến nghị phƣơng án thiết kế kỹ thuật 52 PHẦN III THIẾT KẾ KỸ THUẬT 53 CHƢƠNG I : GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ĐÀO HẦM NATM 53 1 Quá trình lịch sử phát triển công nghệ NATM 53 1.2 Khái niệm chung phƣơng pháp NATM 54 1.2.1 Bảo vệ sức bền khối đất đá: .54 1.2.2 Nhanh chóng tạo hình dáng đƣờng hầm trịn khép kín: 54 1.2.3 Lập vỏ mỏng dẻo : 54 1.2.4 Đo đạc thƣờng xuyên chỗ: 54 1.3 Sự khác biệt ƣu nhƣợc điểm phƣơng pháp NATM so với phƣơng pháp thi công truyền thống 55 1.3.1 Về công tác khảo sát: 55 1.3.2 Về công tác thiết kế: 55 1.3.3 Về công tác thi công: 55 CHƢƠNG II – TÍNH TỐN KẾT CẤU .57 2.1 Tính tốn kết cấu vỏ hầm qua khu vực địa chất có RMR = 57 57 2.1.1 Các số liệu tính toán 57 2.1.2 Xây dựng đƣờng cong đáp ứng Áp lực - Biến dạng 57 2.1.2.1 Tính tốn bổ trợ: 57 2.1.2.2 Xác định bán kính vùng dẻo bán kính cân ứng suất tĩnh với ứng suất tổng theo cấp áp lực Pa 57 2.1.3 Xây dựng biểu đồ ứng suất theo trạng thái Đàn - Dẻo 59 2.1.4 Xác định chuyển vị vách hang 59 2.1.5 Tính tốn kết cấu chống đỡ 61 2.1.5.1 Tính tốn lớp bêtơng phun(shotcrete) 61 2.1.5.2 Xác định thời điểm phun bê tông 62 2.1.5.3 Tính tốn lớp vỏ bêtơng 64 2.1.5.4 Xác dịnh thời điểm lớp vỏ bêtông bắt đầu tham gia chịu lực: 64 2.1.5.5 Kiểm tốn lớp bêtơng phun 66 2.1.5.6 Kiểm toán cƣờng độ lớp vỏ bêtông: 66 2.1.6 Tính tốn neo 67 2.1.6.1 Khả chịu lực neo 68 2.1.6.2.Sức kháng neo 68 2.2.Tính tốn kết cấu vỏ hầm qua khu vực địa chất có RMR = 62 68 2.2.1 Các số liệu tính tốn 68 2.2 Xây dựng đƣờng cong đáp ứng Áp lực - Biến dạng 69 2.2.2.1.Tính tốn bổ trợ: 69 2.2.2.2 Xác định bán kính vùng dẻo bán kính cân ứng suất tĩnh với ứng suất tổng theo cấp áp lực Pa 69 2.2.3 Xây dựng biểu đồ ứng suất theo trạng thái Đàn - Dẻo 70 2.2.4.Xác định chuyển vị vách hang: 71 2.3 Tính tốn kết cấu chống đỡ 72 2.3.6.Tính tốn lớp vỏ bêtông .75 2.3.7 Kiểm tốn lớp bêtơng phun 77 3.2 Xác định lƣu lƣợng gió cần cung cấp: 81 3.2.1 Xác định lƣợng chất khí độc hại: .81 3.2.2 Xác định lƣu lƣợng không khí sạch: 84 3.3 Xác định thông số theo sơ đồ thơng gió: .84 PHẦN IV THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG 86 1.1 Điều kiện thi công lựa chọn biện pháp đào đƣờng hang .86 1.1.1 Điều kiện thi công: 86 1.1.2 Căn lựa chọn biện pháp đào đƣờng hang .86 1.2 Biện pháp khai đào đƣờng hang .91 1.3 Biện pháp quan trắc chuyển vị hang đào: .91 1.4 Biện pháp đào đƣờng hang: 92 1.5 Biện pháp chống đỡ đƣờng hang 93 1.5.1.Bê tông phun: 93 1.6 Thi công lớp chống thấm 94 1.7 Đổ bê tông vỏ hầm 94 1.8 Thi công hệ thống rãnh 97 1.9 Thi công cửa hầm 97 1.10 Trình tự cơng nghệ .98 CHƢƠNG II THIẾT KẾ THI CÔNG CHI TIẾT VÀ TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ 99 2.1 Dựng đƣờng cong quan hệ áp lực - biến dạng theo tiến độ đào, biện pháp quan trắc độ hội tụ 99 2.1.1 Mục đích cơng tác trắc đạc trƣờng .99 2.1.2 Dụng cụ đo chuyển vị vách hang đào .101 2.2.Xác định diện tích gƣơng đào phân chia gƣơng đào 101 2.3 Chọn thiết bị bốc xúc vận chuyển, tổ chức dây chuyền vận chuyển đất đá thải .102 2.3.1 Lựa chọn thiết bị bốc xúc 102 2.3.2 Lựa chọn thiết bị bốc xúc 102 2.4 Chọn thiết bị khoan bố trí thiết bị khoan 103 2.5 Tổ chức thi công cho loại địa chất 103 2.5.1 Tính tốn thi cơng cho phần địa chất tốt fkp =8 103 2.5.2 Tính tốn thi cơng cho phần địa chất fkp =6 .120 2.6 Chọn thiết bị cấp vữa đổ bêtông vỏ hầm 134 2.7 Thiết kế thơng gió đƣờng hầm 134 2.7.1 Lựa chọn sơ sơ đồ thơng gió 135 2.7.2 Tính tốn thơng gió 135 2.8 Thiết kế chiếu sáng đƣờng hầm 136 2.9 Cấp nƣớc thi cơng 137 CHƢƠNG III TỔ CHỨC THI CÔNG ĐƢỜNG HẦM .138 3.1 Lập dây chuyền tổ chức thi công 138 3.1.1 Chuẩn bị thi công .138 3.1.2 Thiết kế tổ chức thi công 140 3.2 Lập kế hoạch tiến độ .141 3.3 Bố trí mặt cơng trƣờng 142 PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ Hình II- 1.1: Khổ giới hạn hầm phƣơng án 16 Hình II- 1.2: Đƣờng khn hầm phƣơng án 17 Hình II- 1.4: Cấu tạo neo swellex 21 Hình II- 1.5: Mặt cắt ngang hầm ứng với RMR=62 (fkp=8) .23 Hình II- 1.6: Mặt cắt ngang hầm ứng với RMR=57 (fkp=6) 25 Hình II- 1.7: Cấu tạo mặt đƣờng hầm phƣơng án 26 Hình II- 1.8: Cấu tạo lớp chống thấm vỏ hầm 28 Hình II- 1.9: Sơ đồ bố trí lớp chống thấm vỏ hầm 28 Hình II- 1.10: Bố trí hệ thống rảnh nƣớc hầm phƣơng án .29 Hình II- 1.11: Cấu tạo rãnh thoát nƣớc 29 Hình II- 1.12: Kết cấu cửa hầm phía nam .30 Hình II- 1.13: Gia cố mái ta luy 31 Hình II- 1.14: Kết cấu cửa hầm phía bắc .31 Hình II- 1.14: Sơ đồ thơng gió hầm .33 Hình II- 1.15: sơ đồ phƣơng án thi công .35 Hình II- 2.1 Khổ giới hạn hầm hầm lánh nạn 42 Hình II- 2.2 Đƣờng khn hầm hầm hầm lánh nạn 43 Hình II- 2.3 Mặt cắt ngang hầm ứng với RMR= 57 (fkp=6) 45 Hình II- 2.4 Mặt cắt ngang hầm ứng với RMR= 62 (fkp=8) 46 Hình II- 2.5.Cấu tạo mặt xe chạy hầm .47 Hình II- 2.6.Cấu tạo mặt xe chạy hầm lánh nạn 47 Hình II- 2.7: Bố trí hệ thống rảnh thoát nƣớc hầm phƣơng án 48 Hình II- 2.8: Kết cấu cửa hầm phía bắc 48 Hình II- 2.9: Kết cấu cửa hầm phía nam .49 Hình II- 2.10: Biện pháp khoan đào đƣờng hang 50 Hình II- 2.11: Máy bốc dỡ vận chuyển đất đá 51 Hình III-2.1: Đƣờng cong áp lực – biến dạng 60 Hình III-2.3: Biểu đồ xác định thời điểm phun bê tông 63 Hình III-2.4: Biểu đồ xác định thời gian vỏ bê tông bắt đầu làm việc 65 Hình III-2.5: Đƣờng cong áp lực – biến dạng(fkp=8) 72 Hình III-2.6: Biểu đồ xác định thời điểm bê tông phun bắt đầu mang tải(fkp=8) 73 `  N = 1.162×84.436= 98.09(lỗ khoan) Việc định số lƣợng lỗ khoan nổ gƣơng dựa theo kết tính toán Tuy nhiên, chọn số lỗ khoan nổ cao chất lƣợng đất đá nổ phá cao thuận tiện cho việc bốc dỡ, vận chuyển Đồng thời làm tăng thời gian khoan Thơng thƣờng, số lỗ mìn bình qn đơn vị diện tích mặt cắt đào từ 1-2 lỗ Ta chọn N = 104 lỗ khoan * Xác định số lƣợng loại lỗ khoan: - Lỗ khoan tạo viền : Số lỗ khoan viền lấy theo công thức : Nv = PB  b Trong : - P: Chu vi gƣơng đào, P = 44.175(m) - B: Chiều rộng gƣơng đào: B = 18.616(m) - b: Khoảng cách lỗ khoan viền, phụ thuộc vào giá trị đƣờng cản ngắn w hệ số độ cứng Ta có fkp = 6, w = 0.2÷0.4; lấy b = 0.8m Khi đó: Nv = 44.175  18.616  32 (lỗ khoan), chọn 32 lỗ khoan 0.8 Để đảm bảo tạo viền xác ta khoan thêm 31 lỗ khoan không nạp thuốc xen kẽ lỗ khoan viền - Số lỗ khoan phá Np = 104 – 32 =72 (lỗ khoan) * Xác định chiều dài lỗ khoan Chiều dài lỗ khoan chiều dài bƣớc đào nên theo ta có: - Chiều dài lỗ khoan phá: lph = 1.8m - Chiều dài lỗ khoan đột lớn chiều dài lỗ khoan phá 15%  ldk = 1.15×lph = 1.15×1.8 = 2.07 m - Chiều dài lỗ khoan viền: lv =1.8m * Xác định đƣờng kính lỗ khoan.[xem 2.5.1-mục *Xác định đƣờng kính lỗ khoan] * Xác định trọng lƣợng thuốc nổ - Trọng lƣợng thuốc nổ lần nổ : Q = q.S.lk Trong : lk – chiều dài trung bình lỗ khoan: lk = 72 1.8  32 1.8  1.8(m) 104 q – tiêu tốn thuốc nổ đơn vị, kg/m3; theo tính tốn q = 0.878kg/ m3 Khi : Q =0.878×84.436×1.8=133.443(Kg) 128 ` - Trọng lƣợng thuốc nổ trung bình lỗ khoan: qtb = Q 133.443   1.283kg N 104 - Trọng lƣợng thuốc nổ lỗ khoan phá: qph = qtb = 1.283 kg; lấy qph=1.3kg - Trọng lƣợng thuốc nổ lỗ khoan viền : qv = 0.85 × qtb = 0.85  1.283 = 1.09 kg, Lấy qv=1.1kg Theo trọng lƣợng bó thuốc nổ 200g, ta bố trí nhƣ sau: - Số bó thuốc lỗ khoan phá : gói - Số bó thuốc lỗ khoan đột viền : gói 1d  Kd.1 - Kiểm tra thuốc nổ theo mức độ đầy: Trong đó: Kd : Hệ số đầy lớn nhất, với fKp = 6, db = 35mm, lb = 0.18m (Bảng 3): + Lỗ khoan đột Kd = 0.7 + Lỗ khoan phá Kd = 0.6 - Chiều dài thuốc nổ cho phép lỗ khoan: lph =0.6  1.80 =1.08 m - Chiều dài thuốc nổ thực tế lỗ khoan: lph =  0.18 = 1.08m = (lph) Nhƣ thoả mãn điều kiện mức độ đầy  Tổng chi phí thuốc nổ cho lần nổ xác: Q = qdk.Npk+ qph.Nph + qv.Nv = 1.3  72 + 1.1  32 = 128.8 kg * Cấu tạo lƣợng nổ Bố trí theo dạng cột, có lƣợng nổ lõm dƣới quay phía đất đá Bố trí kíp điện vào bánh thứ hai kể từ đáy Vật liệu nút mìn sét trộn cát * Xác định thời gian khoan bốc dỡ đất đá - Thời gian khoan chung: Tk =  Ni li N Vk m  72 1.8  (32  31) 1.8  0.758h 118.8  0.9 - Thời gian bốc dỡ đất đá: Cơng thức tính tốn : tbd = 60 (1   ).V k o k p Pbd (h) Trong : V : khối lƣợng đất đá cần bốc dỡ chu kì sau khoan nổ với : V  .kn l.l S  1.2 1.05 1.8  0.9  84.436  172.351(m3 ) : phần đất đá V cần dọn thủ công  = 0.1-:-0.15, chọn  = 0.1 ko : Hệ số tơi đất đá sau nổ ko= 1.2 129 ` kp : Hệ số tơi đất đá bốc dỡ kp= 1.2 Pbd- Năng suất khai thác bốc dỡ máy (m3/ h), nhƣ tính tốn ta có suất bốc dỡ : Pbd = 83.82 m3 /h kn hệ số thừa tiết diện, kn=1.05 l chiều dài lỗ khoan l hệ số sử dụng lỗ mìn  hệ số kể đến độ tơi xốp sau nổ  =1.2; S diện tích gƣơng đào Thay số ta có : tbd = (1  0.1) 172.3511.2 1.2  2.665h 83.82 2.5.2.2.3 Lập biểu đồ chu kỳ khoan nổ gương * Tính thời gian chu kỳ - Thời gian chu kỳ : Tck = t1 + t2 + t3 + t4 + tbd+ tcn + tph + tk +t5 + t6+ tgc Trong : t1 : Cơng tác chuẩn bị (đánh dấu lỗ khoan, di chuyển đặt thiết bị), t1 = 0.4h t2 : Thời gian nạp thuốc nổ t2 = N  t2 104  0.04   0.416h songuoinapthuoc 10 t3 : Thời gian thơng gió, t3 = 0.30h Vì thơng gió tính thi cơng gƣơng nên gƣơng dƣới khơng cần phải tính hệ thống thơng gió t4 : Thời gian kiểm tra đƣa gƣơng trạng thái an toàn, t3 = 0.3h tk : Thời gian khoan, tk = 1.16 h tbd :Thời gian bốc dỡ đá, tbd = 2.9h tcn :Thời gian cắm neo, tcn = 0.50 h, với địa chất cắm neo tbt :Thời gian phun bê tông, sử dụng máy phun bê tông tbt = 0.1h, Chọn máy phun bêtông ALIVA -500 có cơng suất 20m3/s, chiều dày phun 5cm, cã tbt =0.13h tph :Thời gian dự phòng tph = 0.3 h t5 thời gian phòng nƣớc t5=0.3h t6 thời gian thu dọn tgc thời gian giao ca t6=0.3h tgc =1h =>Tck = 0.4+ 0.416+0.3 + 0.3 +1.16 + 2.9+ 0.5 +0.13+0.3 +0.3 +0.2+0.3+1 = 8.01h Nhƣng lƣợng đất đá gƣơng dƣới vừa đủ để tạo mặt nghiêng dốc cho xe di chuyển từ gƣơng xuống, nên việc bốc xuc đất đá phải đƣợc tiến hành bốc 130 ` xong gƣơng Do thời gian chu kì gƣơng dƣới phải cộng thêm thời gian bốc xúc gƣơng 3.0 h Chọn thời gian chu kì khoan nổ 12h Và đƣợc chia làm hai kíp * Bố trí lỗ khoan gƣơng đào - Bố trí khoan viền + Theo tính tốn ta bố trí 32 lỗ khoan viền, lỗ khoan viền cách 0.8 m + Bố trí lỗ khoan viền cách mép đƣờng bao hầm khoảng 10 – 20 cm xiên vào cho đáy lỗ khoan trùng với đƣờng biên thiết kế Chọn khoảng cách 10cm - Bố trí lỗ khoan đột lỗ khoan phá +Bố trí lỗ moi dạng tháp trung tâm Bốn lỗ khoan đột nghiêng với góc 10o + Bố trí lỗ khoan đột lỗ khoan phá phân bố mặt gƣơng hầm Để xác định đƣợc khoảng cách lỗ khoan ta tính diên tích chiếm chỗ cho lỗ khoan Tổng số lỗ khoan đột lỗ khoan phá mặt gƣơng 72 lỗ, diện tích chiếm chỗ tính cho lỗ khoan là: S guong 72  84.436  1.173 m2 Do 72 khoảng cách lỗ khoan vào khoảng 1.173  1.083 m * Thứ tự nổ Bố trí thứ tự nổ từ tâm viền nhờ sử dung kíp điện vi sai, thứ tự nổ gƣơng nhƣ sau: Lỗ khoan đột (1) lỗ khoan phá (2) Lỗ khoan viền (3) Sử dụng : - Kíp điện số 8, nổ tức thời cho (1) - Kíp vi sai số 1, giữ chậm 25 s cho (2) - Kíp vi sai số 2, giữ chậm 50 s cho (3) Bảng thứ tự nổ gƣơng dƣới (fkp=6): [Xem phụ lục PHẦN IV– CHƢƠNG II – Bảng IV-2.13] * Hộ chiếu khoan nổ - Lỗ khoan viền bố trí cách nhau: dv = 80cm - Lỗ khoan phá cách nhau: dph = 115cm - Chiều dài hầm L = 540m 131 ` Hình IV-2.9: Bố trí lỗ khoan gương dưới(fkp=6) Bảng chu kỳ khoan nổ gƣơng dƣới (fkp=6: [Xem phụ lục PHẦN IV– CHƢƠNG II – Bảng IV-2.14] 132 ` Hình IV-2.10: Chu kỳ khoan nổ gương dưới(fkp=6) Bảng hộ chiếu khoan nổ gƣơng dƣới(fkp=6): [Xem phụ lục PHẦN IV– CHƢƠNG II – Bảng IV-2.15] 133 2.6 Chọn thiết bị cấp vữa đổ bêtông vỏ hầm Do hầm đƣợc gia cố neo kết hợp với bê tông phun nên việc thi công phần vỏ hầm liền khối đƣợc tiến hành cách gƣơng đào 100m - Bê tông đƣợc đổ xe bơm bê tông (60m3/h), tốc độ đổ bê tông phụ thuộc vào độ vững cốp pha Bê tông trộn sẵn đƣợc chuyển tới xe bê tông chuyên dụng (6m3) từ trạm trộn bê tông gần đƣờng hầm - Việc đổ bê tơng hồn thành vịng hai sau sản xuất Bê tông vỏ hầm đƣợc tiến hành từ chân tƣờng hầm đến đỉnh - Đầm bê tông : sử dụng đầm rung (dùi, bản) - Để tránh bê tông bị phân tầng, tổn thất chất liệu, bê tông phải đƣợc đổ với vận tốc 1.5m/h, chiều cao đổ tối đa 1.5m, chiều dầy tầng đổ 0.5m - Cốp pha đƣợc tháo dỡ bê tông đủ cƣờng độ Để bảo dƣỡng, phải tƣới nƣớc liên tục bão hoà toàn bề mặt đứng, mặt ngang, phải phủ vỏ bao để đảm bảo độ ẩm thích hợp - Cốp pha đƣợc sử dụng cốp pha di chuyển ray, đƣợc chế tạo xƣởng khí từ thép lắp ghép Ván khuôn đƣợc chế tạo từ thép đƣợc tăng cƣờng gờ thép 2.7 Thiết kế thơng gió đƣờng hầm - Nhằm làm giảm chất độc hại xuống mức cho phép - Làm mát khơng khí hầm - Tất công đoạn thi công đƣờng hầm phải tiến hành điều kiện đƣơc thơng gió nhân tạo - Nồng độ khí độc hại cho phép có hang đào: [Xem phụ lục PHẦN IV– CHƢƠNG II – Bảng IV-2.16] - Để làm trung hòa nồng độ khí độc khơng khí khu vực thi cơng, giảm nồng độ khí độc xuống giới hạn cho phép cần thổi vào khu vực thi công lƣợng khơng khí giàu ơxy - Khơng khí đƣợc thổi vào đƣờng hầm quạt máy, đảm bảo tốc độ gió hầm khơng đƣợc nhỏ 0,15m/s không đƣợc vƣợt trị số tối đa để đảm bảo an toàn: 134 - Hang ngầm đào: 4m/s - Hang thông : 8m/s Lƣợng không khí cung cấp vào hang đào đƣợc xác định vào yếu tố sau: - Theo lƣợng ngƣời tối đa làm việc hầm - Theo tốc độ độ gió tối thiểu hầm - Theo lƣợng độc thải q trình thi cơng nguyên nhân: nổ mìn, bụi độc hại, hàn điện, hoạt động động chạy nhiên liệu 2.7.1 Lựa chọn sơ sơ đồ thơng gió Ở diện tích hang đào lớn chiều dài hầm lớn 500m nên em sử dụng sơ đồ thổi hút hỗn hợp Hình IV-2.11: Sơ đồ thơng gió hổn hợp - Khoảng cách ống hút đẩy lựa chọn 10 mét 2.7.2 Tính tốn thơng gió 2.7.2.1 Các yếu tố đầu vào bao gồm: - Sử dụng ống dẫn gió đƣờng kính 1200mm; - Chiều dài đoạn ống dẫn gió tối đa 250m - Tính lƣu lƣợng khơng khí cần thiết cung cấp tới gƣơng hầm - Lƣu lƣợng khơng khí cần thiết cung cấp tới gƣơng hầm đƣợc tính sở yếu tố sau: + Theo lƣợng ngƣơi tối đa hầm + Theo tốc độ khơng khí tối thiểu dọc hang + Theo lƣợng khí độc thi cơng qua trình nổ mìn + Theo lƣợng bụi độc hại hàn điện , độn đốt cá thiết bị khác 135 2.7.2.2 Theo số lượng người làm việc hầm: - Công thức tính tốn : Q1= q n N 60 m3/s Trong : qn: lƣợng khí tiêu chuẩn cấp cho đầu ngƣời qn = m3/phút N : số lƣợng ngƣời tối đa có mặt hầm thi cơng N=10 ngƣời Vậy lƣợng khơng khí cần thiết: Q1 =  10 = m3/s 60 2.7.2.3 Theo tốc độ khơng khí tối thiểu thổi dọc đường hang - Cơng thức tính tốn : Q2=Vmin.S (m3/s) Trong : Vmin: tốc độ gió tối thiểu hầm: Vmin = 0,15 m/s S : diện tích tiết diện gƣơng đào m2 : S = 194.47 m2 Vậy lƣợng khơng khí cần thiết: Q2 = 0,15  194.47 = 29.17 (m3/s) 2.7.2.4 Theo lượng khí độc thải sau đợt nổ mìn Sử dụng sơ đồ thơng gió hỗn hợp nên em xác định lƣợng khơng khí cấp vào theo cơng thức: Qe q Q  0.192 (m3/s)  y Ck Trong đó: Qe: lƣợng khí cần thiết để làm lỗng khói mìn tồn hang xuống nồng độ cho phép.(m3/s) 2.8 Thiết kế chiếu sáng đƣờng hầm Vì đƣờng hầm dài nên thi công phải sử dụng ánh sáng nhân tạo Chiếu sáng tốt đảm bảo an toàn, giảm nhẹ sức lao động, kỹ thuật thi cơng xác tăng suất lao động lên 15  20% - Chiếu sáng chung sử dụng đèn treo RN - 100, công suất 100 W, sử dụng nguồn điẹn hạ 127 V Độ cao đèn h = 1.8m, khoảng cách bóng l = 10m - Chiếu sáng cá nhân, thợ thi công cán kỹ thuật sử dụng đèn mũ đèn sách tay ắc quy 2,5 V 136 2.9 Cấp thoát nƣớc thi công - Cấp nƣớc: Nƣớc cung cấp cho thi công đƣờng hầm lấy từ trạm xử lý nƣớc cấp bên đƣờng hầm theo đƣờng ống dẫn, có van mở dọc đƣờng hầm - Thốt nƣớc + Chống nƣớc mặt: Để chống nƣớc mặt qua lối vào ta bố trí rãnh cách lối vào 10m tạo góc nghiêng nƣớc, đồng thời sử dụng mái nhẹ che mƣa cửa hầm + Chống nƣớc ngầm: Theo số liệu khảo sát địa chất theo thực tế cơng trình hầm đƣờng Hải Vân thi cơng lƣợng nƣớc ngầm khu vực tƣơng đối lớn Vì phải ý tới cơng tác nƣớc thi cơng đề nghị biện pháp thoát nƣớc rãnh dọc hầm đƣa nƣớc vào hố tụ kết hợp với máy bơm để đƣa nƣớc khỏi khu vực thi công 137 CHƢƠNG III TỔ CHỨC THI CÔNG ĐƢỜNG HẦM Tổ chức thi công công tác vô trọng yếu phức tạp q trình thi cơng Nó nhằm mục đích: bảo đảm chất lƣợng cơng trình theo u cầu thiết kế; bảo đảm tiến độ qui định kế hoạch hƣớng thấp dự toán thiết kế thấp giá thành đơn giá kí hợp đồng; hồn thành nhiệm vụ thi cơng cách an tồn thuận lợi Cơng tác xun suốt tồn q trình cơng trình từ giai đoạn chuẩn bị, giai đoạn thi công đến giai đoạn cuối hồn cơng nghiệm thu Khoa học kỹ thuật sức sản xuất số Nhiệm vụ cốt lõi công tác tổ chức quản lý thi công phát huy đầy đủ tác dụng khoa học kỹ thuật, sáng tạo điều kiện thuận lợi cho thi công, cải thiện điều kiện môi trƣờng khắc nghiệt suốt q trình sản xuất, để nhằm khơng ngừng nâng cao trình độ kĩ thuật thi cơng thực u cầu mặt chất lƣợng thời hạn cơng trình Vì tổ chức quản lý thi công đại hóa kết hợp hữu ba mặt: khoa học kỹ thuật tiên tiến, biện pháp kinh tế hợp lý phƣơng pháp quản lý kinh doanh khoa học 3.1 Lập dây chuyền tổ chức thi công 3.1.1 Chuẩn bị thi công Công tác chuẩn bị trƣớc lúc thi công đƣờng hầm nội dung trọng yếu công tác tổ chức quản lý thi công đƣờng hầm Làm tốt loại công tác chuẩn bị trƣớc lúc thi công bảo đảm quan trọng cho thi công đƣờng hầm với chất lƣợng tốt nhất, thời gian nhanh nhất, tiết kiệm an toàn Cho nên công tác cần đƣợc chuẩn bị cách kĩ càng, cẩn thận trƣớc lúc thi công Nội dung công tác chuẩn bị thi công bao gồm công việc sau: - Xác định cấu tổ chức thi công nhân viên làm việc - Nghiên cứu tìm hiểu văn kiện thiết kế - Điều tra đối khớp bổ sung trƣờng thi công - Tiếp nhận cọc miệng hầm - Kết hợp kinh nghiệm điều kiện đơn vị thi công đề xuất kiến nghị thay đổi cải tiến thiết kế với chủ đầu tƣ bên tƣ vấn 138 - Nghiên cứu biên soạn thiết kế tổ chức thi công, đạo chung chuẩn bị điều kiện vật chất cho thi công 3.1.1.1 Tổ chức máy thi công Trong thi công, vào qui mơ, tính trọng yếu cuả cơng trình mà bố trí máy cán công nhân viên Nguyên tắc tổ chức máy là: thích hợp với yêu cầu nhiệm vụ, tiện cho việc huy, quản lý, có lợi cho việc phát huy tính tích cực, sáng tạo tinh thần hợp tác cán công nhân Bộ máy cần phân công cách rõ ràng, quyền lợi trách nhiệm cụ thể, tinh giản nhƣng lại hồn thành nhiệm vụ cách tốt 3.1.1.2 Công tác chuẩn bị kỹ thuật - Điều tra nghiên cứu thu thập tƣ liệu + Điều tra xã hội: Tìm hiểu tình hình trị, kinh tế, dân cƣ phong tục tập quán… + Điều tra điều kiện tự nhiên: Cần điều tra điều kiện địa hình, địa chất, địa mạo đặc biệt điều kiện địa chất nơi dự định bố trí cơng trình ngầm…Ngồi cần nắm vững tình hình khí hậu, khí tƣợng, thuỷ văn… + Điều tra điều kiện kinh tế kĩ thuật: Tìm hiểu trƣờng lân cận đảm bảo cho thi cơng hay khơng, cơng trình kiến trúc phải di dời Tìm hiểu khả cung ứng vận chuyển vật liệu Tìm hiểu lực hỗ trợ phối hợp địa phƣơng cung ứng sinh hoạt, y tế vệ sinh, văn hóa giáo dục an ninh… - Kiểm tra vẽ tài liệu thiết kế có liên quan - Giao nhận tƣ liệu cọc mốc trắc địa khống chế đồng thời làm công tác đo đạc lại nhằm kiểm tra khớp số liệu - Đề xuất cải tiến, thay đổi thiết kế thi công dựa vào điều tra bổ sung - Biên soạn thực tổ chức thi công 3.1.1.3 Chuẩn bị điều kiện vật chất trường - Trong phạm vi trƣờng thi cơng điều kiện cần phải chuẩn bị thƣờng là: đƣờng giao thông thông suốt, đƣờng điện, đƣờng nƣớc, đƣờng thông tin, trƣờng thi công đƣợc san ủi, nhà tạm… 139 - Trƣớc lúc khởi công, thiết bị mặt đất cần thiết phải chuẩn bị đầy đủ là: hệ thống cung ứng khí nén, gian sửa chữa máy, nhà gia công thuốc nổ, kho bãi cho loại máy nguyên vật liệu - Chuẩn bị vật tƣ bao gồm: chuẩn bị nguyên vật liệu, chuẩn bị thiết bị gia công cấu kiện, chuẩn bị thiết bị máy móc dụng cụ cho xây lắp cơng trình chính… 3.1.2 Thiết kế tổ chức thi cơng Thiết kế tổ chức thi công văn kiện tổ chức thi cơng Thiết kế phải dựa vào u cầu văn kiện thi cơng, tính chất cơng trình, điều kiện cụ thể trƣờng, trang thiết bị thi công, lực lƣợng thi công nhân tố kinh tế kĩ thuật khác Thông qua thiết kế tổ chức thi công hợp lý, định qui hoạch cho tồn q trình thi cơng làm cho q trình thi cơng đƣợc tiến hành cách thuận lợi 3.1.2.1 Thiết kế tổ chức thi công sơ - Thiết kế đơn vị khảo sát thiết kế biên soạn giai đoạn thiết kế cơng trình với gian đoạn thiết kế Nội dung chủ yếu văn kiện thiết kế tổ chức thi công sơ thƣờng bao gồm: + Tổ chức thi cơng: Dựa vào mức độ khó dễ cơng trình, đề xuất yêu cầu đơn vị thiết kế, thi công , giám sát quản lý + Sắp đặt kì hạn: Chủ yếu bao gồm cơng trình đƣờng hầm, cơng trình xây dựng nhà cửa cần thiết, cơng trình lắp đặt điện máy có liên quan + Phƣơng pháp thi cơng chủ yếu: Đề xuất phƣơng án thi công với loại điều kiện điạ chất khác Ngoài cần đề xuất biện pháp thi công bổ trợ loại đất đá đặc biệt + Bố trí trƣờng thi công bãi đổ đất đá: Dựa vào đặc điểm địa hình địa mạo khu vực đƣờng hầm mà lựa chọn bố trí trƣờng thi cơng bãi đổ đất đá + Thiết bị máy móc chủ yếu ngày công lao động - Bản vẽ thi công chủ yếu gồm: + Bản vẽ thi công đƣờng hầm + Sơ đồ cung ứng vật liệu xác định đƣờng dọc tuyến + Bản vẽ bố trí miệng vào miệng đƣờng hầm + Kế hoạch tổ chức thi công vẽ tiến độ thi công đƣờng hầm 140 3.1.2.2 Thiết kế tổ chức thi cơng mang tính đạo Khi đơn vị thi công tham gia đấu thầu, dựa vào văn kiện thiết kế kết hợp với điệu kiện cụ thể đơn vị để biên sọan văn kiện tổ chức thi công Sau trúng thầu, đơn vị thi công tiến hành thẩm tra, xét duyệt, biên soạn lại kế hoạch tổ chức thi công Thiết kế tổ chức thi cơng giai đoạn gọi thiết kế tổ chức thi cơng mang tính đạo - Nội dung chủ yếu gồm có: + Tình hình cơng trình khác qt + Tƣ liệu khảo sát địa hình, địa mạo, địa chất, thủy văn + Số liệu biên soạn nguyên tắc biên soạn + Chuẩn bị thi công cơng trình tạm thời + Tình hình nhân lực, máy móc thiết bị, nguyên nhiên liệu… + Các biện pháp thi công chủ yếu, biện pháp kĩ thuật khác nhƣ thơng gió, nƣớc… - Bản vẽ thiết kế bao gồm: + Bản vẽ bố trí mặt trƣờng + Bản vẽ tiến độ thi công + Bản vẽ thiết kế khoan nổ, thơng gió, nƣớc, cấp nƣớc… 3.1.2.3 Thiết kế tổ chức thi cơng mang tính thực thi Bản thiết kế đƣợc biên soạn cho tổ chức thi cơng q trình thi cơng Bản thiết kế đơn vị thi công biên soạn tƣơng tự nhƣ thiết kế tổ chức thi công mang tính thực thi nhƣng cụ thể hơn, chi tiết 3.2 Lập kế hoạch tiến độ Tiến độ kế hoạch thi cơng phản ánh tồn q trình thi cơng cơng trình chuẩn bị đến kết thúc cơng trình; mối quan hệ phối hợp mặt cơng trình, mối quan hệ ăn khớp phận trình tự cơng trình với Tiến độ kế hoạch thi cơng cơng trình bao gồm mặt: mặt giúp tìm cách nghiên cứu để đẩy nhanh tốc độ thi công cách hợp lý, mặt lại thể kế hoạch tiến độ thi công Phƣơng thức thi công đƣờng hầm thƣờng có loại: thi cơng tuần tự, thi cơng song song thi cơng dây chuyền Trong phƣơng án thi công dây chuyền phƣơng án thi cơng ghép nối phƣơng án cịn lại, khơng giữ đƣợc ƣu điểm mà cịn loại bỏ 141 đƣợc số khuyết điểm phƣơng án nên thƣờng đƣợc đơn vị thi công áp dụng Tiến độ thi công thƣờng dùng vẽ tiến độ để biểu Bản vẽ tiến độ thƣờng có sơ đồ ngang, sơ đồ thẳng đứng sơ đồ mạng lƣới để biểu Tiến độ thi công dựa sở phƣơng án thi công định chiếu theo nguyên lý thi công dây chuyền mà biên soạn Nói chung thƣờng dựa theo bƣớc sau để tiến hành: - Chia cơng trình cơng đoạn - Tính tốn khối lƣợng cơng trình cơng đoạn - Tính tốn lƣợng lao động lƣợng kíp máy cơng đoạn - Tính tốn chu kỳ sản xuất - Bố trí tiến độ thi cơng - Kiểm tra điều chỉnh tiến độ kế hoạch - Kế hoạch yêu cầu nguyên vật liệu biểu đồ khác - Bản vẽ thi công đoạn đặc biệt 3.3 Bố trí mặt cơng trƣờng Hiện trƣờng thi công Hầm tƣơng đối chật hẹp nhƣng thiết bị máy móc ngun vật liệu thi cơng hầm lại nhiều cần có qui hoạch hợp lý để không cản trở lẫn nhằm đạt đƣợc suất cao - Bố trí trƣờng thi cơng bao gồm: + Bố trí bãi thải đất đá: Bãi thải đất đá đƣợc bố trí cách cửa hầm gần 1km đƣợc đổ vào khe hõm hai núi tuyến + Bố trí đƣờng vận chuyển đất đá vụn: Đƣờng vận chuyển đất đá vụn tuyến đƣờng nối vào hầm + Bố trí kho tàng bãi đổ vật liệu khối lớn + Bố trí xƣởng sản xuất: Xƣởng sản xuất đƣợc bố trí phía ngồi cửa hầm cách cửa hầm 100m Đó bãi đất tƣơng đối bằn phẳng rộng trung bình theo chiều ngang 60m kể từ mép đƣờng, kéo dài theo dọc tuyến nằm bên phải tuyến theo hƣớng Bắc Nam Với khu đất trống rộng phẳng nhƣ nên ta bố trí nhà sinh hoạt, nhà điều hành thi cơng nhƣ nơi tập kết máy móc 142 ... đồ án tốt nghiệp “THIẾT KẾ HẦM GIAO THÔNG ĐƢỜNG BỘ BẰNG PHƢƠNG PHÁP NATM? ?? Đồ án gồm phần: Phần 1: Giới thiệu chung Phần 2: Thiết kế sơ Phần 3: Thiết kế kĩ thuật Phần 4: Thiết kế thi cơng Với kiến... PHẦN II THIẾT KẾ CƠ SỞ CHƢƠNG 1: THIẾT KẾ PHƢƠNG ÁN KẾT CẤU SƠ BỘ THỨ (MỘT HẦM ĐÔI VỚI LÀN XE) 1.1 Thiết kế tuyến hầm 1.1.1 Những yếu tố hình học tuyến hầm Chiều dài tồn tuyến thiết kế 4381.14... thiết kế đƣợc áp dụng Tiêu chuẩn thiết kế đƣờng ôtô TCVN 273 – 05 Tiêu chuẩn thiết kế đƣờng ôtô TCVN 4054 – 05 Tiêu chuẩn thiết kế hầm đƣờng ôtô TCVN 4027 – 88 Tham khảo tiêu chuẩn thiết kế hầm