II. KẾT CẤU HẦM VƯỢT
2.3. LỰA CHỌN MẶT CẮT CHO HẦM
Hầm vượt làm việc tương tự như cầu bản mố nhẹ, trụ cứng. Mục dớch để giảm chiều cao kiờnd trỳc, kết cấu sử dụng loại bản lắp ghộp bờ tụng DƯL, mối nối chốt, bờn trờn cú tấm BTCT dày 10cm đổ tại chỗ. Bản lắp ghộp liờn kết với xà mũ mố và mũ trụ bằng chốt cố định để truyền được lực ngang, gối kờ đệm thộp cho phộp đầu bản xoay tự do khi cú hoạt tải chạy trờn.
Hai bờn tường mố vừa làm nhiệm vụ đỡ bản vừa làm nhiệm vụ chắn đất, ở giữa là tường ngăn hoặc hàng cột bờn trờn cú xà mũ làm nhiệm vụđỡ bản bờ tụng.
Tường và cột được phõn làm hai loại: đỳc tại chỗ và lắp ghộp. Tường đỳc tại chỗ được chia làm từng tấm từ 10-20m giữa cỏc tầm đẻ khe lỳn. Tầm tường lắp ghộp cú chiều dài 2,5 – 3m liờn kết giữa cỏc tấm bằng mối nối chốt, cứ 3-4 tấm bố trớ một khe lỳn.
Cột đỳc tại chỗ cú tiết diện hỡnh chữ nhật hai đầu trũn nằm dọc theo hướng hầm, cột lắp ghộp dạng cột trũn.
Đối với tường và cột lắp ghộp đều để cốt thộp chờ để liờn kết với xà mũ đỳc tại chỗ. Mũ mố phải cú tường đỉnh che phớa sau để trỏnh đất tràn vào vị trớ bản kờ lờn xà mũ.
Tuỳ theo từng điều kiện địa chất mà múng tường và cột ỏp dụng loại múng khối trờn nền thiờn nhiờn hoặc múng cọc.
Phớa dưới nền bố trớ cỏc thanh chống giữa hai bờn múng, trường hợp nền yếu cú thể đổ cả tầm bờ tụng khắp đỏy nền. Múng đường đổ bờ tụng tại chỗ mỏc thấp, mặt xe chảy rải bờ tụng hoặc bờ tụng nhựa.
6 5 2 7 8 1 4 3 11 10 9 Hỡnh 9 Kết cấu vỏ hầm tường đỳc tại chỗ trờn múng khối, bản bờ tụng ƯST lắp ghộp Ghi chỳ: 1- Bản bờ tụng; 2- Tường hầm đỳc tại chỗ; 3- Cột ụvan đỳc tại chỗ; 4- Xà mũ
trụ; 5- Múng cột; 6- Thanh chống đỳc tại chỗ; 7- Mặt đường; 8- Múng bờ tụng; 9- múng đỏ dăm; 10- Rónh dọc; 11- Đường cống ngầm.
Tường mốđược chống thấm bằng hai lớp bao tải tẩm nhựa đường dỏn lờn mặt sau của tường bằng lớp bi tum đung núng.
Để khắc phục hiện tượng ổ gà ở chỗ tiếp giỏp giữa nền đắp và mặt cầu sử dụng lớp múng đỏ dăm thay đổi dần chiều dày ngay phớa sau đỉnh tường mố.
Khe biến dạng trờn đỉnh trụ là loại khe hẹp, chiều rộng 3cm đểđầu bản xoay tự do. Bản bờ tụng mặt cầu bờn trờn khe khụng nối liền cốt thộp, khi đổ bản tạo vết cắt rời giữa hai khối bờ tụng trờn mỗi nhịp. Lớp ỏo đường rải liờn tục qua đỉnh trụ.
Hỡnh 2.4 là một loại kết cấu tường đổ tại chỗ cú múng khối trờn nền thiờn nhiờn, cột hỡnh ụvan và bản lắp ghộp bờ tụng DUL chiều dài 12m.
Với mục đớch rỳt ngắn thời gian thi cụng nhiều bộ phận trong kết cấu của đường hầm cú thể đỳc sẵn gồm cỏc khối múng, tường và cột. Múng được chia thành tầng chịu lực và tầng chõn cột cú tạo sẵn hố chờđể lắp dựng tường hoặc cột, cỏc khối này được đặt chồng lờn nhau liờn kết bằng vữa. Theo chiều dài múng lắp ghộp cú nhiều mối nối do đú chịu lực khụng tốt nờn người ta thường đỳc tại chỗ bệ múng, trờn mặt bệ tạo sẵn hố chờ
để lắp ghộp tường hầm và cột trụ. Cỏc thanh chống cũng được đỳc sẵn và liờn kết với múng tường và múng cột bằng bờ tụng mối nối.
Khi khụng ỏp dụng được kết cấu múng nụng thỡ thay bằng múng cọc đúng tại chõn tường và chõn cột, múng đường trong hầm vẫn sử dụng tầm bờ tụng. Chiều sõu đặt múng đảm bảo đủ chiều dày bệ và kớch thước cỏc bộ phận trờn mặt đường theo cấu tạo.
Trường hợp hầm đi qua nền đỏt yếu, toàn bộ kết cấu đường hầm kể cả nền hầm phải đặt trờn nền cọc, khi đú đường hầm nờn chia thành hai khối tỏch riờng, bố trớ khe lỳn ở giữa, mỗi nửa đường hầm nằm trờn một múng và kết cấu tường hầm, nếu khổ hầm khụng lớn cú thể cả trầm cũng đỳc tại chỗ.
Đối với đường hầm thi cụng theo phương phỏp “tường trong đất ” tường bờn và tường giữa được đỳc tại chỗ theo phương phỏp rỳt ống thẳng đứng, chõn tường được đặt sõu xuống phớa dưới cú vai trũ như múng ma sỏt và được chia thành từng đốt cú chiều dài 10m ngăn cỏch nhau bằng khớp nối đi kốm cụng nghệ thi cụng trong vữ sột. Trần hầm cú thể dạng bản đỳc tại chỗ, liờn kết ngàm cứng với cỏc đỉnh tường hoặc là dầm bản ƯST lắp ghộp gỏc lờn đỉnh tường. Nền hầm và múng bờ tụng đỳc tại chỗ trờn nền thiờn nhiờn.
2 7 8 1 4 10 9 4 3
Hỡnh 12 Kết cấu vỏ hầm thi cụng theo phương phỏp tường trong đất
Ghi chỳ: 2,3- Tường bờn và tường giữa đỳc trong hào đào vữa sột; 9- Múng đỏ dăm; 1- Bản bờ tụng; 4 Xà mũ trụ và đỉnh mốđỳc tại chỗ; 10- Rónh dọc; 7- Mặt đường; 8-
Nền đào đường dẫn hai đầu hầm sử dụng kết cấu tường chắn. Tường chia thành từng tấm cú chiều dài 10m, giữa cỏc tấm bố trớ khe lỳn. Theo điều kiện ổn định, cỏc tầm tường làm việc theo tường chắn trọng lực cú tăng cường bởi thanh chống và tấm múng của nền đường bờn trong. Theo điều kiện cường độ, tường chắn là kết cấu bờ tụng cốt thộp làm việc chịu uốn. Đối với đoạn đường dẫn giỏp với cửa hầm do chiều sõu lớn nờn cú thể tỡm cỏch tăng cường cả về ổn định và cường độ bằng kết cấu bản giảm tải phớa sau lưng tường, hoặc khung chống bờn trờn được che dấu dưới dạng giàn đốn chiếu sỏng.
3 1
4
A) B)
2
Hỡnh 10 Kết cấu tường chắn hai phớa cửa hầm
Ghi chỳ: A)- Tăng cường ổn định bằng bản giảm tải; B) Tăng cường bằng khung chống trờn; 2- Khung chống kết hợp giản đốn; 3- Múng tường bờ tụng đổ tại chỗ.
Dạng hộp chữ nhật mỏi phẳng một nhịp (khụng cú vỏch ngăn): Với cỏc thụng số: (Hỡnh vẽ)
• Bề rộng hầm 17m;
• Chiều cao thụng thuỷ 4750m;
• Dầm đỏy dày 1000m; Dầm núc dày 8m; Tường bờn dầy 1m;
• Tổng chiều cao hầm 6,3m. Ưu điểm :
• Hệ số sử dụng khụng gian cao, kết hợp với tường trong đất làm tường chịu lực
• Phương phỏp thi cụng đơn giản.
• Dễ định hỡnh hoỏ cỏc cấu kiện thi cụng lắp ghộp = > khả năng cơ giới hoỏ cao
• Tiết kiệm vật liệu, khụng phải xõy tường ngăn.
Nhược điểm:
• Khả năng chịu lực kộm do chiều rộng quỏ lớn 29,5m mà khụng cú cột chống.
• Do phải chịu tải trọng bờn trờn tương đối lớn nờn chiều dày dầm núc khỏ lớn
Dạng hộp chữ nhật mỏi phẳng hai nhịp (cú vỏch ngăn giữa): Với cỏc thụng số: (Hỡnh vẽ)
• Bề rộng hầm 17,0 m;
• Chiều cao thụng thuỷ 4,750m;
• Dầm đỏy dày 0,5m; Dầm núc dày 0,8m; Tường bờn dầy 0,75m;
• Vỏch ngăn dầy 0,5m
• Tổng chiều cao hầm 7m.
Đõy là dạng kết cấu phự hợp với phương phỏp thi cụng lộ thiờn bằng cụng nghệ thi cụng tường trong đất và phương phỏp thụng thường ổn định vỏch hố đào bằng cọc cừ. Cú thể là lắp ghộp hoặc đổ tại chỗ.
• Hệ số sử dụng khụng gian cao, kết hợp với tường trong đất làm tường chịu lực
• Phương phỏp thi cụng đơn giản.
• Dễ định hỡnh hoỏ cỏc cấu kiện thi cụng lắp ghộp = > khả năng cơ giới hoỏ cao
Nhược điểm:
• Khả năng chịu lực kộm hơn so với kết cấu vũm.
• Cần phải mở rộng hầm sang một bờn để bố trớ đường phục vụ cỏc hệ thống kĩ thuật (hệ thống cỏp điện, hệ thống thoỏt nước, hệ thống thụng giú…) • Do phải chịu tải trọng bờn trờn tương đối lớn nờn chiều dày dầm núc khỏ
lớn Dạng vũm tường thẳng hai nhịp Với cỏc thụng số: (Hỡnh vẽ) • Bề rộng hầm 17m; • Dầm đỏy dày 0,75m; • Phần vũm: chõn vũm dày 0,75m; đỉnh vũm dày 0,5m; • Tường bờn dầy 1m; Vỏch ngăn dầy 1m • Tổng chiều cao hầm 7m. Ưu điểm: • Kết cấu cú khả năng chịu lực tốt
• Hệ số sử dụng khụng gian cao tận dụng được khụng gian phần vũm để bố trớ cỏc hệ thụng kỹ thuật.
• Về mặt mỹ quan thỡ dạng vũm tường thẳng đẹp hơn so với mặt cắt dạng hộp
Nhược điểm:
• Đường hầm kết cấu dạng vũm tường thẳng cần nằm gọn toàn bộ hoặc một phần dưới đặt trong lớp đất cứng cú khả năng tiếp nhận tải trọng lớn khụng thớch hợp cho cỏc tuyến đường ngầm đặt nụng.
• Đối với hầm nỳt giao thụng thỡ chiều cao kiến trỳc của hầm dạng này cũng là một nhược điểm (vỡ nú ảnh hưởng đến độ dốc dọc của hầm).
Dạng mặt cắt hỡnh trũn Ưu điểm:
• Phự hợp với đường hầm trong đất yếu, khụng ổn định dễ bị cuốn trụi • Tạo nờn ỏp lực lớn theo mọi hướng
• Mặt cắt hỡnh trũn là kinh tế nhất khi xõy dựng đường hầm 1 tuyến. • Rất phự hợp khi thi cụng bằng phương phỏp khiờn đào.
Nhược điểm:
• Thi cụng khú khăn, khụng phự hợp với hầm nỳt giao thụng đường ụtụ
• Hệ số sử dụng khụng gian thấp vỡ càng gần biờn đường hầm chiều cao hầm giảm nhanh
Dạng mặt hộp chữ nhật mỏi sườn hai nhịp (cú vỏch ngăn giữa) Với cỏc thụng số: (Hỡnh vẽ)
• Bề rộng hầm 19,5m;
• Chiều cao thụng thuỷ 4,5m; • Dầm đỏy dày 0,5m;
• Sườn dầm núc dày 0,8m; bản bờ tụng núc hầm 0,2m • Tường bờn dầy 0,75m;
• Vỏch ngăn dầy 0,5m • Tổng chiều cao hầm 6,4m.
Đõy là dạng kết cấu phự hợp với phương phỏp thi cụng lộ thiờn bằng cụng nghệ thi cụng tường trong đất và phương phỏp thụng thường ổn định vỏch hố đào bằng cọc cừ. Cú thể là lắp ghộp hoặc đổ tại chỗ.
Ưu điểm :
• Hệ số sử dụng khụng gian cao, kết hợp với tường trong đất làm tường chịu lực
• Phương phỏp thi cụng đơn giản.
• Dễ định hỡnh hoỏ cỏc cấu kiện thi cụng lắp ghộp = > khả năng cơ giới hoỏ cao
Nhược điểm:
• Khả năng chịu lực kộm hơn so với kết cấu vũm.
• Cần phải mở rộng hầm sang một bờn để bố trớ đường phục vụ cho cỏc hệ thống kĩ thuật
• Do phải chịu tải trọng bờn trờn tương đối lớn nờn chiều dày dầm núc khỏ lớn
• Do cú sườn nờn về mặt mỹ quan thỡ kộm hơn so với phương ỏn hộp mỏi phẳng
Cỏc kớch thước được lấy theo tiờu chuẩn thiết kếđường hầm đường sắt và đường ụ tụ 4528-1988 (nhà xuất bản xõy dựng) cú sự tham khảo sổ tay thiết kế đường hầm giao thụng (Liờn Xụ cũ), và thực tế của khu vực xõy dựng.
Mặt khỏc để so sỏnh cỏc phương ỏn mặt cắt ta cú thể lập khỏi toỏn sơ bộ cho cỏc phương ỏn theo cỏc biểu sau dựa theo tham khảo:
Cỏc văn bản định mức dự toỏn do Bộ xõy dựng ban hành Cỏc văn bản lập bảng giỏ khảo sỏt do Bộ xõy dựng ban hành Giỏ chào hàng của cỏc cụng ty liờn quan
Giỏ thực tế thi cụng tường trong đất
Đơn giỏ khảo sỏt thiết kế của cỏc liờn doanh Việt Nam-nước ngoài
Giỏ chào hàng của một số cụng nghệ mới phục vụ thi cụng cụng trỡnh ngầm trong đụ thị
2.3.1. XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA ĐẤT NỀN
Xột bải toỏn múng nụng như sau: sau khi chuyển tải trọng về trọng tõm múng ta được cỏc giỏ trị như sau:
N M
Hỡnh 12: Múng đỏy hầm *Tớnh ứng suất dưới đỏy múng:
0( ) ( ) max tt o tt N M F W σ = + max 2 485 1, 25 993 1 20 20 1 6 x σ = ì + ì σmax = 328.21kN/m2 • Tớnh ứng suất nộn nhỏ nhất: 0( ) ( ) min tt o tt N M F W σ = − + max 2 485 1, 25 993 1 20 1 20 6 x σ = − ì + ì σmin = 267.59 kN/m2 * Kiểm tra ứng suất đỏy múng a) Sức chịu tải của nền đất dưới đỏy múng: Rtt= 1,2{ R'[1 + k1(b-2)] + k2γtb(h - 3)} Rtt=1,2ì { 1ì [1 + 0,02(2-2)] +0,15ì 1,91ì (9- 3)} Rtt=2.183g/cm2= 218.3kN/m2 Trong đú:
R': Cường độ giới hạn của đất nền ( Bảng 7,5 tr403 - Chương VII- Tiờu chuẩn kỹ thuật cụng trỡnh giao thụng đường bộ 22TCN 18-79- NXB GTVT ).
Với đất là đất sột cú hệ số rỗng e = 0,856, hệ số độ sệt IL>0,6, độ ẩm W= 29,6 >20, tra bảng nội suy ta cú:R=1kg/cm2
k1 = 0,02 (m-1): Hệ số (bảng 7,8 tr404- Chương VII- Tiờu chuẩn kỹ thuật cụng trỡnh giao thụng đường bộ 22TCN 18-79- NXB GTVT)
k2 = 0,15: Hệ số (bảng 7,8 tr404- Chương VII- Tiờu chuẩn kỹ thuật cụng trỡnh giao thụng đường bộ 22TCN 18-79- NXB GTVT) b =1 <2 lấy b =2 m: Bề rộng múng h=9m: chiều sõu chụn múng. b) Điều kiện kiểm toỏn max max min 1, 2 2 tt tb tt R R σ σ σ σ ≤ ⎧ ⎪ ⎨ = + ≤ ⎪⎩ Thay số vào ta cú: 2 2 max 2 max min 328, 21 / 1, 2 360 / 328, 21 267,59 297.9 300 / 2 2 tt tb tt kN m R kN m R kN m σ σ σ σ ⎧ = < = ⎫ ⎪ => ⎨ = + = + = < = ⎬⎭ ⎪⎩ Đạt
Vậy khụng cần sử dụng múng cọc hay múng khối. Chỉ dựng đỏy vỏ hầm cú chiều dày 1m là đủ.
Kết luận: Căn cứ vào cỏc điều kiện địa chất cụng trỡnh, địa chất thủy văn và cỏc ưu nhược điểm của từng phương ỏn và cỏc chỉ tiờu so sỏnh ta chọn phương ỏn mặt cắt đường hầm hỡnh hộp chữ nhật mỏi phẳng cú vỏch ngăn giữa.
Khi đào đất trong trường hợp nước ngầm phải chỳ ý tới hiện tượng phin trào (cỏt chảy). Cụng thức kiểm toỏn trong trường hợp này là:
' ' w w w . 2 . 1.5 . . s D D K h h γ γ γ γ = = ≥ Trong đú: ' tb 19.1kN m/ 3:
γ =γ = Trọng lượng đẩy nổi của đất (Xem phần tớnh chiều sõu cọc) D = 7 m: Độ cắm sõu vào đất của cọc (Xem phần tớnh chiều sõu coc)
3
w 10kN m/ :
γ = Trọng lượng riờng của nước
w 6,5
h = m: Chiều cao cột nước tớnh từ mặt đào Vậy ta cú ' w w 2 . 2 19.1 7 4.11 1.5 . 10 6.5 s D K h γ γ ì ì = = = ≥ ⇒ ì Khụng xảy ra hiện tượng bựng hố múng 2.4. KẾT CẤU CỬA HẦM
Đõy là hầm vượt nằm trong dụ thị do vậy cửa hầm phải được thiết kế là một cụng trỡnh phải đảm bảo cỏc tiờu chuẩn kiến trỳc.
Đi vào hầm Đi ra hầm
III. KẾT CẤU ĐƯỜNG DẪN HAI PHÍA CỬA HẦM. 3.1. ĐƯỜNG DẪN PHÍA KIM MÃ 3.1. ĐƯỜNG DẪN PHÍA KIM MÃ
Đường dẫn phớa Kim Mó cú độ dốc 4%, vị trớ cửa hầm là Km0+247m kết thỳc đường dẫn là KM0+460, tổng chiều dài là 213m.
C MNN B A đ−ờng phố phía trên 2.000 % 2.000 % đ−ờng phố phía trên MNN 1.5 % 1.5 % - Bêtông asphan dμy 75mm - Bêtông chèn M200 - Bêtông kết cấu M300 - Bêtông bảo vệ - Lớp phòng n−ớc mềm loại PVC - Bêtông lót nền M150 - Lớp đá dăm đệm 2x4 - Đất nền Hỡnh 19: Kết cấu hầm dẫn Đường dẫn gồm cú 4 làn xe, giải phõn cỏch giữa là 1.5 m.
3.2. ĐƯỜNG DẪN PHÍA BẾN XE KIM MÃ
Đường dẫn cú độ dốc 4%, vị trớ cửa hầm là KM0+195 kết thỳc đường dẫn là KM+80, tổng chiều dài là 195m.
4.1. HèNH THỨC BỐ TRÍ MẶT XE CHẠY TRONG HẦM
Xe chạy trong hầm gồm cú 4 làn xe, tốc độ xe chạy trong hầm là 60km/h. Hầm nằm trờn đường thẳng, độ dốc dọc là 0,4% phục vụ việc thoỏt nước, độ dốc ngang là 1,5%.
4.2. CẤU TẠO CÁC LỚP MẶT ĐƯỜNG
• Lớp bờ tụng nhựa chọn dày 75mm,
• Giữa hai làn cú giải phõn cỏch mềm bằng sơn rộng 250mm.
V. HỆ THỐNG PHềNG NƯỚC VÀ THOÁT NƯỚC TRONG HẦM 5.1. BIỆN PHÁP PHềNG NƯỚC
Toàn bộ hệ thống hõm kớn và hầm dẫn được bọc 1 lớp chống thấm, đảm bảo kết cấu khụng bị thấm nước trong quỏ trỡnh khai thỏc. Kết cấu chống thấm được chia làm ba