1.1.Cỏc vấn đề chung
1.1.1.Đặc điểm thi cụng Cụng trỡnh ngầm.
-Đặc điểm thi cụng khỏc hẳn so với cỏc cụng trỡnh trờn mặt đất : diện tớch tỏc nghiệp hẹp, việc triển khai cỏc cụng việc khú khăn, tuyến thi cụng kộo dài. Mặt khỏc cụng trỡnh phải thi cụng trong thành phố nờn cũn gặp phải nhỡều khú khăn như đó nờu ở phần kiến trỳc. Việc liờn hệ giữa mặt bằng bờn ngoài và khu vực thi cụng bờn trong phải thụng qua giếng đứng nờn cũng rất khú khăn. Trong suốt quỏ trỡnh thi cụng phải sử dụng ỏnh sỏng nhõn tạo, đồng thời phải tiến hành cỏc biện phỏp nhằm đảm bảo sức khỏe con người và an toàn lao động như: giảm nhiệt độ, thụng giú trong quỏ trỡnh thi cụng…
-Vỡ cỏc số liệu điều tra, khảo sỏt khụng thể đầy đủ và hoàn chỉnh, hơn nữa do điều kiện địa chất, điều kiện thủy văn khu vực xõy dựng đa dạng và phức tạp nờn quỏ trỡnh thi cụng khụng phải tiến hành hoàn toàn theo thiết kế mẫu được mà phải cú cỏc biện phỏp thi cụng cho từng điều kiện cụ thể và cú dự kiến khắc phục khú khăn cú thể xảy ra trong quỏ trỡnh thi cụng.
-Khối lượng đất vận chuyển lớn và điều kiện vận chuyển khú khăn là chỉ cú thể vận chuyển vào ban đờm nờn phải cú biện phỏp hợp lý để đảm bảo tiến độ thi cụng.
1.1.2.Tỡnh hỡnh và nhiệm vụ của đơn vị thi cụng.
Đơn vị thi cụng cú thể là một cụng ty thi cụng cơ giới cú khả năng và kinh nghiệm xõy dựng hầm, đặc biệt thi cụng trong điều kiện thành phố. Đơn vị thi cụng yờu cầu phải cú đầy đủ mỏy mọc và trang thiết bị chuyờn dụng, nhõn vật lực để đảm bảo tổ chức thi cụng theo đỳng yờu cầu kỹ thuật và tiến độ thi cụng đề ra.
Đơn vị thi cụng cú nhiệm vụ thi cụng 2 giếng đứng và 1600m hầm, cỏc hệ thống thoỏt nước.
Trong quỏ trỡnh thi cụng, đơn vị thi cụng phải đảm bảo được yếu tố an toàn cũng như việc đảm bảo cảnh quan mụi trường xung quanh khu vực xõy dựng, giảm tiếng ồn, trỏnh ụ nhiễm, ựn tắc giao thụng trờn tuyến đường trong quỏ trỡnh thi cụng.
1.1.3.Vật liệu xõy dựng
Vật liệu xõy dựng là một trong những yếu tố quyết định đến chất lượng cụng trỡnh. Đặc biệt đối với dạng hầm đặt sõu trong lũng đất thỡ đăc biệt cần phải lựa chọn và kiểm tra kỹ lưỡng cỏc loại vật liệu xõy dựng.
Dự kiến cỏc block được đặt thi cụng trước tại nhà mỏy tại khu vực Hà nội sau đú được chuyờn chở đến vị trớ xõy dựng hầm. Cũn bờ tụng đổ lớp vỏ chống thấm và vữa trỏt được thi cụng tại chỗ.
1.1.4.Nguyờn tắc thiết kế, tổ chức thi cụng.
Nguyờn tắc thiết kế : khi thiết kế tổ chức và thiết kế thi cụng cần phải tuõn theo những nguyờn tắc sau đõy :
-Đảm bảo thời hạn và tỡm mọi biện phỏp để tăng tốc độ thi cụng. -Cơ giới húa cao nhất và tiến tới tự động húa trong quỏ trỡnh thi cụng. -Áp dụng tối đa cỏc cấu kiện, chi tiết lắp ghộp được chế tạo trong nhà mỏy. -Hạ giỏ thành.
-Khối lượng cụng trỡnh tạm thời nhỏ nhất.
1.2.Thiết kế thi cụng hầm .
1.2.1.Cỏc thụng số của khiờn.
1.2.1.1.Xỏc định kớch thước của khiờn và lực đẩy của kớch
Do khiờn (đặc biệt loại khiờn lớn) là một loại cơ giới cú tớnh chuyờn dụng rất cao, mỗi đường hầm thi cụng bằng khiờn đều phải dựa vào điều kiện thuỷ văn địa chất, kớch thước mặt cắt hầm, giới hạn xõy dựng, bề dày vỏ hầm, và phương thức lắp rỏp để thiết kế chế tạo loại khiờn chuyờn dụng, rất ớt khi dựng một loại khiờn cho mấy đường hầm. Khi thiết kế khiờn, trước tiờn cần giả định kớch thước hỡnh học, đồng thời cần tớnh toỏn lực đẩy của kớch khiờn. Kớch thước
thước hỡnh học của khiờn chủ yếu phải dự kiến đường kớch ngoài của khiờn D, chiều dài thõn khiờn LM và độ nhanh nhạy của khiờn LM/D.
1.2.1.2.Đường kớnh ngoài của khiờn D
Dựa vào đường kớnh ngoài của phiến ống vỏ hầm, khe hở ở đuụi khiờn và bề dày vỏn thộp đuụi khiờn, như hỡnh 4.1 đó vẽ đường kớnh ngoài của khiờn cú thể xỏc định theo cụng thức sau: Lr m b Kb c D o D x I
Hỡnh1.1:Tớnh toỏn chiều dài đuụi khiờn và đường kớnh ngoài của khiờn.
D=Do+2(x+t) Trong đú:
D - Đường kớnh ngoài của khiờn;
D0 - Đường kớnh ngoài của phiến ống vỏ hầm;
t - Bề dày tấm vỏn thộp đuụi khiờn. Bề dày này phải bảo đảm khụng phỏt sinh biến dạng rừ rệt dưới tỏc dụng của tải trọng, thụng thường dựa theo cụng thức kinh nghiệm của bề dày tấm thộp của khiờn đó được dựng, cụng thức kinh nghiệm như sau:
Khi đường kớnh ngoài của khiờn D < 4m thỡ số hạng thứ hai của cụng thức trờn bằng 0.
x – Khe hở của đụi khiờn được xỏc định theo cỏc nhõn tố sau: Lượng dự trữ khi lắp đặt phiến ống, xuất phỏt từ điều kiện lắp rỏp, cõn nhắc dựa theo 0,01D0ữ 0,008D0.
Ta cú đường kớnh ngoài của khiờn là : D=8,5+2.(0,008.8,5+0,065)=8,766. Vậy ta chọn khiờn cú đường kớnh là 8,8m. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.2.1.3.Độ nhanh nhạy của khiờn LM/D
Khi đó xỏc định được đường kớnh khiờn và chiều dài khiờn xong, ta tỡm quan hệ tỷ lệ giữa chiều dài thõn khiờn LM và đường kớnh D, cú thể tớnh được độ nhanh nhạy của khiờn khi được đẩy tiến lờn, một vài số liệu kinh nghiệm sau đõy cú thể cung cấp làm tài liệu tham khảo để xỏc định độ nhanh nhạy của cỏc khiờn phổ thụng: Khiờn cỡ nhỏ D = 2m ữ 3m, LM/D = 1,50 Khiờn cỡ trung D = 3m ữ 6m, LM/D = 1,00 Khiờn cỡ lớn D = 6m ữ 9m, LM/D = 0,75(Khiờn chọn) Khiờn đặc biệt lớn D > 9m ữ 12m, LM/D = 0,45 ữ 0,75 Vậy ta cú D=8,5m ⇒ LM=6,375m.
1.2.1.4.Chiều dài khiờn L
Chiều dài của khiờn hỡnh 4.2 đó thể hiện phải là chiều dài toàn bộ của khiờn L, chiều dài ấy là cự ly tối đa của phần trước và phần sau của khiờn, trong đú chiều dài cơ bản của thõn khiờn LM được tớnh theo cụng thức sau:
Trong đú: LM= LH+ LG+ Lr Mân dao cắt xén L LM Lr LC LH
Hinh 1.2- Chiều dài khiờn
LH - Chiều dài vũm miệng cắt của khiờn, đối với khiờn đào thủ cụng: LH
= L1 + L2, trong đú L1 là chiều dài mui trước của khiờn, chiều dài mui trước đú sau khi khiờn đó cắm vào tầng đất mềm yếu xong, cú thể làm cho tầng đất cú thể giữ được gúc tự nhiờn ϕ = 450 và khi dựng khớ nộn lại phải đảm bảo cho khớ nộn
khụng bị dũ rỉ ra ngoài. L1 núi chung cú thể lấy bằng 300mm ữ 500mm, tuỳ theo đường kớnh khiờn to hay nhỏ mà định.
L2 là chiều dài cần thiết để đào, khi cần cõn nhắc nhõn cụng đào, thị trị số tối đa của nú là L2 = D/tgϕ hoặc L2 nhỏ hơn 2m. Khi cần đào bằng cơ giới thỡ cõn nhắc L2 trong phạm vi cú thể bố trớ được cơ giới.
LG- Chiều dài vũng che chống của khiờn, chủ yếu do chiều dài của kớch khiờn quyết định, nú cú quan hệ với khoảng rộng của phiến ống vỏ hầm b.
LG = b + (200mm ữ 300mm) (lượng dự trữ tiện cho việc duy tu kớch) Lr - Chiều dài của đuụi khiờn (hỡnh 5.16), lấy Lr = Kb + m + c, trong đú k là hệ số chiều dài đuụi khiờn che lấp vỏ hầm, bằng 1,3mữ 2,5 m là chiều dài đế đuụi kớch; c là lượng dự trữ lấy bằng 100mữ 300mm.
Ở trường hợp của đồ ỏn em lấy : 8m
1.2.1.5.Xỏc định lực đẩy của khiờn.
Tổng lực đẩy của khiờn cũng cú thể tớnh toỏn theo cụng thức sau: P=γ.A
Trong đú:
γ - Tổng lực đẩy trờn đơn vị diện tớch mặt cụng tỏc.Do khiờn ta chọn là khiờn cõn bằng ỏp lực đất nờn lấy γ = 1.000 kN/m2ữ 1.399 kN/m2.
A - Diện tớch mặt đào.A=56,74 m2
⇒P=56,74.1=56,74 kN
Số kớch của khiờn cú liờn quan đến mặt cắt ngang của khiờn to hay nhỏ, núi chung mặt cắt ngang khiờn nhỏ thỡ dựng 20 ữ 30 chiếc, khiờn cú mặt cắt ngang lớn dựng 31 ữ 38 chiếc.Ở khiờn bài này ta chọn 32 chiếc.
Gối tựa của kớch khiờn núi chung dựng hỡnh thức liờn kết bản lề, để cho lực đẩy phõn bố đồng đều lờn vỏ hầm, nhất là khi thi cụng trờn đường cong, gối tựa liờn kết bản lề là điều rất cần thiết.
Bảng 1.1: Cỏc chỉ tiờu kỹ thuật của khiờn đào
Cỏc chỉ tiờu Giỏ trị
Đường kớnh khiờn D,m 8,8
Chiều dài khiờn 8m
Độ nhanh nhạy L/D 0,56
Trọng lượng khiờn,T 275
Số kớch của khiờn 32
Tổng lực đẩy của khiờn (KN) 57
Bề dày vỏ khiờn(mm) 70 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.2.1.6.Lựa chọn khiờn.
Dựa vào điều kiện địa chất khu vực thi cụng ta chọn khiờn cõn bằng ỏp lực đất và đào theo kiểu cắt gọt bịt kớn.
1.2.2.Cụng tỏc chuẩn bị
1.2.2.1.Cụng tỏc chuẩn bị thi cụng bằng khiờn
Cụng tỏc chuẩn bị thi cụng bằng khiờn chủ yếu gồm cú cụng tỏc xõy dựng giếng đứng để đưa khiờn xuống, cụng tỏc kiểm tra lắp rỏp khiờn, cụng tỏc chuẩn bị thiết bị phụ thuộc của thi cụng khiờn.
1.2.2.2.Xõy dựng giếng đứng cho khiờn
Do khiờn làm việc dưới mặt đất vỡ thế tại vị trớ mở đầu cần xõy dựng một giếng đứng dựng để tiến hành lắp rỏp khiờn và được gọi là giếng lắp rỏp khiờn, cũn tại điểm cuối lại cần xõy dựng một giếng đứng nữa để thỏo dỡ khiờn và cẩu lờn mặt đất, giếng đứng ấy được gọi là giếng thỏo dỡ khiờn. Ngoài ra vào giữa tuyến đường hầm hoặc tại vị trớ đường cong cú bỏn kớn nhỏ cần xõy dựng giếng đứng trung gian để kiểm tra sửa chữa và chuyển hướng khiờn. Núi chung, giếng đứng được xõy dựng trờn tim đường hầm, cũng cú thể xõy dựng lệch sang một bờn rồi dựng hầm ngang hoặc hầm xiờn nối lại với hầm chớnh. Xõy dựng giếng đứng cần kết hợp với trang thiết bị trờn tuyến đường hầm, cõn nhắc một cỏch tổng hợp để biến cỏc giếng đứng thành cỏc kết cấu vĩnh cửu như giếng lắp thiết bị, như trạm thụng giú, như trạm bơm thoỏt nước, nhà ga mờtrụ… nếu khụng sẽ kộm kinh tế.
Giếng đứng được xõy dựng để: cẩu và lắp rỏp khiờn, vận chuyển vật liệu vỏ hầm, thiết bị mỏy múc vào và đưa đất đỏ ra, cũng như dựng cho cỏn bộ cụng nhõn viờn vào ra cụng trường. Kết cấu giếng đứng và yờu cầu kớch thước mặt cắt hỡnh chữ nhật như hỡnh 4.3. 1 2 3 4 5 6 7 90 D A B 1. 0 D +0 .1 L Hỡnh 1.3- Giếng lắp rỏp khiờn
1.Mặt khiờn; 2.Giếng đứng; 3.Khiờn; 4.Vỏch sau;
5.Ray dẫn hướng.;6.Dầm ngang;7.Múng sàn lắp rỏp. D:Đường kớnh khiờn; L: Chiều dài khiờn; A: chiều dài giếng lắp rỏp; B: bề rộng giếng lắp rỏp.
Chiều dài giếng lắp rỏp cần thoả món khụng gian cần thiết cho cỏc việc sau: đưa đất đỏ ra trong giai đoạn đầu khi khiờn được đẩy tiến lờn, đưa vật liệu vỏ hầm, cựng thiết bị khỏc vào cũng như khụng gian cần để thỏo lắp kiểm tra khiờn và tiến hành thi cụng liờn tục.
Chiều dài giếng lắp rỏp
A = L + (0,5 ữ 1,0)L. = 7,5+0,5.7,5 = 11,25 m.
Trong tỡnh hỡnh phải thoả món yờu cầu thao tỏc ban đầu, trị số A càng nhỏ càng tốt
Chiều rộng giếng lắp rỏp B: B= D + (1,5 ữ2)
=8,8+1,5 = 10,3 m.
Trong giếng đứng lắp rỏp khiờn bố trớ sàn lắp rỏp khiờn. Sàn lắp rỏp khiờn bỡnh thường bằng kết cấu thộp và kết cấu bờ tụng cốt thộp.Trờn sàn được đặt đường ray để chịu trọng lượng khiờn và cỏc tải trọng khỏc khi khiờn di chuyển. Hai thanh ray đỡ khiờn phải lắp kiờn cố, phương hướng chuẩn xỏc bảo đảm cho khiờn khụng phỏt sinh lỳc lắc đong đưa khi kớch được đẩy lờn và dễ dàng khi đẩy lờn. Khoảng cỏch giữa hai ray lớn hay nhỏ do đường kớnh khiờn quyết định, mặt ray cao bao nhiờu do thiết kế đường hầm và yờu cầu thi cụng quyết định.
Khi khiờn được lắp rỏp xong trờn sàn lắp rỏp và sau khi làm xong cụng tỏc chuẩn bị đẩy, khiờn cú thể tiến vào hầm. Miệng tiến được chừa sẵn trờn vỏch giếng đứng cho khiờn cú đường kớnh hơi lớn hơn đường kớch của khiờn bằng 8,7m. Miệng tiến phải dựng tấm thộp mỏng và bờ tụng chế tạo thành cửa bịt kớn tạm thời, cửa này vừa phải đảm bảo chịu ỏp lực đất, ỏp lực nước và chặn nước, vừa cú thể thỏo dỡ được tiện lợi. Sau khi thỏo dỡ cửa bịt kớn tạm thời thỡ cú thể đẩy khiờn tiến lờn dần dần vào hầm.
Khi khiờn mới bắt đầu đào tiến vào hầm, phản lực đẩy phải do vỏch giếng đứng chịu đựng. Để đảm bảo cho khiờn khi bị đẩy khụng vỡ vỏch sau của giếng đứng bị nghiờng mà bị lệch trục thỡ cần phải bảo đảm cho vỏch sau của giếng đứng thẳng gúc với đường trung tõm của hầm. Trong khoảng hở giữa khiờn và vỏch sau của giếng đứng thụng thường phải dựng cỏc phiến phế liệu của vỏ hầm làm cơ cấu chuyển lực đằng sau (cỏc phiến ống này cú chừa lỗ ở phần trờn làm lỗ vận chuyển thẳng đứng vào và ra). Để đảm bảo độ cứng cho cơ cấu phiến ống chuyền lực chốn đằng sau, cỏc phiến ống phải lắp mối nối lệch nhau, phải xiết chặt cỏc bulụng liờn kết. Tại bộ phận chừa lỗ trờn đỉnh, ở đoạn khụng ảnh hưởng vận chuyển thẳng đứng cần bố trớ thanh chịu kộo giữ chặt. Sau khi khiờn đó rời khỏi giếng đứng xong cần dựng chờm gỗ đúng chặt khe hở giữa bệ sàn lắp rỏp để bảo đảm cho thi cụng được an toàn. Núi chung, khi khiờn đào đến giếng đứng tiếp theo mới thỏo dỡ phiến ống chốn đằng sau. Nếu đường hầm khỏ dài, thỡ khi lực đẩy khiờn đó cú thể cõn bằng với lực cản ma sỏt giữa vỏ đường hầm và địa
tầng (lỳc ấy khiờn đó được đẩy đi ớt nhất bằng 200m), cũng cú thể thỏo dỡ phiến ống chốn đằng sau.
Yờu cầu về kớch thước kết cấu của giếng đứng trung gian và giếng đứng kết thỳc, về cơ bản cũng tương tự với yờu cầu kớch thước kết cấu của giếng đứng lắp rỏp mở đầu, nhưng cần cõn nhắc sai lệch về tim hầm trong quỏ trỡnh đào ngoằn ngoốo. Núi chung lấy kớch thước giếng đứng trung gian và miệng giếng đứng kết thỳc.
Phương phỏp thi cụng giếng đứng do: Quy mụ điều kiện địa chất thuỷ văn của địa tầng, điều kiện mụi trường của giếng đứng quyết định. Phương phỏp thi cụng thường dựng: phương phỏp hạ giếng chỡm. Nhưng trong thi cụng cần chỳ ý mấy vấn đề sau: Cần phải dựng biện phỏp phun vữa gia cố địa tầng vựng miệng tiến vào và vựng miệng đi ra của khiờn và địa tầng xung quanh miệng giếng đứng để làm cho tầng đất ổn định, khi nước ngầm tương đối lớn, cần cú biện phỏp hạ nước.
1.2.2.3.Kiểm tra lắp rỏp khiờn
Thường khiờn được lắp rỏp trờn sàn lắp rỏp nằm ở đỏy giếng đứng, song nếu khiờn nhỏ thỡ cú thể lắp rỏp hoàn chỉnh trờn mặt đất rồi cẩu vào giếng. Khi lắp rỏp phải tuõn theo bản thuyến minh, lắp rỏp xong cần phải kiểm tra kỹ thuật theo cỏc hạng mục sau, đạt yờu cầu mới được đưa vào sử dụng.