Đồ án Môn học thiết kế hầm giao thông

Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HẦM GIAO THÔNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ: số thứ tự: n=22 sơ đồ mặt cắt dọc hầm: - Sơ đồ trắc dọc 6 - Loại hầm : Đường ôtô khổ K9.5 cao 5.0m với một đường bộ hành - Chiều dài tuyến hầm : L=200+5n = 200+5.22= 310m L2=0.002(300-n)L=0.002(300-22)310=172.4(m) LA=22(m) LB=5(m) L1 =L-(L2 +LA +LB ) = 310 –(172.4+22+5)=130.6 (m) Dạng địa chất :2 Lớp phủ lớp 1 lớp 2 lA lB Loại đất đá f 3( / )T m loại đất đá f 3( / )T m 22 5 Đô lô mít 6-8 2.4 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 2 Khổ hầm K9.5 ôtô cao 5.0m, một đường bộ hành Kích thước ghi bằn mm YÊU CẦU NỘI DUNG ĐỒ ÁN: - Lên trắc dọc của tuyến hầm, xác định được chiều dài của hầm - Thiết kế mặt cắt ngang của hầm và mặt cắt vỏ hầm ( vỏ hầm tường cong) - Tính toán loại kết cấu vỏ hầm ứng với lớp địa chất 1 - Đề xuất phương án thi công hầm. - Lựa chọn thiết bị thi công chủ yếu cho hầm ( khoan, xúc, chuyển, xây vỏ ...) - Tính các thông số nổ mìn và lập hộ chiếu khoan nổ mìn cho một gương đào - Tính toán và lập hộ chiếu gia cố chống tạm - Lập biểu đồ chu kì đào YÊU CẦU BẢN VẼ THUYẾT MINH: Phần thuyết minh: - Toàn bộ nội dung trên được thể hiện trên thuyết minh bằng sơ đồ tính toán kèm theo giải thích... - Các sơ đồ vẽ trên giấy thể hiện đúng tỷ lệ, kích thước Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 3 Phần bản vẽ: - Trắc dọc tuyến hầm tỷ lệ ngang 1/2000(hoặc 1/5000) tỷ lệ đứng 1/1000 ( hoặc 1/500) - Sơ đồ mặt cắt ngang của hầm tỷ lệ 1/50 có bố trí các thiết bị thông gió( nếu có), thoát nước, kết cấu mặt đường... - Biểu đồ nội lực (M ; N) trong kết cấu vỏ hầm - Sơ đồ thi công hầm tỷ lệ 1/100 - Các mặt cắt ngang của sơ đồ thi công, thể hiện các công tác chủ yếu - Một hộ chiếu khoan nổ mìn - Một hộ chiếu gia cố chống tạm - Biểu đồ chu kì đào CHƯƠNG I: THIẾT KẾ TRẮC DỌC VÀ TRẮC NGANG HẦM I,THIẾT KẾ TRẮC DỌC HẦM: 1, Xác định các thông số của tuyến hầm: Tuyến đi qua hai điểm A, B có cùng cao độ tự nhiên, xuyên qua 3 lớp địa chất khác nhau, khoảng cách giữa hai điểm LAB =310m. Do hai điểm đầu và cuối cùng cao độ nên ta sẽ thiết kế hầm hai hướng dốc nhằm đảm bảo cho quá trình thoát nước thi công khi thi công hầm theo chiều xuống dốc, đảm bảo sức khoẻ của công nhân, tuy Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 4 nhiên nó cũng gây khó khăn cho việc thông gió tự nhiên, tuy nhiên với tuyến hầm với chiều dài LAB = 310m thì vẫn có thể được tận dụng việc thông gió tự nhiên 2, Thiết kế trắc dọc: - độ dốc dọc trong hầm phải thoả mãn điều kiện imax  4%, imin =0.4% - Để đảm bảo cao độ giữa hai điểm đầu tuyến và cuối tuyến ta sẽ thiết kế tuyến hầm hai hướng dốc, độ dốc dọc thiết kế chọn là i=0.4% Ta có trắc dọc hầm chi tiết như hình vẽ: Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 5 II,THIẾT KẾ TRẮC NGANG HẦM: 1, Thiết kế khuôn trong của vỏ hầm: Khi chọn khuôn trong của vỏ hầm cần tuân thủ một số nguyên tắc sau: - Hình dạng trục vòm phải trơn tru, liên tục vì đường gấp khúc sẽ làm cho đường cong áp lực và trục kết cấu tách rời, gây bất lợi về mặt chịu lực cho hầm cũng như kiến trúc hầm - Hầm núi chịu áp lực thẳng đứng là chủ yếu nên có thể chọn vòm một tâm, hoặc hai tâm có tường thẳng hay vòm 3 tâm , trong đó độ cong ở đỉnh vòm là lớn nhất, độ cong tường là nhỏ nhất. - Tường cong - Khuôn trong của vỏ hầm nên chọn đối xứng thuận lợi cho thi công - Khuôn trong của vỏ hầm phải có cự ly an toàn. Cự ly này tùy loại địa tầng có thể chọn từ 10-15cm để đề phòng trường hợp có sai số trong quá trình đào hầm - Ta có trắc ngang hầm như hình vẽ Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 6 - 2, Thiết kế khuôn ngoài của vỏ hầm và bố trí đáy hầm: Cơ sở chủ yếu để chọn các kích thước cơ bản của tiết diện vỏ hầm là: Kinh nghiệm thiết kế, tham khảo tài liệu thiết kế... Phần đáy hầm bao gồm kiến trúc phần trên của tuyến đường, lát đáy hoặc là dùng vòm ngược, Trong nội dung đồ án này ta không thiết kế phần vòm ngược A. KÍCH THƯỚC HẦM VÀ SỐ LIỆU THIẾT KẾ: Do hầm tường cong nên ta sẽ không tính với lớp địa chất đá gốc với hệ số kiên cố f=6-8 mà ta sẽ tính toán với lớp địa chất xấu là lớp phủ với các thông số cơ bản sau: - Hệ số kiên cố chọn f=2 - Trọng lượng riêng của lớp đất đá 2.4  3( / )T m - Góc nội ma sát 0arctg(f)=63.4   Bêtông mác 200 có các chỉ tiêu: Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 7 - Modyun đàn hồi : E=2.4x 104(MPa) - Cường độ chịu nén : Rn = 9 (MPa) - Cường độ chịu kéo : Rk =0.75 (MPa) Góc nội ma sát  = arctangf = arctang2 = 63.5o Vậy chiều cao vòm áp lực được tính toán thông qua sơ đồ sau: B,TÍNH TOÁN VỎ HẦM: Nguyên tắc tính toán: Tính toán cho 1m dài hầm dựa trên: - Nguyên lý cộng tác dụng - Thiết biến dạng cục bộ của Winkler Vì kết cấu tường cong trong địa tầng yếu sơ đồ tổng quát nhất để tính toán vỏ hầm là: Vòm chịu áp lực thẳng đứng, áp lực nằm ngang, kháng lực đàn hồi vuông góc với mặt ngoài của vỏ hầm và lực ma sát của nó Chia vỏ hầm thành 15 đốt chiều dài mỗi đốt được xác định bằng Autocad Ta có các đặc trưng tiết diện như hình vẽ I, TÍNH TOÁN VỎ HẦM CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG: 1.Xác định các giá trị của tải trọng chủ động: Tải trọng chủ động tác dụng lên kết cấu bao gồm áp lực địa tầng thẳng đứng và nằm ngang, trọng lượng bản thân kết cấu (bỏ qua các tải trọng khác) a, Áp lực địa tầng thẳng đứng tác dụng lên kết cấu vỏ hầm : Do hầm được thiết kế qua núi nên áp lực địa tầng thẳng đứng sẽ được áp dụng theo nguyên lý tạo vòm Protodiakonov Với các thông số đầu vào bao gồm: Chiều rộng hang đào B= 14m. Chiều cao toàn hâm H = 8.8m Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 8 Hệ số kiên cố f=2 -> Vậy chiều cao của vòm áp lực là vậy ta có 1 (45 ) 7 8.8 13.25 9.07( ) 2 o ob b h tg tg m          Chiều cao vòm áp lực 1 9.07 1 4.535( ) 2 b h m f    Vậy áp lực địa tầng tính toán thẳng đứng tác dụng lên kết cấu vỏ hầm là 21 1.5 2.4 4.535 16.326( )e Tq n h m       Áp lực địa tầng nằm ngang tác dụng lên kết cấu vỏ hầm là 21 1 13.25 1.5 2.4 4.535 13.25 3.84( ) o o e Te n h tg tg m          22 ( 1 ) 13.25 1.5 2.4 13.335 13.25 11.3( ) o o e Te n h h tg tg m           Với en được gọi là hệ số vượt tải của kết cấu Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 9 b, Trọng lượng bản thân kết cấu: Bê tông có tỷ trọng riêng là b = 2.4(T/m 3) Mô hình hóa toán bộ kết cấu vào trong chương trình SAP2000 để tìm ra biểu đồ nội lực tác dụng lên kết cấu II. Kiểm toán tiết diện: Ta kiểm tra tất cả các tiết diện tính toán Công thức kiểm tra về điều kiện làm việc của bê tông theo lệch tâm lớn: 1.75 6 1 k gh R b d N m e d        Công thức kiểm tra về điều kiện làm việc của bê tông theo độ lệch tâm bé: 2 2 n gh R d N m d e      Trong đó : 1.75 là để xét đến khả năng tăng cường chịu lực của tiết diện do phát triển sự biến dạng dẻo trong d: Chiều dày của vỏ hầm tại các tiết diện b: b=1m chiều dài của hầm Rk: Khả năng chịu kéo của bê tông; Rk = 75T/m 2 m: Hệ số điều kiện làm việc; m=0.9 e : Độ lệch tâm, được xác định theo công thức i i i M e N  Nếu 0.225di < ei kiểm tra theo lệch tâm lớn Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 10 Nếu 0.225di > ei kiểm tra theo lệch tâm bé Ta sẽ kiểm tra theo điều kiện No <Ngh Nếu thỏa mãn thì tiết diện đó đạt PHẦN II, TỔ CHỨC THI CÔNG HẦM I,Chọn phương pháp thi công: Chọn phương pháp thi công là khâu quan trọng quyết định tới tiến độ, chất lượng và giá thành của công trình hầm cũng như tất cả mọi công trình khác Với lớp địa chất là lớp phủ, ta áp dụng phương pháp đào bậc thang, sử dụng neo và bêtông phun, chiều dài đoạn thi công là L=310m II, Chọn thiết bị thi công: 1. Chọn thiết bị xúc bốc, vận chuyển Hầm có tiết diện lớn là Stk =92.02m 2 >50m2; bề rộng hang là B=14.0m Ta sẽ thiết kế thi công hầm theo phương pháp đào bậc thang, đào vòm trước tường sau. Chọn máy xúc bốc tay vơ 4Hb có các đặc trưng thông số kỹ thuật - Kích thước hang đào tối thiểu : Rộng 4m, cao 3m. - Năng suất kỹ thuật :6m3/ phút - Diện xúc bốc : 2.7m Đất đá trong quá trình đào được vận chuyển ra ngoài bằng ô tô 5033 MA có các thông số kỹ thuật sau: - Tải trọng : 7 tấn - Dung tích thùng xe : 4m3 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 11 - Kích thước (dài  rộng cao ) : 5.92 2.5 2.7 (m) - Chiều cao thùng xe: 1.95 m - Góc nghiêng lớn nhất của thùng xe: 55o - Bán kính của vòng quay xe :7.5m - Động cơ Diezen - Công suất 180 mã lực - Tốc độ chạy tối đa trong hầm là 15km/h - Thời gian nâng thùng xe để đổ là 30 giây - Thời gian hạ thùng xe sau khi đổ là 30 giây - Trọng lượng 14 tấn 2, Chọn máy khoan: Với các thông số và các biện pháp lựa chọn thi công ở trên, kích thước hang đào không thể mở rộng quá lớn. Mặt khác địa chất bên trong hầm là lớp phủ với hệ số kiên cố f=2, do đó ta dùng máy khoan Bomer 352 có các thông số: Số lượng máy khoan : 2 cái do kích thước hang đào lớn a, Các cụm thiết bị chính : - Đầu khoan 2x COP 1238 ME - Cần khoan 2x BUT 35 - Xe di chuyển DC26 b, Đầu búa khoan: - Công suất 15KW - Áp suất thủy lực 250 Bar - Lưu lượng dầu bôi trơn 5 l/s - Lưu lượng nước 0.8 l/s - Tốc độ quay 0-300 vòng/ phút - Mô men quay 500 Nm - Trọng lượng 151 Kg Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 12 c, Cần nâng cần khoan khoan But 35: - Hành trình xi lanh 1600 mm - Góc nghiêng lớn nhất 700 - Góc quay lớn nhất 450 - Trọng lượng 2700Kg d, Xe di chuyển : - Kí hiệu xe Atlascopco DC26 - Kí hiệu động cơ diesel DEUTZ BF6L 931 - Công suất 147 HP - Vận tốc 2300 vòng/phút - Tốc độ di chuyển lớn nhất 16 Km/h - Độ dốc max 1:4 - Loại lốp 14.00 R24 XKA D2 e, Hệ thống điện: - Tổng công suất 100 KW - Điện áp 380-1000 V - Tần số 50-60 Hz - Động cơ bơm 2x 45 KW f, Cần dẫn hướng mũi khoan : - Kí hiệu BMH 6316 - Tổng chiều dài 6490 mm - Độ sâu lỗ khoan 4640 mm - Độ mở rộng lớn nhất của cần dẫn hướng 1800 mm - Lực khoan 20 KN - Trọng lượng đầu búa khoan 640 Kg g, Kích thước và trọng lượng: - Chiều cao 3100 mm - Chiều rộng 2500 mm - Chiều dài 14350 mm Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 13 - Bán kính quay: + Ra ngoài :7100 mm + Vào trong 4400 mm - Tổng trọng lượng 27000 Kg - Đường kính lỗ khoan  45 - Diện tích mặt cắt ngang lớn nhất 90 m2 3, Trình tự thi công một chu kì đào: Được thực hiện theo các bước sau: - Xác định chính xác vị trí chính xác lỗ khoan trên gương đào - Khoan lỗ mìn - Nạp thuốc nổ vào lỗ khoan và gây nổ - Thông gió sau khi nổ mìn - Tiến hành xúc bốc vận chuyển - Chống tạm đưa gương về trạng thái an toàn - Tiến hành các công tác phụ III, TÍNH TOÁN VÀ LẬP HỘ CHIẾU KHOAN NỔ : 1, Chọn các thông số khoan nổ mìn : a, loại thuốc nổ: Loại thuốc nổ được chọn cho từng loại lỗ mìn : với diện tích hang đào 92.02 m2 ta tiến hành thi công theo phương pháp bậc thang dưới, công tác thi công phần trên và dưới được tiến hành đồng thời với cự ly công tác từ 25- 50 m, chọn cự ly công tác là 25 m Diện tích phần trên là 53.43 m2 ; diện tích phần dưới là 38.59 m2 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 14 Thuốc nổ được sử dụng rộng rãi nhất trong xây dựng hầm là thuốc nổ ( hỗn hợp của Nitrat amon tinh thể 79 – 85% với thuốc nổ trotyl dạng bột 5 – 21% và các thành phần khác như bột nhôm, mùn gỗ ); Nó an toàn và kinh tế. Thuốc nổ Amonit nén N06 và đặc biệt là thuốc nổ cứng N 01 có tính ổn định chịu nước và tính phá nổ cao không thua kém gì các loại thuốc nổ mạnh - Với lỗ mìn đột phá và lỗ mìn đáy : Chọn thuốc nổ Amonit N01 , có dạng thỏi - Lỗ mìn loại phá dung thuốc nổ AmonitN06B có dạng thỏi - Lỗ mìn biên dùng loại thuốc nổ Amonit N0 20B có dạng thỏi - Lượng tiêu hao thuốc nổ đơn vị q0 xác định theo bảng cho loại thuốc Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 15 Amonit N06Bvới f=2 có trị số q0 = 0.65 kg/m 3; Ta thấy phần trên gương đào có diện tích S= 53.43 m2  50 m2 nên hệ số  =1.0 Vậy q0 = 0.65 kg/m 3 Các kíp nổ sử dụng là loại vi nổ chậm với 6 mức vi chậm ( từ 0 đến 250 ms ) b, Bước đào và chiều sâu khoan : với hệ số kiên cố f =2-4, chọn bước đào W=1.0 đến 1.5m; để tăng nhanh tín độ thi công ta chọn bước đào W =l0 =1.5m; Chiều sâu lỗ mìn l được xác định trên cơ sở của 3 yếu tố sau - Theo độ ổn định của nóc hang đào: 0 1.5 1.67( ) 0.9 l l m     Trong đó  = 0.8 - 0.95 là hệ số sử dụng mìn, chọn  =0.9 Vậy chọn l=1.7m. - Theo mức độ cơ giới hóa thi công: l= 2.0 – 2.5m khi dùng máy khoan loại nhẹ, bốc đá bằng cơ giới - Theo điều kiện tổ chức thi công hợp lý : Chiều sâu khoan xác định sao cho thời gian khoan của một chu kì đào là bội số của của một ca kíp làm việc, vì chiều sâu khoan quyết định đến khối lượng công việc của một chu kì đào. Để quá trình tính toán được đơn giản ta chọn l =1.7 m c, Dạng đột phá : Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 16 sử dụng dạng đột phá nêm đứng với góc nghiêng  =700 phương pháp nổ mìn là nổ mìn tạo biên vi sai, sử dụng kíp nổ vi chậm với 6 mức từ 0 – 150 ms 2, Tính toán và bố trí lỗ mìn trên gương đào : a, Số lượng lỗ mìn : số lượng lỗ mìn được tính theo công thức: 0 01 2 0 1 3 11 ' ' P q SP N S a a d k k        Trong đó : - P0 : Chu vi của hang đào phần trên ( không kể đáy ), P0 = 32.79 m - a0 : Khoảng cách các lỗ mìn tạo biên, tra bảng với hệ số kiên cố f =2 ta có a0 = 0.65 m - P1 : Bề rộng hang đào, P1 = 14.0 m - a1 : Khoảng cách các lỗ mìn đáy; a1 = ( 0.4 – 0.5 )W (m) với bước đào W = 1.5m, ta có a1 = ( 0.6 – 0.75) m, ta chọn a1 = 0.7m - q0 : lượng tiêu hao thuốc nổ đơn vị; q0 = 0.65 kg/m 3 - S’ : Diện tích tiết diện hang đào su khi đã trừ đi phần phá nổ bằng các lỗ mìn biên. Để xác định S’ ta phải xác định đường kháng của lỗ mìn biên Wb Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 17 0 b 0.65 W (0.72 0.81) 0.8 0.9 a m m      m: Hệ số hiệu chỉnh; m=0.8 – 0.9 đối với đá có hệ số kiên cố f =2 là loại đá mềm. Vậy chọn Wb = 0.75 m ta bố trí lỗ mìn biên cách chu vi hang đào là 0.15 m. Vậy S’ là phần diên tích của phần nằm bên trong hang đào có chu vi cách chu vi hang đào một đoạn là Wb + 0.15 = 0.75+0.15 = 0.9 m Vậy qua phần mềm Autocad ta đo được S’=39.17 m2 - d: Đường kính thỏi thuốc; d =3.6 cm - k3 : Hệ số lấp đầy lỗ mìn lấy theo hệ số kiên cố; với f =2 ta lấy k3 =0.6 -  : Độ chặt của thuốc nổ, với thuốc nổ N06 B thì  = (1.0 – 1.15); Chọn  = 1.1 g/cm3 - k : hệ số kể đến sự lèn chặt thuốc nổ, k = ( 1.05 – 1.15 ) ta chọn k = 1.05 Thay số vào biểu thức tính lượng thuốc nổ ta có 2 32.9 14 11 0.65 39.17 39.17 0.65 0.7 3.6 0.6 1.1 1.05 N          = 108 Vậy số lượng lỗ mìn tính toán là 108 lỗ Số lượng lỗ mìn thu được qua tính toán được hiệu chỉnh lại cho chính xác với sơ đồ bố trí trong gương đào Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 18 - Các lỗ mìn biên trong nổ mìn tạo biên được bố trí cách đều theo chu vi hang sao cho càng gần thiết kế càng tốt, ta bố trí chúng cách biên hang đào là 15 cm. Khoảng cách các lỗ mìn biên a0 = 0.65 m được xác định theo độ cứng của đất đá; trị số cuối cùng của chúng được lấy sau khi nổ thử nghiệm - Khoảng cách giữa lỗ mìn biên và lỗ mìn phá lân cận được lấy phụ thuộc vào độ cứng đất đá và loại thuốc nổ của lỗ mìn phá; được lấy bằng Wb + ( 0.4 – 0.5 m) trong đá mềm và nứt nẻ; vậy ta chọn bằng Wb + 0.45 = 0.75 + 0.45 = 1.2 m - Các lỗ mìn đột phá và lỗ mìn đáy sử dụng thuốc nổ uy lực nổ cao Amonit N01 có dạng thỏi. Khoảng cách của các lỗ mìn đột phá theo phương đứng cách nhau một khoảng phụ thuộc vào độ cứng của đá và diện tích hang đào; với f = 2, diện tích hang đào là 53.43 m2 ta chọn khoảng cách này là 0.6 m, số lượng là 6 lỗ, góc nghiêng so với trục hầm là  =700 - Các lỗ mìn phá dùng loại thuốc nổ có uy lực nổ thấp hơn thuốc Amonit N06 B có dạng thỏi, các lỗ mìn phá được rải đều thành từng hàng theo hình dạng tiết diện hang đào. Các hàng bố trí theo thứ tự từ biên vào giữa hang đào. Các lỗ mìn phá có thể gồm một hàng, hai hay nhiều hàng. Để tính toán trị số đường kháng nhỏ nhất W của các lỗ mìn phá phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đá và diện tích hang, đào được xác định bằng cách tra bảng. Khoảng cách lớn nhất giữa các hàng lỗ khoan a1 = K1  W Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 19 +Khoảng cách lớn nhất của các lỗ trong một hàng a2 = K2 W Với f = 2 ta chọn W = 1.3 m b, Tính chiều sâu lỗ khoan: - Chiều sâu các lỗ đột phá có kể đến góc nghiêng  =700 so với trục hầm - Chiều sâu các lỗ phá : lp = l0 =1.7 (m) - Chiều sâu của lỗ biên và lỗ đáy có kể đến góc nghiêng  =800 so với trục hầm là : 0 0 1.7 1.71( ) sin sin85 b d l l l m      3, Tính lượng thuốc nổ cần thiết cho một chu kì đào : Q = qStkw = 0.65  53.431.5 =52.10 (kg) IV, TÍNH TOÁN GIA CỐ CHỐNG TẠM: Biện pháp gia cố chống tạm cho nóc hang được thiết kế trong đồ án là sử dụng phương pháp neo kết hợp với bê tông phun Loại neo được sử dụng là neo BTCT thi công bằng phương pháp đóng, dùng cốt thép AII 20 , vữa dùng là loại vữa xi măng cát có M200. Lỗ khoan có đường Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 20 kính 36 mm nhằm mục đích liên thông sử dụng máy khoan đã dùng để khoan lỗ mìn nhằm tiết kiệm chi phí máy móc. 1, Trình tự thi công gia cố chống tạm : - Khoan lỗ bằng máy khoan - Bơm vữa xi măng cát vào trong lỗ khoan - Khi đã bơm vữa được 2/3 chiều sâu lỗ khoan thì tiến hành đóng cốt thép 2, Tính toán cấu tạo neo: Chiều dài neo được xác định theo công thức: l = l1 + l2 +l3 trong đó: - l1 = 10 cm - l2 : Chiều dài thân neo, xác định dựa theo điều kiện địa chất kích thước hang đào chiều sâu vùng phá hoại l2 = hH = K1  B0 với K1 : Hệ số phụ thuộc vào hệ số kiên cố và tính nứt nẻ của đất đá; K1= 0.4 B0 : Nhịp của hang đào; B0 =13.73 m Vậy ta có l2 = 0.4 13.73 = 5.492 m - l3 : Chiều dài ngàm neo ( phần neo vượt ra ngoài vùng phá hoại ) 3 0.5 400 a a a R d l m      Ra = 2700 KG/ cm 2 là cường độ của thép neo loại AII Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 21 da = 2.0cm là đường kính cốt thép a là lực ma sát giữa bê tông và cốt thép. Xác định bằng cách tra bảng neo làm bằng thép gai và giữa xi măng cát M200 nên a = 25 KG/cm 2 Vậy 3 2700 2.0 0.54 0.5 400 25 l m m      Lấy l3 = 0.6 m Vậy chiều dài neo là l = l1 + l2 +l3 =0.1+5.492 + 0.6 =6.19 m Lấy l = 6.2 m  kiểm tra neo theo điều kiện chống trượt: Nk  Na Trong đó: - Nk là ma sát giữa bê tông và vách khoan 3k b bN d l     db : đường kính lỗ khoan , db = 4.2 cm - b : lực ma sát đơn vị giữa bê tông và vách đá, phụ thuộc vào loại vữa sử dụng, loại đất đá, điều kiện môi trường làm việc của neo. Trong nội dung đồ án, ta sử dụng loại xi măng cát ( thời gian đông cứng là 28 ngày đêm), loại đất đá mềm, môi trường là khô ráo, ta chọn b = 20 Kg/ cm 2 Thay số ta có Nk = 3.14 4.2  20 60 =15825.6 (Kg) - Na : Khả năng chịu lực của cốt thép neo: 2 2 0 2.0 2700 8478 4 4 a a d N R         (Kg) Có Nk = 15825.6 (Kg) > Na = 8478 (Kg) Vậy neo đảm bảo điều kiện chống trượt giữa bê tông và vách lỗ khoan. 3, Sơ đồ bố trí neo : Tính khoảng cách a (m) giữa các neo theo phương ngang và phương dọc hầm; nó được xác định theo 3 điều kiện sau: a,Theo điều kiện tạo thành vòm đá : 1 0( ) b a a K q a l l B C      Trong đó: - la = l2 + l3 =5.492 +0.6 = 6.092 m - Kb : Hệ số phụ thuộc tình trạng của hang và ổn định của đá; với f =2 < 5 thì Kb = 0.25 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 22 - q : Cường độ tính toán của áp lực thẳng đựng của địa tầng; Với fKP < 4 B> 6m thì 1.5q h     với h là chiều cao vòm áp lực; h = 4.535 m  : Hệ số phụ thuộc vào nhịp hang, với B = 14 m thì  =1.0  : Dung trọng của đất đá,  = 2.4 T/m3 Vậy q = 1.5  1.0  2.4  4.535 = 16.33 ( T/m2 ) c: Lực dính của đất đá trong vùng phá hoại ; lấy c = 3 f = 6 (T/m2 ) vậy 1 0.25 16.33 6.092 (6.092 14) 6 a       b, Theo điều kiện ổn định giữa các neo : 2 6.092 6 1.23( ) 3 3 16.33 al ca m q      c, Theo điều kiện sức chịu tải của neo : 3 2 aPa l   Pa : Sức chịu tải của neo; Pa = 8478 (Kg) = 8.478 (T) l2 = 5.492 m Vậy 3 8.478 0.64 2.4 5.492 a m   Vậy khoảng cách giữa các neo a = min ( a1 ,a2 ,a3 ) = 0.64 m Vậy chọn a = 1.0 m 2, Bố trí neo : Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 23 Bước đào W = 1.5 m, khoảng cách giữa các neo là a =1.0 m, ta bố trí neo theo dạng hình vuông, tại mỗi mặt cắt ngang có V, TÍNH TOÁN XÚC BỐC VÀ VẬN CHUYỂN :  Tính năng suất xúc bốc W TKV K S    Trong đó:  : Hệ số sử dụng máy,  = 0.8 – 0.85; chọn  =0.85 K : Hệ số tơi của đất đá; phụ thuộc vào hệ số kiên cố của đất đá. Với đất đá có f = 2 thì K = 1.8 PT : năng suất kỹ thuật, với máy xúc tay vơ 4Hb T = 360 1.8 = 200 ( m3/ h) t1 : thời gian đổi ô tô; t1 = 1.2 – 1.8 phút , chọn t1 = 1.5 phút Chọn loại xe ô tô MAZ – 503 có các thông số kỹ thuật sau: - tải trọng : 7 tấn - v1 : Dung tích thùng xe; v1 = 4 m 3 - kích thước : dài  rộng  cao : 5920  2500  27000 mm - chiều cao thùng xe : 1950 mm Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 24 - góc nghiêng lớn nhất của thùng xe : 55o - bán kính vòng quay xe : 7.5 m - loại động cơ diezen - công suất 180 HP - tốc độ chạy tối đa trong hầm là 15 Km/h - thời gian nâng thùng xe để chờ đổ là 30 giây - trọng lượng : 14 tấn 1 : Hệ số xúc đầy ô tô, 1 = 0.9 – 1.0 ; chọn 1 = 0.9 t3 : thời gian mất mát, t3 = 0.02 – 0.03 h; chọn t3 = 0.02 h thay số vào ta có : 3 60 0.85 89.08( / ) 60 1.5 1.8( ) 0.02 200 4.0 0.9 60 P m h        Năng suất làm việc trung bình của một ca làm việc : PC = 1  P - 1 : hệ số kể đến thời gian chờ đợi trong ca làm việc thực hiện công tác xúc bốc ; 1 = 0.65 – 0.75. chọn 1 = 0.7 Vậy ta có PC = 1  P = 0.7  89.08 = 62.36 ( m 3/h )  Thời gian xúc bốc vận chuyển trong hầm được xác định theo công thức : * tb C V t t P   Trong đó: Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 25 - V: thể tích của đất đá tơi vận chuyển ra sau một chu kì đào ở trạng thái tơi W TKV K S    Với  = 1.05 gọi là hệ số đào vượt K= 1.8 là hệ số tơi của đất đá W = 1.5m là bước đào STK = 92.02 m 2 Vậy thể tích của đất đá vận chuyển ra sau một chu kì đào là : V = 1.05 1.8  1.5  92.02 = 260.88 ( m3 ) - *t : thời gian chuẩn bị và kết thúc , *t = 0.5 – 1.0 h; chọn *t = 0.75 h Thay số vào ta có 260.88 0.75 4.93( ) 62.36 tbt h   , lấy ttb = 5.0 (h)  Số xe ô tô cần thiết : 1d n M n t t n t t     - td : thời gian quay vòng của xe : 2 d P C L t t V    + L : Chiều dài đường chạy ( là khoảng cách từ gương đào đến bãi đổ đất ), lấy L = 2Km + VC : vận tốc trung bình khi xe chạy, lấy VC = 20 km /h + tP : thời gian đổ đất đá tP = 0.1 – 0.3 h; lấy tP = 0.2 h Vậy 2 2 0.2 0.4 20 dt     h Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 26 - tn : thời gian xúc bốc đổ đầy ô tô; 1 3 n T V t K    + T : năng suất kĩ thuật của của máy xúc; với máy xúc tay vơ 4Hb Có T = 360 200 1.8  ( m3/h) ; trong đó 1.8 là kể đến hệ số tơi của đất đá +K3 : hệ số kể đến điều kiện xúc bốc ( phụ thuộc vào dạng đất đá, thành phần hạt …); K3 = 0.8 – 0.9 ta chọn K3 = 0.85 + V1 = 4.0 m 3 là dung tích của ô tôt MAZ-503 Vậy 4.0 0.024 200 0.85 nt h   - tM : thời gian quay xe ở gương đào ; tM = 0.015 – 0.03 h ; ta chọn tM = 0.02 h Vậy số lượng xe ô tô cần dùng là 0.4 0.024 1 1 10.6 0.02 0.024 d n M n t t n t t          Vậy chọn n =11 xe ô tô Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 27 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 28 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 29 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 30 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 31 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 32 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 33 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 34 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 35 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 36 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 37 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 38 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 39 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 40 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 41 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 42 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 43 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 44 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 45 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 46 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 47 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 48 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 49 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 50 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 51 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 52 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 53 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 54 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 55 . Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 56 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 57 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 58 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 59 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 60 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 61 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 62 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 63 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 64 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 65 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 66 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 67 Phạm văn Cường lớp 50CD4 Mssv:1182750 Page 68