Đồ án Môn học thiết kế và xây dựng hầm giao thông qua núi

Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 1 Đồ áN MÔN HọC THIếT Kế Và XÂY DựNG HầM GIAO THÔNG QUA NúI PHầN I: ĐầU BàI ĐầU Số LIệU I. ĐầU BàI Và Sử Lý Số LIệU. - Số thứ tự : n=224.Ta có 168<n<224, vậy theo hướng dẫn chọn loại hầm là hầm đường ôtô cho 3 làn xe của Áo . Ta lại có n/56=224/56=4 vậy khổ hầm thiết kế là K12,cao 4,9 m. - Ta có n/8=224/8=28 vậy theo hường dẫn ta có sơ đồ trắc dọc hầm là sơ đồ 8. - Ta có n=224 do đó theo hướng dẫn chiều dài tuyến hầmlà. L=200+5*n=200+5*224=1320(m) L 2=0.002*(300-n)*L=0.002*(300-224)*1320=200.6(m) L1= L-(L2+LA+LB)=1320-(200.6+224+15)=880.5(m) Chọn dạnh địa chất. Ta có n/20=224/20=11dư 4 vậy số hiệu địa chất dùng thiết kế hầm là số 4 .Số hiệu cụ thể như trong bảng sau. Trong đó. +f:Là kí hiệu hệ số kiên cố. +:Là dung trọng của đất. +=arctg(f): Là góc nội ma sát của đất. Dạng địa chất:n=17 Dạng địa chất Lớp phủ(m) Lớp địa chất I Lớp địa chất II LA(m) LB(m) Loại đất đá f (T/m3) Loại đất đá f (T/m3) 4 224 15 Cỏt kết cứng chắc 8 2,5 Cỏt kết mềm 4 2,2 - Có n=224>100 và chẵn do đó theo hướng dẫn thiết kế và tính toán vỏ hầm tương thẳng. Khổ hầm dùng trong thiết kế (kích thước cm). Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 2 II. Yêu cầu nội dung đồ án. - Lên mặt cắt dọc tuyến hầm, xác định chiều dài hầm. - Thiết kế mặt cắt vỏ hầm và mặt cắt ngang hầm. - Hầm ôtô có chiều dài L<400(m) thông gió tự nhiên . - Tính toán kết cấu vỏ hầm ứng với 1 lớp địa chất. III. Yêu cầu với thuyết minh và bản vẽ. 1. Thuyết minh. - Toàn bộ nội dung trên được thể hiện trên thuyết minh bằng sơ đồ tính toán kèm giải thích. - Các sơ đồ vẽ trên giấy thể hiện đúng tỉ lệ, và có kích thước. 2. Phần bản vẽ. Đố án được thể hiện trên bản vẽ A1 trong đó bao gồm các nội dung chính sau. - Trắc dọc tuyến hầm tỷ lệ ngang 1/2000(1/5000),tỷ lệ đứng 1/1000 (1/500). - Sơ đồ mặt cắt ngang hầm tỷ lệ 1/50 có bố trí các thiết bị ,rãnh thông gió,thoát nước ,kết cấu mặt đường. - Biểu đồ bao (Mômen ,l;ực cất )trong kết cấu vỏ hầm. - Các mătj cắt của sơ đồ thi công thể hiện các công tác chủ yếu - Một hộ chiếu khoan nổ mìn. 600 75 75 450 350 350 100 750 100 300300 250 25 25 150 Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 3 - Một hộ chiếu gia cố chống tạm . - Biểu đồ chu kì đào. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 4 Phần ii:thiết kế và xây dựng hầm Chương i:thiết kế trắc dọc và trắc ngang i. Thiết kế trắc dọc,trắc ngang tuyến hầm. 1. Thiết kế trắc dọc tuyến hầm. a. các thông số tuyến hầm. Tuyến hầm đi qua hai điểm Avà B xuyên qua 1ngọn núi gồm 2 lớp địa chất ,lớp 1 là lớp đá Granít và lớp 2 là lớp đá Alevrôlít tương đối dày.Khoảng cách giữa A-B là 270m,điểm A có cao độ tự nhiên là 10m,điểm B có cao độ tự nhiên là 15m. b. thiết kế trắc dọc. Tuyến hầm là hầm đường ôtô ,hầm coa chiều dài 270m(<400m) do đó hầm được thiết kế thông gió tự nhiên . Chênh cao tự nhiên giữa A-B là 5m độ dốc dọc tự nhiên là 18,52% . Theo quy định đối với đường ôtô thì độ dốc dọc tối thiểu và độ dốc dọc lớn nhất là (thường 3,5%). Vậy ta thiết kế dốc dọc của tuyến hầm là . 2. Thiết kế tắc ngang tuyến hầm. a. Thiết kế khuôn trong vỏ hầm . Khi chọn khuôn trong của vỏ hầm tuân thủ một số nguyên tắc sau: Hình dạng trục vòm phải trơn tru, liên tục vì trục vòm gấp khúc sẽ làm cho đờng cong áp lực và trục kết cấu tách ra bất lợi. - Tường thẳng nói chung có chiều dày không đổi. Trong trường hợp hầm để hạn chế độ lún có thể mở rộng móng tường. - Về quan đểm thi công khuôn trong vỏ hầm phả chọn đối xứng. Đều này áp dụng cho cả những trờng hợp hầm chịu áp lực xiên lệch, nằm trên sườn núi. - Chọn khuôn trong vỏ hầm phả có một cự ly an toàn. Cự ly này tuỳ loạ đạ tầng có thể chọn từ 15-20cm. Khuôn trong của vỏ hầm có thể đợc thiết kế theo nhiều phơng pháp khác nhau. Với hầm tường cong (f ≤ 3 ) ta sử dụng phơng pháp thiết kế ba tâm, với hầm tuờng thẳng sử dụng phương pháp một tâm. Chi tiết được thể hiện trên bản vẽ. b. Thiết kế khuôn ngoài vỏ hầm Khuôn ngoài vỏ hầm được thiết kế có thể 1,3 hoặc 5 tâm như khuôn trong. Thông thường vỏ hầm được chọn sao cho đảm bảo chiều dày vỏ hầm(được chọn theo kinh nghiệm) tại vị trí đỉnh vòm tường và chân vòm ,đảm đúng hình dạng kết cấu của vỏ hầm va sao cho thiết kiệm được vật liệu nhất. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 5 Hệ số kiên cố của các lớp địa chất đều >2(lớp I đá Granít f=8, lớp II đá Alevrôlít f=2.5- 3)do đó dấy hầm không cần làm vòm ngược kết cấu phần mặt đường xe chạy và chân tường vỏ hầm có thể đặt trực tiếp lên nền đá. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 6 R400 R 64 0 R 520 125 157 2 0 7 2 0 1 8 0 2 0 6 0 1 5 0 5 0 6 6 8 6 7 1 6 700 205205 1110 3 0 0 R342 90 115 45 610 45 115 90 2% 2%2% 2% Mặt đường BTXM dày 20cm Lớp dưới BT dày 30cm Mác 100 Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 7 Chương II:tí nh toán kết cấu vỏ hầm i. Số liêụ tính toán. Ta tiến hành tính toán và thiết kế vỏ hầm cho lớp địa chất II - đá Alevrôlít - là lớp địa chất chiếm phần lớn trong khu vực địa chất tính toán thiết kế tuyến hầm đồng thời đây cũng là lớp địa chất kém nhất có hệ số kiên cố =2.5-3. Số liệu tính toán của lớp địa chất II. - Hệ số kiên cố : =2,5-3 .Tính toán lấy (thiên về an toàn). - Trọng lượng riêng := 2,2(T/m3) - Góc nội ma sát . - Hệ số kháng lực đàn hồi (nội suy theo bảng tra ): +Phạm vi tường : . +Phạm vi đáy : . - Hệ số ma sát : . Kích thước hầm . - Chiều cao hầm : H=716 (cm). - Chiều rộng hầm : (cm). - Chiều dày đỉnh tường : . - Chiều dày tường hầm: . - Chiều dày móng: . Bê tông vỏ hầm . - Cấp độ bền : Mac M200. - Cường độ chịu nén : . - Cường độ chịu kéo : . - Môđuyn đàn hồi : . - Trọng lượng riêng : . II. Nguyên lý tính toán. - Kết cấu vỏ hầm được tính toán trên 1 m dài dọc hầm. Theo phương ngang hầm ta chia vỏ hầm thành những đoạn có chiều dài bằng nhau. Kết cấu vỏ hầm chịu ALĐT thẳng đứng và áp lực đẩy ngang của khối đất đá, trọng lượng bản thân của kết cấu.Tại những khu vực kết cấu vở hầm biến dạng và có chuyển vị về phái địa tầng thì kết cấu chịu thêm tác dụng của kháng lực đàn hồi của đại chất xung quanh. - Việc tính toán nội lực kết cấu vỏ hầm được thực hiện bằng phần mền tính toán kết cấu Sap2000. Khi tính toán nội lực ta mô hình hóa kết cấu vỏ hầm như sau: Các đoạn vỏ hầm được chia đều như trên được thay thế bằng các thanh có điểm đầu và cuối là các điểm đầu và cuối của các đoạn chia như trên.Liên kết giữa các đoạn là liên kết ngàm cứng. Các thanh được mô hình hóa thây thế các đoạn vỏ hầm có đặc trưng vật liệu và Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 8 mặt cắt như của các đoạn vỏ hầm nghĩa là có chiều rộng 1 m dọc theo chiều dài hầm và có chiều dày bằng với chiều dày vỏ hầm tại các mặt cắt tượng ứng. - Tác dụng của kháng lực đàn hồi tại nhừng vùng kết cấu vỏ hầm có chuyển vị về phái đại tâng thay thế với các gối đàn hồi.Các gối đàn hồi này đặt tại vị trí của các nút chia đốt vỏ hầm . Các gối đàn hồi này có độ cứng D được tính oán như sau. Cá gối đàn hồi này có chiều dài là 1 m và kích thước mặt cắt có chiều dài bằng chiều của đôt vỏ hần tính toán(1m) chiều rang bằng tổng hai nủa chiều dài của 2 thanh vỏ đốt hầm lliền kề Mô đuyn đàn hồi của địa tầng :E=K. Trong đó : +K: Hệ số kháng lực đàn hồi(lấy như trên). +Si:là chiều dài của vở hầm mà gối đàn hồi thay thế, lấy bằng tổng của hai nửa chiều dài đoạn vỏ hầm ở hai bên của nút chia đốt vở hầm tương ứng. +b: Là chiều dài của đốt vỏ hầm(b=1m). - Ta tính toán nội lực vỏ hầm theo phương pháp đúng dần bằng cách bân đầu ở tất các nút đều có các gối đần hồi và tính toán nội lực.Sau khi tính toán nội lực thì các gối đần hồi mà có phản lực gối âm thì ta thay thế bàng các gối hần hồi có độ cúng bàng không và tính toán lại cho tới khi tất cả các gối đàn hồi đều có phản lực gối dương thi thôi. - Tại vị trí chân vòm thì ta mô hình hóa điều kiện biên như một ngàn đàn hồi( vị trí chân vòn chỉ có chuyển vị lún và xoay tại chỗ mà không có chuyển vị ngang).Độ cứng của ngàm đàn hồi tại vị trí chân vòm xác định như sau. Trong đó: +Ko: Là hệ ssos kháng đàn hồi của địa tầng tại chân vòm. +Ja:Là mô men quán tính của tiết diện chân vòm: III. tính toán vỏ hầm . 1. Tính toán chia đốt vỏ hầm . Như đã nói ở trên mỗi nửa vỏ hầm được chia thành 20 đốt .Công việc tính toán chia đốt được thực hiện trên Autocard. Chiều dài một nửa trục vỏ hầm là . . Chiều dài mỗi đốt hầm sẽ là: Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 9 Sau khi tiến hành tính toán chia đốt vỏ hầm trên Autocard ta được kết quả như sau. Sơ đồ chia đốt một nửa vỏ hầm . 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 2120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Bảng số liệu các đốt vỏ hầm. Tiết diện X(mm) Y(mm) (do) (rad) Đốt Chiều dài đốt d(m) 1 0 0 90 1.5708 - 2 0 52.5 90 1.5708 1 524.89 3 0 105 90 1.5708 2 524.89 4 0 157.5 90 1.5708 3 524.89 5 0 210 90 1.5708 4 524.89 6 0 262.5 90 1.5708 5 524.89 7 2 214.8 81.353 1.419881 6 524.89 8 13.5 366 73.275 1.278893 7 524.89 9 32.1 415 65.189 1.137765 8 524.89 10 57.4 461 57.121 0.996952 9 524.89 11 88.9 502.9 49.044 0.855981 10 524.89 12 125.9 540.1 41.559 0.725343 11 524.89 13 166.7 573.1 36.364 0.634673 12 524.89 14 210.3 602.2 31.169 0.544003 13 524.89 Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 10 15 256.4 627.3 25.974 0.453333 14 524.89 16 304.6 648.1 20.779 0.362663 15 524.89 17 354.5 664.5 15.584 0.271993 16 524.89 18 405.6 676.3 10.39 0.18134 17 524.89 19 457.6 383.4 5.195 0.09067 18 524.89 20 510 685.8 0 0 19 524.89 Bảng tính toán độ cứng của các gối đàn hồi: Tiết diện Đốt Chiều dài đốt d(m) K(T/m2) D(Độcứng của gối) 1 - 3.00E+04 1.58E+06 2 1 52.5 3.00E+04 1.58E+06 3 2 52.5 3.00E+04 1.58E+06 4 3 52.5 3.00E+04 1.58E+06 5 4 52.5 3.00E+04 1.58E+06 6 5 52.5 3.00E+04 1.58E+06 7 6 52.5 3.00E+04 1.58E+06 8 7 52.5 3.00E+04 1.58E+06 9 8 52.5 3.00E+04 1.58E+06 10 9 52.5 3.00E+04 1.58E+06 11 10 52.5 3.00E+04 1.58E+06 12 11 52.5 3.00E+04 1.58E+06 13 12 52.5 3.00E+04 1.58E+06 14 13 52.5 3.00E+04 1.58E+06 15 14 52.5 3.00E+04 1.58E+06 16 15 52.5 3.00E+04 1.58E+06 17 16 52.5 3.00E+04 1.58E+06 18 17 52.5 3.00E+04 1.58E+06 19 18 52.5 3.00E+04 1.58E+06 20 19 52.5 3.00E+04 1.58E+06 Chõn vũm 20 52.5 4.00E+04 2.43E+03 2. Xác định tảI trọng. a. ALĐT thẳng đứng. - Chiều cao vòm áp lực. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 11 Ta có sơ đồ vòm áp lực như sau. h = 2 .7 7 1 5 (m ) 10°54'0" 2b=11.1 2b1=13.86 - áp lực địa tầng thẳng đứng tiêu chuẩn là. - áp lực địa tầng thẳng đứng tính toán là . b. áp lực ngang địa tầng (xác định theo công thức Cu-Klông). - Hệ số áp lực ngang. - áp lực địa tầng nằm ngang. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 12 - áp lực ngang tại đáy móng. Ap lực ngang của địa tầng phân bố dạng bậc nhất tác dụng lên kết cấu vỏ hầm .Để đơn giản cho tính toán quy về dạng phân bố đều vói trị số bằng trung bình cộng của áp lực ngang tại đỉnh vòm và chân vòm. Ta Đđợc như sau. Sơ đồ xác định ALĐT thẳng đứng lên vỏ hầm. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 13 A l đ t n n := 0 ,6 4 2 (t /m ) Alđttđ:=8,89(t/m) c. TảI trọng do trọng lượng vỏ hầm. Trọng lượng của kết cấu vỏ hầm xác định theo kích thước của vỏ hầm và trọng lượng riêng của vật liệu bê tông vỏ hầm. TảI trọng do trọng lượng bản thân kết cấu vỏ hầm được khai báo va tính toán bằng phần mềm Sap2000. 3. tính toán vỏ hầm . Việc tính toán nội lực kết cấu vỏ hầm được thục hiện trong phần mềm Sap 2000.Việc tính toán nội lực trong phần mền bao gồm các công việc và trình tự như sau. - Khai báo và định nghĩa vật liệu dùng trong kết cấu. - Khai báo và định nghĩa các loại mặt cát dùng trong phân tích và tính toán kết cấu bao gồm cả việc kháI báo và định nghĩa các tiết diện có mặt cắt thayđổi.Vì vỏ hầm có Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 14 chiều dày thay đổi và khi tính toán ta chia vỏ hầm ra thành các đoạn nhỏ nhu đã trình bày trong nguyên lý tính toán vỏ hầm bên trên. - Tiến hành mô hình hóa kết cấu vỏ hầm trong phần mềm Sap 2000 bao gồm; +Nhập các phần tử của kết cấu vỏ hầm và Sap 2000 từ AotuCad. +Tiến hành khai báo và gán các mạt cắt vào các phần tử . +Tiến hành đặt tên cho các phần tử vỏ(các thanh vỏ hầm)và các gối đàn hồi - Định nghĩa các điều kiện biên bao gồm khai báo các gối dàn hồi và các thanh liên kết hai đầu khớp - Tiến hành mô hình hóa các loại tỉa trọng tác dung kên két cấu vỏ hầm bao gồm: +Khai báo các loại tảI trọng(tảI trọng bản thân ,áp lực địa tầng thẳng đứng, áp lực đại tầng nằm ngang).Và khai báo các tổ họp tảI trọng dung trong tính toán. +Định nghĩa các loại tảI trọng tác dụng lên kết cấu. - Tiến hành kiểm tra lại qua trình mô hình hóa trước khí chạy chương trình. - Tiến hành chạy chường trình và kiểm tra kết qủa tính toán,thục hiện công tác lặp thay đổi các điều kiện biên cho phù hợp vói dạng làm việc thực tế cho đén khi nhận được kết quả vói độ chính xác mong muốn. - Tiến hành xuất các kết quả nội lực trong kết cấu(biểu đồ momen, lực dọc và các kết quả khác) a. Tiến hành khai báo và định nghĩa các loại vật liệu dùng trong tính toán. Trong quá trình mô hình hóa và tính toán ta sử dụng 3 loại vật liệu chính là: - Vật liệu bê tông làm vỏ hầm .Bê tông vỏ hầm có cá tính chất chính sau: Be tông mác M200 có Cường dộ chịu nén: Rn=9(MPa)=90(KG/cm2). Cường dộ chịu kéo :Rk=0.75(MP)=7.5 (KG/cm2). Mô duyn đàn hồi:Ec=2,4. (T/m2). Hệ số giãn nở vì nhiệt là: =0.2. Trọng lượng riêng c=2.4(T/m3). Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 15 - Vật liệu của các gối đàn hồi chịu nén có.: Trọng lượng riêng  = 0(T/m3). Mô duyn đàn hồi: E=K=3. (t/m2). Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 16 - Vật liệu của các gối đàn hồi chịu kéo có.: Trọng lượng riêng  = 0(T/m3). Mô duyn đàn hồi rất nhỏ lấy bằng: E=1(T/m2). Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 17 b. Tiến hành khai báo và định nghĩa các loại mặt cắt dung trong tính toán. - Vỏ hầm đựơc chia thành 38 đoạn nhỏ vói các mặt cắt tại các vị trí như sau.Vỡ vỏ hầm đụi xỳng nờn ta khai bỏo cỏc mặt cắt như sau Tiết diện Mặt cắt Đốt Chiều dài đốt d(m) t3(m) t2(m) 1 Chõn vũm - 1 0.9 2 Chõn vũm 1 0.525 1 0.9 3 Chõn vũm 2 0.525 1 0.9 4 Chõn vũm 3 0.525 1 0.9 5 Chõn vũm 4 0.525 1 0.9 6 Chõn vũm 5 0.525 1 0.9 7 MC1 6 0.525 1 0.891 8 MC2 7 0.525 1 0.874 Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 18 9 MC3 8 0.525 1 0.85 10 MC4 9 0.525 1 0.822 11 MC5 10 0.525 1 0.789 12 MC6 11 0.525 1 0.752 13 MC7 12 0.525 1 0.718 14 MC8 13 0.525 1 0.687 15 MC9 14 0.525 1 0.661 16 MC10 15 0.525 1 0.639 17 MC11 16 0.525 1 0.622 18 MC12 17 0.525 1 0.61 19 MC13 18 0.525 1 0.602 20 Đỉnh vũm 19 0.525 1 0.6 Gối nộn Gối nộn 1 1 0.525 Gúi kộo Gúi kộo 1 1 0.525 - Ta khai bao các mặt cắt có tiết đổi thay đổi cho các đoạn vỏ hầm (thanh)trong phạm vi vỏ hầm có tiết diện thay đổi. Như sau Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 19 Tiết diện Mặt cắt thay đổi Tờn MC đầu MC cuối 6 T1 Chõn vũm MC1 7 T2 MC1 MC2 8 T3 MC2 MC3 9 T4 MC3 MC4 10 T5 MC4 MC5 11 T6 MC5 MC6 12 T7 MC6 MC7 13 T8 MC7 MC8 14 T9 MC8 MC9 15 T10 MC9 MC10 16 T11 MC10 MC11 17 T12 MC11 MC12 18 T13 MC12 MC13 19 T14 MC13 Đỉnh vũm 20 T15 Đỉnh vũm MC13 21 T16 MC13 MC12 22 T17 MC12 MC11 23 T18 MC11 MC10 24 T19 MC10 MC9 25 T20 MC9 MC8 26 T21 MC8 MC7 27 T22 MC7 MC6 Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 20 28 T23 MC6 MC5 29 T24 MC5 MC4 30 T25 MC4 MC3 31 T26 MC3 MC2 32 T27 MC2 MC1 33 T28 MC1 Chõn vũm c. Tiến hành mô hình hóa kết cấu vỏ hầm . Sau khi đã có mô hình kết cấu vỏ hầm nhập vào từ Auto CAD ta tiến hành gán các mặt cắt có tiết diện không đổi và thay đổi đồng thời tiến hành đặt tên cho các thanh vỏ hầm nhu sau. Tờn thanh Tiết diện Mặt cắt thay đổi Đầu Cuối Tờn MC đầu MC cuối PT1 1 2 Chõn vũm Chõn vũm PT2 2 3 Chõn vũm Chõn vũm PT3 3 4 Chõn vũm Chõn vũm PT4 4 5 Chõn vũm Chõn vũm PT5 5 6 Chõn vũm Chõn vũm PT6 6 7 T1 Chõn vũm MC1 PT7 7 8 T2 MC1 MC2 PT8 8 9 T3 MC2 0 PT9 9 10 T4 MC3 0 PT10 10 11 T5 MC4 0 PT11 11 12 T6 MC5 0 PT12 12 13 T7 MC6 0 PT13 13 14 T8 MC7 0 PT14 14 15 T9 MC8 0 PT15 15 16 T10 MC9 0 PT16 16 17 T11 MC10 0 PT17 17 18 T12 MC11 0 PT18 18 19 T13 MC12 0 PT19 19 20 T14 MC13 0 PT20 20 21 T15 0 MC13 PT21 21 22 T16 MC13 MC12 PT22 22 23 T17 MC12 MC11 PT23 23 24 T18 MC11 MC10 PT24 24 25 T19 MC10 MC9 PT25 25 26 T20 MC9 MC8 PT26 26 27 T21 MC8 MC7 PT27 27 28 T22 MC7 MC6 PT28 28 29 T23 MC6 MC5 PT29 29 30 T24 MC5 MC4 PT30 30 31 T25 MC4 MC3 Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 21 PT31 31 32 T26 MC3 MC2 PT32 32 33 T27 MC2 MC1 PT33 33 34 T28 MC1 Chõn vũm PT34 34 35 Chõn vũm Chõn vũm PT35 35 36 Chõn vũm Chõn vũm PT36 36 37 Chõn vũm Chõn vũm PT37 37 38 Chõn vũm Chõn vũm PT38 38 39 Chõn vũm Chõn vũm d. Tiến hành khai bao các điều kiện. Khai báo và địnhnghĩa các điều kiện biên bao gồm. - Khai báo các gối dần hồi tại vị trí chân vòm với các thông số sau: +Mô duyn đàn hồi của vật liệu nền tại chân vòn theo phương thẳng đứnglà +Mô duyn đàn hồi của vật liệu nền tại chân vòn theo phương thẳng ngang là +Mô duyn đàn hồi của vạt liệu nền tại chân vòn theo chống xoay là :à Kết quả khai báo gối đàn hồi tại chân vòn như sau: Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 22 Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 23 - Liên kết tại vị trí đầu thanh thay thế cho tác dụng của địa tầng là liên két gối di động do đó khi khai báo điều kiện biên tại các nút này ta chi giữ lại thành phần lực theo phương dọc truc còn lại ta giả phóng hết 2 thành phàn còn lai. Kết quả khai báo các goi di đọng tại các thanh như sau. - Giải phóng liên kết đầu còn lại của các thanh thay thế cho kháng lực đàn hồi đua các thanh này về thanh 2 đầu khớp >kết quả ta được như sau: Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 24 e. Tiến hành khai bao các loại tảI trọng. - Ta tiến hành định nghĩa các loại tải trọng: +Dead: là tảI trọng bản thân kết cấu vỏ hầm. +ALTD: Là áp lực địa tầng thẳng đứng. +ALN: Là áp lực địa tầng nằm ngang. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 25 - Khai báo các loại tổ hợp trọng. +TTCD1: Là tổ hợp tải trọng theo trang TTGHCĐI. Trong tổ hợp này ta lấy hệ hệ số tải trọng cho Dead là =1.2 còn ALTD và ALN là =1 +TTSD: Là tổ hợp tải trọng theo trang TTGHSD. Trong tổ hợp này ta lấy hệ hệ số tảitrọng cho Dead là =1 còn ALTDlà =0.6667 và ALN là =0.8333 - Tiến hành định nghĩa các loại trọng. +Tải trọng thảng đứng thì kháI báo hệ số trọng lượng tác dụng là :-1.Sau khi khai báo tảI trọng bản thân ta được kết quả như sau. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 26 + Tải trọng thẳng đứng(ALTD) tác dụng lên các thanh nằm trong pham vi phần vòm cong của vỏ hầm với cường độ là :-9.146(T/m). Sau khi khai khai báo tải trọng ALTD ta được kết quả như sau. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 27 +Tải trọng nằm ngang(ALN) tác dụng lên các thanh nằm trong pham vi 1/2 vỏ hầm bên trái với cường độ là :0.6(T/m) và lên các thanh nằm trong pham vi 1/2 vỏ hầm bên phải với cường độ là :-0.6(T/m). Sau khi khai khai báo tải trọng ALN ta được kết quả như sau. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 28 f. Tiến hành chạy chương trình . Sau khi đã hoàn thành tất cả các công việc khai báo ,mô hình hõa kết cấu ta tiến hành chạy chương trình tính toán và kiển tra kết quả tính toán nội lực. Sau khi chạy lần thứ nhất kiểm tra xem ở nhúng khu vịc vỏ hầm có biến dạng về phía địa tầng thì thay thê các gối nến tại đó bằng các gối kéo.Ta tiến hành lặp cho tới khi kết quả nội lực và biến dạng của kết cấu vỏ hầm là không đổi hoặc khác nhau không đáng kể thì dừng lại. Sau hi đã chạy chương trình và tiến hành chạy lặp đén kết quả ta có được kết quả như sau. Sơ đồ tính toán kết câu vỏ hầm chọn làm tính toán thiết kế. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 29 Sơ đồ các loại mặt cắt trong các phân tử chọn làm tính toán thiết kế. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 30 Biểu đồ momen uốn trong kết cấu vỏ hầm ở TTGHCĐI. Biểu đồ lục dọc trong hầm ở TTGHCĐI. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 31 4. Kiểm tra khả năng chịu lực của kết cấu vỏ hầm. Khi kiểm tra khả năng chịu lực của kết cấu vỏ hầm ta tiến hành kiểm tra theo 2 trường hợp là tiết diện của kết cấu vỏ hầm chịu nén lệch tâm bé và nén lệch tâm lớn. - Nếu tiết diện chịu nén lệch tâm bé (độ lệch tâm e=M/n <0,225.d) thì tiết diện hầm được kiểm tra theo công thức . - Nếu tiết diện chịu nén lệch tâm lớn (độ lệch tâm e=M/n .0,225.d) thì tiết diện hầm được kiểm tra theo công thức. Trong đó : + Là lực nén của tiết diện kiểm tra. + Là lực nén giới hạn cuat tiết diện (khả năng chịu nén của tiết diện) +m: Là hệ số điều kiện làm việc (kể tới sự sai lệch của sơ đồ làm việc ). Lấy m=0,9. + :Cường độ chịu nén của bê tông vỏ hầm . + : Cường độ chịu kéo của bê tông vỏ hầm. + b: Là chiều rộng tính toán của đôt vỏ hầm (b=1m) +d: Chiều dày tiết diện vỏ hầm kiểm tra. +e: Độ lệch tâm của tiết diện vỏ hầm . +1,75: Là hệ số xét đến tăng khả năng chịu lực do biến dạng dẻo. Sau khi tính toán ta có bảng sau. Tiết diện M(Tm) N(T) e(m) d(m) 0,225d (m) Kiểu lệch tõm Rn (T/m2) Rk (T/m2) m Ngh (T) 1 -0.700 -92.163 0.0076 0.9 0.2025 Nhỏ 900 75 0.9 716.91 Đạt 2 -1.569 -90.760 0.0173 0.9 0.2025 Nhỏ 900 75 0.9 702.03 Đạt 3 -2.263 -89.358 0.0253 0.9 0.2025 Nhỏ 900 75 0.9 690.16 Đạt 4 -2.782 -87.955 0.0316 0.9 0.2025 Nhỏ 900 75 0.9 681.13 Đạt 5 0.434 -86.553 0.0050 0.9 0.2025 Nhỏ 900 75 0.9 720.96 Đạt 6 8.849 -85.751 0.1032 0.9 0.2025 Nhỏ 900 75 0.9 593.01 Đạt 7 22.962 -82.242 0.2792 0.891 0.2005 Lớn 900 75 0.9 119.59 Đạt 8 31.663 -77.698 0.4075 0.874 0.1967 Lớn 900 75 0.9 57.43 Khụng Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 32 9 35.159 -72.137 0.4874 0.85 0.1913 Lớn 900 75 0.9 41.14 Khụng 10 34.307 -65.929 0.5204 0.822 0.1850 Lớn 900 75 0.9 34.70 Khụng 11 29.984 -59.435 0.5045 0.789 0.1775 Lớn 900 75 0.9 32.86 Khụng 12 23.053 -53.450 0.4313 0.752 0.1692 Lớn 900 75 0.9 36.39 Khụng 13 15.034 -48.403 0.3106 0.718 0.1616 Lớn 900 75 0.9 53.15 Đạt 14 7.240 -43.925 0.1648 0.678 0.1526 Lớn 900 75 0.9 174.60 Đạt 15 0.038 -40.094 0.0010 0.661 0.1487 Nhỏ 900 75 0.9 533.86 Đạt 16 -6.260 -36.969 0.1693 0.639 0.1438 Lớn 900 75 0.9 127.95 Đạt 17 -11.402 -34.600 0.3295 0.622 0.1400 Lớn 900 75 0.9 33.72 Khụng 18 -15.195 -33.021 0.4602 0.61 0.1373 Lớn 900 75 0.9 20.43 Khụng 19 -17.511 -32.253 0.5429 0.602 0.1355 Lớn 900 75 0.9 16.12 Khụng 20 -18.286 -32.303 0.5661 0.6 0.1350 Lớn 900 75 0.9 15.21 Khụng Từ kết quả của bảng kiểm toỏn tiết diện ta thấy tiết diện vỏ hầm dó thiết kế cú cỏc tiết điện khụng đảm bảo khả năng chịu lực do đú ta phải cú cỏc biện phỏp điều chỉnh thiết kế để cỏc tiết diện vỏ hầm đủ khả năng chịu lực . - Trong thực tế thiết kế và thi cụng xõy dụng hầm cú một số cỏc biện phỏp chớnh sau. +Biện phỏp thứ nhất: Là tăng khả năng chịu của tiết diện bằng cỏch tăng cường đọ chịu nộn và chịu kộo của bờ tong lờn hay núi cỏch khỏc ta tăng mỏc bờ tụng lờn. +Biện phỏp thứ hai:Tăng chiều dày của kết kết cấu vỏ hầm lờn để giảm độ lẹch tõm do mụ men uốn gõy ra. +Biện phỏp thứ ba :Là ta tiến hành thiết kế lại khuụn trong và khuụn ngoài cho kết cấu vỏ hầm. +Biện phỏp thứ tư : Là ta tiến hành đặt cụt thộp vào khu vực cú cỏc tiết diện chịu lệch tõm lớn do mụ men uốn và khi đú ta tớnh toỏn cỏc tiết tiết diện vỏ hầm là một kết cấu bờ tụng cốt thộp chịu uốn chứ khụng tớnh toỏn kiểm tra tiến diện theo tiết diờn chịu nến lệch tõm nữa - Nhận xột cỏc phương ỏn điều chỉnh thiết kế: +Với phương ỏn 1 là phương ỏn tăng mỏc bờ tụng: Ta thấy kết cấu vỏ hầm chỉ cú một số cỏc tiết diện chịu lệch tõm lớn là khụng đẩm bảo khả năng chịu lực cũn cỏc tiết diện cũn lại thỡ đảm bảo khả năng chịu lục nờn khi ta tiến hành tăng tăng khả nawgn chịu lực của vật liệu vỏ hầm (tăng Mỏc bờ tụng vỏ hầm) sẽ gõy lóng phớ và tốn kếm vật liệu .Cho thấy phương ỏn này khụng hiệu quả kinh thế khụng cao. + Với phương ỏn 2 là phương ỏn tăng chiều dày của kết cấu vỏ hầm: Kết cấu vỏ hầm chỉ cú một số cỏc tiết diện chịu lệch tõm lớn là khụng đẩm bảo khả năng chịu lực cũn cỏc tiết diện cũn lại thỡ đảm bảo khả năng chịu lục .Khi ta tiến hành tằn chiều dày vỏ hầm dón tới phải tăng khối lượng bờ tụng vỏ hầm lờn nhiều đồng thời vúi đú là tăng tải trọng bản than kết cấu nờn khả nawgn cải thiện độ lẹch tõm là khụng lún .Mặt khỏc Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 33 khi tăng chiều dày vỏ hầm sẽ dẫn tới tăng diện tớch hang đào làm tăng khối lượng cụng tỏc đào phỏ xỳc bốc vận chuyển đất đỏ .Cho thấy phương ỏn làm tăng khối lượn vật liệu và khối lượng cụng tỏc đào phỏ xỳc bốc gõy lóng phớ khụng cần thiết nhiều và hiệu quả tăng khả năng chịu lục của tiết diện khụng cao . + Với phương ỏn 3 là phương ỏn tăng tiến hành tớnh toỏn thiết kế lại khuụn trong và khuụn ngoài kết cấu vỏ hầm: Ta thấy phương ỏn này làm phức tạp cho cụng tỏc thiết kế làm thay đổi mặt cắt ngang kết cấu vỏ hầm và cũng dẫn tới cú khả năng sẽ làm tăng tiết diện hang đào .Ta thấy phương ỏn này cú tớnh khả thi cũn khụng cao. +Ta thấy với phương ỏn thứ 4: Đú là tiến hành bố trớ cốt thếp tại khu vực kết cấu vỏ hầm cú đọ lệch tõm lớn và khụng đảm bảo chịu lực.Với cỏc khu vực khụng đảm bảo chịu lực ta chỉ cần tiến hành bố trớ cốt thộp và tớnh toỏn kiểm tra tiết diện như tiết diện của kết cấu bờ tụng cốt thộp bỡnh thường .Ta thấy phương ỏn này khỏ tiết kiệm vất liệu, và tớnh toỏn cũng khỏ đơn giản khụng mỏy phức tạp,khối lượng vật liệu bờ tụng vỏ hầm khụng thay dổi nhiều và quan trọng nhất là mặt cắt ngang hầm đó chon thiết kế tớnh toỏn khụng bị thay đổi gi cả. Vậy kiến nghị đề xuất biện phỏp thiết kế cho cỏc mặt cắt cú độ lệch tõm lớn khụng đảm bảo khả năng chịu lực là tiến hành bố trớ cốt thộp tại khu vực mà cỏc tiết diện khụng đảm bảo khả năng chịu lực do cú độ lệch tõm lớn và tớnh toỏn kiển tra khả năng chịu lực của mặt cắt là mặt cắt của kết cấu bờ tụng cốt . Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 34 Phần iii:tổ chức thi công hầm i. Chọn phương án thi công hầm. Chọn phương pháp thi công hầm là một khâu quan trọng trong thiết kế và xây dựng hầm, quyết định các biện pháp kĩ thuật thi công có ảnh hưởng rất lớn đến tiến độ công trình, thời hạn thi công và giá thành công trình. Dựa vào đặc điểm địa chất của tuyến hầm là:Hầm tương đối ngắn có L=270 m gồm 2 lớp địa chất như sau: +Lớp 1 dài 23 (Đá Granít f=8). +Lớp 2 dài 247 m (Đá Alevrôlít f = 2,5-3).Lấy f=2,5 trong tính toán thiết kế. Vậy ta đề xuất phương pháp thi công như sau: +Lớp đá Granít (23 m) ta áp dụng phương pháp đào toàn tiết diện kết hợpvới neo ,với chiều dài đoạn thi công là 16.25 m. + Lớp đá Alevrôlít (247m,f=2,5) ta áp dụng phương pháp đào bậc thang trên. Sử dụng neo và bê tông phun đẻ gia cố và chống tạm, với chiều dài đoạn thi công là 241.8m. ii. Thiết kế khoan nổ mìn. 1. Xác định tiết diện tính toán khoan nổ mìn. Như trên ta đã kiến nghị biện pháp dào hang đó và biện pháo đào bậc thang trên.Toàn bộ tiết diện hang đào có chiều rộng là 11,1 m ,và chiều cao tiết diện hang đào là 7,16 m do đó ta kiến nghị chọn: - Chiều cao của bậc thang đào dưới là:3m . - Chiều cao của bậc thang đào trên là :4,16m Với chiều cao của bậc thang trên và duois như trên thì ta thấy diện tích tiết diện hang đào của bậc thang trên và đướ là xấp xỉ nhau .Ta có sơ đồ tiết diện hang đào bạc thang như sau. Ta tiến hành tính toán thiết kế khoan nổ mìn cho tiết diện của phần gương đào của bậc thang trên.Phần hang đào tính toám khoan nổ mìn là phần bên trên không gạch chéo trong hình dưới. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 35 bậc thang dưới S=33,3(m2) bậc thang trên S=35,3465(m2) 4 1 6 3 0 0 7 1 6 1110 2. Kiến nghị lựa chọn thiết bi thi công . Tiết diện phần bậc thang trên có chiều rộng yêu cầu là 11,1m, chiều cao yêu cầu là 4,16m do đó kiến nghị thiết bị thi công khoan nổ mìn là: - Khoan gương bằng 1 máy khoan hầm Boomer 322(do hãng Alascopco của Thuỵ Điển sản xuất) có bố trí 2 mô đun khoan .Đồng thời kiến nghị chọn 2 búa khoan neo là búa khoan hơi ép giá đỡ co rút do Liên Xô sản xuất. - Và vận chuyển bằng ô tô. - Xúc bốc bằng máy xúc dạng b không gầu dạng tay vơ do Liên Xô xản xuất . 3. Bước đào và chiều sâu khoan nổ mìn. Chiều sâu khoan lỗ mìn được xác định trên các cơ sở là : Điều kiện ổn định của nóc hang đào,thời gian của chu kì thi công,năng lực của thiết bị khoan . - Theo năng lực của máy khoan ( máy Boomer 322) thì chiều sâu khoan ngập cần của m,áy khoan là - Theo điều kiện ổn định của nóc hang đào thì với hệ số kiên cố của đá là ta có giá trị bước đào là m .Hệ số sử dụng lỗ mìn =0,9 thì chiều sâu khoan lỗ mìn là - Khi thi công dùng máy khoan Boomer 352 là loại máy khoan nặng (máy có tổng trọng lượng là 27tấn) và tiến hành xúc bốc là bằng cơ giới ,tứ thực tế thi công hầm thì với điều kiện này thì chiều sâu lỗ khoan hợp lí là . Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 36 Vậy sơ bộ ta kiến nghị chọn chiều sâu khoan của lỗ mìn là . 4. Phương pháp nổ mìn. - Thi công khoan nổ mìn theo phương pháp nổ mìn tạo biên vi sai sử dụng kíp nổ điện . Bước đào là. - Sử dụng dạng đột phá và nêm đứng .Có diện tích thiết kế của hang là . Có và do đó số lượng lỗ mìn đột phá là 4- 6 lỗ.Kiến nghị chọn số lượng lỗ mìn đột phá là 6 lỗ. - Đồng thời từ f=2,5 tra bảng ta được khoảng cách các lỗ đột phá theo phương đứng là: . - Các lỗ đột phá khoan sâu hơn mặt phẳng các lỗ mìn phá,biên và đáy 1 khoảng là(0,1- 0.15)l0 : 25(cm)=0,25(m). - Chọn khoảng cách các lỗ đột phá tại đáy các lỗ mìn là:20 cm=0,2m. - Chọn góc nghiêng cúa các lỗ đột phá là: .Từ đó ta có được khoảng cách các lỗ đột phá trên gương đào là . - Chiều dài lỗ đột pha có tính tới góc nhgiêng: 5. tính toán và bố trí lỗ mìn trên gương đào. Gương đào tính toán: 4 1 6 1110 bậc thang trên S=35,3465(m2) Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 37 a. tính toán số lượng lỗ mìn. - Nổ mìn tạo biên nên số lượng lỗ mìn cần thiết được xác định như sau. Trong đó: :là chu vi hang đào theo đường biên thiết kế không kể đáy( P0= 15,14 m). : Khoảng cách giữa các lỗ mìn biên, với đá toàn khối có f =2,5 chọn m. : Chiều rộng đáy hang đào, =11,1 m. : Khoảng cách giữa các lỗ mìn đáy, chọn : Là diện tích nhân trong tiết diện ngang của hang đào được xác định thông qua giá trị đường kháng nhỏ nhất của lỗ mìn biên Với m :Là hệ số phụ thuộc là hệ số kiên cố(f=2.5 đá là đá mềm) nên m=0,8-0,9 Lấy m=0,9 ta được . Chọn và các lỗ đáy bố trí cách đáy hang 0,15(m).Ta được . 1 5 15 đường bố trí lỗ mìn đáy đường bố trí lỗ mìn biên S'=14,835(m2) W b = 7 5 Wb=75 1 5 15 +d: Là đường kính của thỏi thuốc nổ( d =36 mm = 3,6 (cm)). Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 38 : Là lượng tiêu hao thuốc nổ đơn vị xác định cho loại thuốc nổ Amônit N0 6 .Tra bảng ta được.(vì diện tích hang Đào xấp xỉ 35,3465m2 nên =1). : Hệ số lấp đầy lỗ mìn( tra bảng theo hệ số kiên cố f=2,5) ta được : Là độ chặt của thuốc nổ ,xác định với Amônít . : Là hệ số làm chặt trong quá trình nạp ,với Amônit bánh . Do đó số lượng lỗ mìn ở gương là. - Trong điều kiện địa chất: f=2,5 ta có thể chọn khoảng cách từ hàng lỗ mìn biên tới hàng lỗ mìn phá liền kề như sau: - Khoảng cách giữa các hàng lỗ mìn phá : Trong đó K1 và W là các hệ số xác định theo bảng chon được là: +K2 = 1. + W=1,2(m). - Khoảng cách giữa các lỗ mìn phá trong một hàng: Trong đó K1 và W là các hệ số xác định theo bảng chon được là: +K2 = 1. + W=1,2(m). - Từ số lượng lỗ mìn tính được và thực tế bố trí trên gương đào ta bố trí như sau . + 4 lỗ mìn đột phá cách nhau a=0.6m,b=1,7 m. +15 lỗ mìn phá (có đường khán W=1,2 m). Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 39 +23 lỗ mìn biên các lỗ cách nhau 0,65 m. + 11 lỗ mìn đáy các lỗ cách nhau 0,9 m. Vậy tổng số lượng lỗ mìn bố trí là :53 lỗ Sơ đồ bố trí lỗ mìn như sau. 15 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 88 5 5 5 5 9696 6 0 3 5 1 5 1 5 1 2 4 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 19 18 17 16 15 14 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 42 41 40 39 38 37 36 35 34 3332 31 4344454647484950515253 sơ đồ bố trí lỗ mìn bậc thang trên 15 1 2 0 120 170 88 bậc thang dưới S=33,3(m2) b. tính toán xác định lượng tiêu hao thuốc nổ. - Từ lượng tiêu hao thuốc nổ đơn vị ta sơ bộ xác định khối lượng thuốc nổ cho một chu kì đào là. - Với các lỗ mìn biên dùng kết cấu nạp cách đoạn gồm 6 thỏi thuốc nổ Amônit N0 20 đường kính nhỏ (trọng lượng 5x100=500 g) và hai thỏi thuốc nổ Amônit N0 6 đường kính 3,6cm (trọng lượng 2x200=400 g) ở đáy . Do đó trọng lượng thuốc nổ cho 1 lỗ mìn biên là 0,9Kg với mật độ 0,36Kg/m. - Tổng trọng lượng thuốc nổ cho 33 lỗ mìn biên là: Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 40 4 5 cấu tạo lỗ mìn biên 2500 1 2 3 5,64 Trong đó: +1: Là 2 thoải thuốc nổ Amonit N6. +2: Là thuốc nổ mồi. +3: Là thuốc nổ Amonit N20. +4: Là thanh nứa dùng để buộc các thoải thuốc nổ từ bên ngoài. +5:Là nút mìn phía đầu lỗ mìn(Là hỗn hợp cát và sét với tỷ lệ 1:3 ,độ ẩm từ 18%-20%) que nứa thành lỗ khoan dây điện thuốc nổ dây nổ - Lượng thuốc nổ trung bình cho một lỗ mìn loại khác là: - Lượng thuốc nổ cho một lỗ mìn đột phá lấy lớn hơn lỗ mìn phá 15% do đó lượng thuốc nổ cho 1 lỗ đột phá là: Vậy tổng trọng lượng thuốc nổ cho các lỗ mìn đột phá là: - Lượng thuốc nổ cho 1 lỗ mìn phá và lỗ mìn đáy là : - Tổng trọng lượng thuốc nổ cho các lỗ phá là : Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 41 - Tổng trọng lượng thuốc nổ cho các lỗ đáy là : Với trọng lượng một thỏi thuốc nổ là 0.2kg, ta tính được lượng thuốc nổ thực tế như sau: - Lỗ mìn phá: +Cho một lỗ mìn: 6thỏi Amonit No6, trọng lượng 6.0,2=1,2(kg). +Tổng lượng thuốc nổ: 1,2.15 = 18(kg). - Lỗ mìn đột phá: +Cho một lỗ mìn: 6 thỏi Amonit No1, trọng lượng 4.0,2=1,2(kg). +Tổng lượng thuốc nổ: 4.1,2=4,8(kg). - Lỗ mìn đáy: +Cho một lỗ mìn: 6 thỏi Amonit No1, trọng lượng 6.0.2=1,2(kg). +Tổng lượng thuốc nổ: 11.1,2=13,2(kg). Vậy tổng hợp lượng thuốc nổ cho 1 chu kỳ đào là : Trong đó bao gồm: +Amonit No1: 4,8+13.2=18 (kg)(cho lỗ đột phá và lỗ đáy). +Amonit No6: 1,2.15+2.0,2.23=27,2( kg)(cho lỗ phá). +Amonit No20: 0,5.23=11,5(kg)(cho lỗ mìn biên). Tất cả các thông số nổ mìn còn lại và đặc điểm của các lỗ mìn được đưa vào hai bảng dưới đây: Bảng 1: Bảng các chỉ tiêu cơ bản STT Chỉ tiêu Đơn vị đo Số lượng 1 Tiết diện gương m2 35.3465 2 Bước đào m 2.25 3 Thể tích đá nổ m3 79.5296 Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 42 4 Chiều sâu khoan m 2.5 5 Tổng chiều dài các lỗ khoan m 133.9 6 Hệ số sử dụng lỗ mìn 0,9 7 Số lỗ mìn Lỗ 53 8 Khối lượng thuốc nổ Kg 56.7 9 Số lượng kíp nổ điện Kíp 53 10 Chiều dài dây nổ cho các lỗ mìn tạo biên m 51.75 11 Lượng tiêu hao thuốc nổ đơn vị thực tế Kg/m3 0.713 12 Lượng tiêu hao kíp nổ đơn vị Kíp/m3 0.66644 13 Lượng tiêu hao dây nổ đơn vị m/m3 0.651 14 Chi phí mét khoan đơn vị m/m3 1.684 Bảng 2: Bảng đặc điểm các lỗ mìn STT Số thứ tự của lỗ mìn Mức độ vi chậm (miligiây) Chiều dài lỗ khoan (m) Số lượng lỗ(lỗ) Khối lượng thuốc nổ cho 1 lỗ (kg) Tổng khối lượng thuốc nổ (Kg) I 1-4 0 2.85 4 1.2 4.8 II 5-19 25 2,5 15 1.2 18 III 20-42 50 2,505 23 0.9 20.7 IV 43-53 75 2,5 11 1.2 13.2 iii. tính toán xúc bốc vận chuyến đất đá. 1. Thiết bị xúc bốc vận chuyến. - Tiết diện bậc thang trên của hầm có tiết diện lớn , bề rộng hang B=11.1( m) ,do đó ta chọn một máy xúc tay vơ b -+4 (do Nga sản xuất) có các đặc trưng kỹ thuật sau: +Kích thước hang đào tối thiểu: Rộng 4m, cao 3m. +Năng suất kỹ thuật: 6m3/ph. +Diện xúc bốc: 2,7 m. +Kích thước: Dài:10(m). Rộng :2,7(m). Cao : 2(m). Trọng lượng :34(tấn). Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 43 +Kích thước đất đá lớn nhất có thể xúc bốc:500(mm). - Đất đá được vận chuyển ra ngoài bằng xe ô tô tự đổ loại MAZ-503(do Nga sản xuất). Có dung tích thùng xe là : .Kích thước của xe MAZ: +Dài:5,92(m). + Rộng :2,5 (m). +Cao:2,7(m). +Bán kính quay vòng xe :7,5(m) 2. XáC ĐịNH NĂNG XUấT XúC Bố C VậN CHUYểN. - Năng suất thực tế của 1 máy. Với: + : Hệ số sử dụng máy, lấy  = 0,85. + t1 : Thời gian đổi xe ô tô, t1 =0.025(h)=1,5 (ph). +t3 : Thời gian mất mát t3 = 0,02( h/m 3 )=1,2(ph). +V1 :Dung tích thùng xe ô tô V1 =4 (m 3). +1 – Hệ số xúc đầy xe ô tô, 1=0,95 +k – Hệ số tơi của đất đá, với f = 2,5 thì k=1,8. + Năng suất kĩ thuật của máy, với máy xúc b - 4 thì : 6(m3đá tơi/ph)= 360( m3đá tơi/h)=360/k=360/1,8=200(m3đá chặt/h). Vậy năng suất xúc bốc thực tế của 1 xe b - 4 là: - Năng suất xúc bốc trung bình cho 1 ca làm việc là . Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 44 Trong đó Là hệ số kể đến thời gian chết trong ca làm việc thực hiên công việc xúc bốc 1 =(0,65 – 0,75). Chọn 1 =0,7. - Do đó thời gian xúc bốc vận chuyển là : Trong đó : +n: Số máy xúc :n=1. + : Thời gian chuẩn bị và kết thúc, t* = 0,75h. +V : thể tích đất đá cần xúc chuyển ra ngoài hầm sau 1 chu kì đào ở trạng thái tơi. Với +  : hệ số đào vượt ,  = 1,05. +K: Hệ số tơi(k=1,8). + S: diện tích tiết diện hầm, S=35.3465 (m2). +W: bước đào, W=2,25 (m). Vậy thể tích đất đá cần chuyển ra ngoài hầm sau 1 chu kì đào ở trạng thái tơi là: Vậy thời gian cho công tác xúc bốc và vận chuyển là : - Số xe ô tô cần thiết(tính toán lựa chọn sao cho máy xuc hoạt động liên tục) và được xác định như sau. Trong đó : + Là thời gian quay vòng của xe. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 45 Với . +L:Là cự li vận chuyển (chiều dài đường chạy) từ gương đào dến bãi đổ đất.(chọn L=1(Km)). + Vc :vận tốc trung bình xe chạy(Vc=20Km/h). + Là thời gian đổ đất đá (chọn . + : Là thời gian xúc bốc đổ đày ôtô. Với . + năng xuất kĩ thuật của máy xúc ( + Hệ số điều kiện xúc bốc( chọn . +V1:là thể tích thùng xe(V1=3m3). Là thời gian quay xe ở gương (0,015-0,03) chọn Vậy ta có . Vì sử dụng 1 máy xúc do đó số xe ôtô chon là :8( xe). iv. tính toán gia cố chống tạm(neo +bêtông phun). 1. Công nghệ vì chống liên hợp . - Hang đào theo phương pháp đào bậc thang trên được gia cố bằng vì chống liên hợp ( neo và bêtông phun) .Công nghê gia cố bằng neo và bêtông phun như sau.Lớp bêtông đầu tiên phun trực tiếp lên vách hang ngay sau khi nổ mìn và thông gió .tiếp rheo đó Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 46 tiến hành khoan và lắp đặt các neo BTCT theo phương bán kính.Lớp bê tông phun thứ 2 dày10cm phun ở đoạn cách gương 10-12 m.Trong trường hợp xuất hiện vết nứt trong bê tông phun thi ta gia cố thêm ở đầu neo một lưới thép có dường kính thép là d=6mm và tiến hành phun bêtông một lần nữa . - Loại neo sử dụng là neo BTCT thi công bằng phương pháp đóng, dùng cốt thép AII 20 và vữa xi măng cát. Lỗ khoan có đường kính 45mm nhằm liên thông sử dụng máy khoan đã dùng để khoan lỗ mìn. - Trình tự thi công như sau . +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 neo BTCT. cấu tạo neo BTCT vữa ximăng mac 200thép neo ỉ 20 bản đệm 200x200x10 bu lông - Chiều dài neo được xác định theo công thức: Trong đó: + : Chiều dài ngàm neo(phần neo vượt ra ngoài vùng phá hoại): Với: Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 47 =2700KG/cm2 ) :là cường độ của thép neo. là đường kính cốt thép. là lực ma sát giữa bê tông và cốt thép gai AII. Vậy. Lấy . : Chiều dài thân neo lấy bằng chiều sâu vòm phá hoại: Lấy . + : Chiều dài neo để bắt bulông(láy =0,1(m). Vậy chiều dài neo là. - Kiểm tra neo theo điều kiện chống trượt(kéo tụt). Điều kiện là: Trong đó: + : Khả năng chịu lực của cốt thép neo. Với : Là đường kính cốt thép(2,0 cm). + : Lực ma sát giữa bê tông và vách lỗ khoan: Với: +db : Đường kính lỗ khoan, db= 4,5cm. : Lực ma sát đơn vị giữa bê tông và vách đá, bằng 35Kg/cm2. Thay số vào ta có. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 48 Ta thấy: ). Vậy neo đảm bảo điều kiện chống trượt giữa bê tông và vách lỗ khoan. 3. tính toán bố trí neo. Khoảng cách a giữa các neo theo phương ngang và phương dọc hầm được xác định theo 3 điều kiện là. - Điều kiện tạo thành vòm áp lực(vòm đá). - Sự ổn định của đất đá giữa các neo . - Sức chịu tải của neo. a. Theo điều kiện tạo thành vòm đá. Khoảng cách các neo là. Trong đó: + + : Hệ số phụ thuộc hình dạng hang và độ ổn định của đất đá (f = 2,5 chọn +q: cường độ của áp lực thẳng đứng tính toán của địa tầng(q=9.146 T/m2). + :Chiều rộng hang đào Bo = 11,1 m +c: Lực dính của đất đá trong vùng phá hoại. Thay số vào ta có. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 49 b. Theo sự ổn định của đất đá giữa các neo Khoảng cách các neo là. c. Theo sức chịu tải của neo. Khoảng cách các neo là. Trong đó : +: Là dung trọng của đất đá(=2,2(t/m3). + :Chiều cao vòm phá hoại( + : Sức chịu tải của neo ( . Vậy ta được . Khoảng cách các neo . Ta có bước đào W=2,25(m).Vậy ta chọn a=1,1(m).Bố trí so le (hình thoi).Mỗi mặt cắt bố trí 14 neo BTCT. v. Lập biểu đồ chu kì đào. 1. Xác định thời gian cho 1 chu kì. Thời gian cho 1 chu kỳ đào T là tổng thời gian cần thiết để thực hiện tất cả các công đoạn của chu kỳ: Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 50 Ta lần lượt tính toán thời gian cho các công đoạn. - Công đoạn chuẩn bị bao gồm đo đạc, đánh dấu vị trí các lỗ khoan, chuẩn bị các máy móc thiết bị, lấy trung bình. . - Thời gian cho công tác khoan lỗ mìn .va được tính như sau. Trong đó: : là tổng chiều dài các lỗ khoan.( + :số mét dài lỗ mà khung khoan khoan được trong 1 giờ (m/h) Với. + n: số máy khoan đặt trên xe khoan , n=2 + : hệ số làm việc đồng thời của máy khoan, + hệ số tin cậy của thiết bị khoan, lấy + : Thời gian của các công việc phụ (khoan mồi, rút cần, chuyển sang các lỗ khoan khác, v.v..) tính cho 1m dài lỗ khoan (Lấy t=1,4 (phút/m). + : Tốc độ khoan thuần tuý của máy khoan, với máy khoan bY-1 và f =2,5 thì lấy: (m/phút). Vậy . Vậy thời gian cho công tác khoan lỗ mìn là: - Thời gian cho công tác nạp thuốc vào lỗ mìn xác định như sau. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 51 Trong đó: +N: Tổng số lỗ mìn, N= 53 lỗ. + : thời gian nạp thuốc trung bình 1 lỗ mìn ( +n: số công nhân đồng nạp mìn, n =2( người). +tm: thời gian nối mạch các kíp với nhau kết hợp với kiểm tra điện trở (lấy 0.2 (h)). Vậy thời gian cho công tác nạp thuốc và đốt mìn là: - Thời gian cho thông gió (gồm cả thời gian nổ mìn ,thông gió ,thời gian an toàn) Thường thời gian này là . - Công tác chống tạm ( bao gồm khoan, lắp đặt neo và phun bê tông). +Thời gian khoan neo.Bước đào là 2,25m mà khoảng cách các neo là 1,1 m ,đồng thời trên 1 mặt phẳng neo ta đã bố trí 14 neo .Do đó trong 1 chu kì phải khoan 28 neo ,chiều sâu của các lỗ khoan neo là 3,35( m) .Sử dung 2 máy khoan neo loại T-45 có năng suất khoan neo là Vậy thời gian khoan neo là . + Thời gian lắp đặt neo: Trong đó: + =2 là số hàng neo. + (h/người) :là thời gian cần thiết để lắp 1 hàng neo. +n=4 là số công nhân lắp neo. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 52 +Thời gian phun bê tông. Công đoạn phun bê tông được thực hiện bởi 4 công nhân, trong thời gian là Tổng thời gian cho công tác chống tạm: - Thời gian xúc bỗc vận chuyển(đã xác định ở trên) Ta có . - Thời gian cho các công tác khác như di chuyển thiết bị ra khỏi gương đào ra khỏi gương đào, dọn sửa vách hang và gương đào,chon là . Vậy tổng thời gian cho 1 chu kỳ đào là: 2. lập biểu đồ chu kì đào. Do yêu cầu tổ chức thi công hợp lý, một chu kỳ đào 18h được chia làm 3kíp làm việc, mỗi kíp 6h. Biểu đồ chu kì đào như sau. Bộ mụn Cầu -Hầm Đồ ỏn TK&XD Hầm Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.50 Page 53 9 kíp 3kíp 2 0,6 2 3,127 0,75 5,85 0,5 1,26 2,5623 1 16151413121110987654321 kíp 1THờI GIAN THựC HIệN (GIờ) STT CáC CÔNG ĐOạN THI CÔNG CÔNG TáC CHUẩN Bị 8 7 6 5 4 3 2 1 PHUN BÊ TÔNG KHOAN Lỗ MìN NạP THUốC VàO Lỗ MìN CÔNG TáC khác biểu đồ chu kì đào Nổ MìN THÔNG GIó XúC BốC ,VậN CHUYểN KHOAN NEO LắP ĐặT NEO 17 18