Đồ án môn học: Thiết kế và xây dựng hầm giao thông qua núi

Dự án Hầm giao thông: thiết kế và xây dựng áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho xây dựng giai đoạn 2020-2025

• Tác giả: Vũ Văn Tuấn
• Trường học: Bộ môn Cầu - Hầm
• Chuyên ngành: Cầu - Hầm
• Đề tài: Thiết Kế Và Xây Dựng Hầm Giao Thông
• Loại tài liệu: Đồ án môn học

Mục lục chi tiết

• PHẦN I: ĐẦU BÀI
• I. ĐẦU BÀI VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU
• PHẦN II: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HẦM
• I. CHƯƠNG I: THIẾT KẾ TRẮC DỌC VÀ TRẮC NGANG
• 1.1. I. THIẾT KẾ TRẮC DỌC, TRẮC NGANG TUYẾN HẦM
• 1.1.1. Thiết kế trắc dọc tuyến hầm
• 1.2. Thiết kế t¾c ngang tuyến hầm
• 1.3. Thiết kế khuôn trong vá hầm
• 1.4. Thiết kế khuôn ngoài vá hầm
• II. CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN KẾT CẤU VỎ HẦM
• 2.1. I. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
• 2.2. Nguyên lý tính toán
• 2.3. III. Tính toán vỏ hầm
• 2.4. 3. X¸c ®Þnh t¶I träng
• 2.5. tÝnh to¸n vá hÇm
• 2.6. 4. Kiểm tra kh¶ n¨ng chÞu lùc cña kÕt cÊu vá hÇm

Tóm tắt

I. Đồ án Hầm Giao Thông Tổng Quan Thiết Kế và Xây Dựng

Hầm giao thông là một bộ phận quan trọng của hạ tầng giao thông hiện đại, đặc biệt trong các khu vực đô thị và địa hình phức tạp. Đồ án hầm đòi hỏi sự kết hợp kiến thức chuyên sâu về nhiều lĩnh vực như thiết kế hầm, xây dựng hầm, địa chất công trình, địa kỹ thuật, kết cấu hầm, an toàn hầm và chi phí xây dựng hầm. Mục tiêu chính của đồ án là tạo ra một công trình hầm an toàn, hiệu quả về kinh tế và thân thiện với môi trường. Quá trình thiết kế và xây dựng hầm phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn thiết kế hầm, quy trình thi công hầm và các quy định về an toàn hầm. Ngoài ra, việc đánh giá tác động môi trường hầm cũng là một yếu tố quan trọng cần được xem xét kỹ lưỡng trong quá trình lập đồ án. Đồ án hầm không chỉ là một bài tập học thuật mà còn là cơ hội để sinh viên áp dụng kiến thức đã học vào thực tế, giải quyết các vấn đề kỹ thuật phức tạp và đóng góp vào sự phát triển của hạ tầng giao thông.

1.1. Lịch Sử Phát Triển và Ứng Dụng của Hầm Giao Thông

Lịch sử xây dựng hầm bắt nguồn từ rất lâu đời, với những công trình hầm đơn giản được sử dụng cho mục đích khai thác khoáng sản và dẫn nước. Tuy nhiên, hầm giao thông hiện đại chỉ thực sự phát triển mạnh mẽ vào thế kỷ 19, cùng với sự phát triển của ngành đường sắt và ô tô. Các công trình hầm đường bộ, hầm đường sắt, hầm đô thị và hầm vượt sông ngày càng trở nên phổ biến, đặc biệt ở các quốc gia có địa hình đồi núi hoặc khu vực đô thị đông đúc. Việc ứng dụng các công nghệ mới như phần mềm thiết kế hầm, vật liệu xây dựng hầm tiên tiến và các biện pháp thi công hầm hiện đại đã giúp cho việc xây dựng hầm trở nên nhanh chóng, an toàn và hiệu quả hơn.

1.2. Phân Loại Hầm Giao Thông Theo Mục Đích Sử Dụng và Cấu Trúc

Hầm giao thông có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau. Dựa trên mục đích sử dụng, có thể chia thành hầm đường bộ, hầm đường sắt, hầm đô thị, hầm thủy điện,... Dựa trên cấu trúc, có thể chia thành hầm đào, hầm dìm, hầm khiên đào,... Mỗi loại hầm có những đặc điểm kỹ thuật riêng và yêu cầu thiết kế, thi công khác nhau. Ví dụ, hầm dốc thường có độ dốc lớn hơn so với hầm thông thường, đòi hỏi các biện pháp an toàn đặc biệt để đảm bảo an toàn giao thông. Việc lựa chọn loại hầm phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện địa chất, địa hình, mực nước ngầm, mật độ giao thông và chi phí xây dựng hầm.

1.3. Vai Trò và Tầm Quan Trọng của Hầm Giao Thông Trong Hạ Tầng

Hầm giao thông đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các khu vực địa lý bị chia cắt bởi địa hình, giảm tải cho các tuyến đường bộ trên mặt đất, rút ngắn thời gian di chuyển và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Hầm giao thông cũng có thể giúp cải thiện khả năng tiếp cận các khu vực kinh tế, du lịch và văn hóa, thúc đẩy sự phát triển kinh tế - xã hội. Trong các đô thị lớn, hầm đô thị đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết tình trạng ùn tắc giao thông và cải thiện chất lượng cuộc sống của người dân. Tuy nhiên, việc xây dựng hầm cũng có thể gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường và xã hội, đòi hỏi các biện pháp giảm thiểu và khắc phục hiệu quả.

II. Thách Thức Thiết Kế Đồ Án Hầm Giao Thông Hiện Nay

Thiết kế và xây dựng hầm giao thông đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật phức tạp. Địa chất công trình và địa kỹ thuật là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự ổn định và an toàn của hầm. Việc khảo sát địa hình hầm và khảo sát địa chất hầm cần được thực hiện kỹ lưỡng để đánh giá chính xác các điều kiện địa chất và mực nước ngầm. Sụt lún hầm là một trong những nguy cơ lớn nhất trong quá trình xây dựng hầm, đòi hỏi các biện pháp gia cố hầm và kiểm soát biến dạng hiệu quả. Ngoài ra, việc đảm bảo thoát nước hầm, thông gió hầm và an toàn hầm cũng là những thách thức quan trọng cần được giải quyết trong quá trình thiết kế hầm.

2.1. Ảnh Hưởng của Địa Chất Công Trình và Địa Kỹ Thuật Đến Thiết Kế Hầm

Đặc điểm địa chất và địa kỹ thuật của khu vực xây dựng hầm có ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của hầm, phương pháp thi công và chi phí xây dựng. Các yếu tố cần xem xét bao gồm loại đất đá, độ bền, độ thấm nước, mực nước ngầm, các đứt gãy địa chất và các hiện tượng địa chất bất lợi khác. Việc khảo sát địa chất công trình và địa kỹ thuật cần được thực hiện kỹ lưỡng để xác định các thông số đầu vào cho quá trình thiết kế hầm. Nếu điều kiện địa chất không thuận lợi, cần có các biện pháp gia cố hầm và ổn định nền đất để đảm bảo an toàn trong quá trình thi công và vận hành.

2.2. Các Vấn Đề Về Thoát Nước Thông Gió và Chiếu Sáng Trong Hầm Giao Thông

Việc đảm bảo thoát nước hầm, thông gió hầm và chiếu sáng là rất quan trọng đối với sự an toàn và tiện nghi của người sử dụng hầm. Thoát nước hầm giúp ngăn ngừa ngập úng, bảo vệ kết cấu hầm và đảm bảo an toàn giao thông. Thông gió hầm giúp loại bỏ khí độc, bụi bẩn và duy trì chất lượng không khí trong hầm. Hệ thống chiếu sáng cần đảm bảo đủ độ sáng và độ đồng đều để người lái xe có thể quan sát rõ ràng và an toàn. Việc thiết kế hệ thống thoát nước hầm, hệ thống thông gió hầm và hệ thống chiếu sáng cần được thực hiện một cách cẩn thận, dựa trên các tiêu chuẩn và quy định hiện hành.

2.3. Các Giải Pháp Giảm Thiểu Tác Động Môi Trường Trong Thi Công Hầm

Quá trình xây dựng hầm có thể gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường, bao gồm ô nhiễm không khí, ô nhiễm tiếng ồn, ô nhiễm nguồn nước, phá hủy cảnh quan và ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Để giảm thiểu những tác động này, cần áp dụng các biện pháp như sử dụng công nghệ thi công ít gây tiếng ồn và bụi bẩn, xây dựng hệ thống xử lý nước thải, tái sử dụng đất đá thải, trồng cây xanh để phục hồi cảnh quan và bảo vệ các loài động vật hoang dã. Việc đánh giá tác động môi trường hầm cần được thực hiện trước khi bắt đầu dự án để xác định các tác động tiềm ẩn và đề xuất các biện pháp giảm thiểu phù hợp.

III. Phương Pháp Thiết Kế Vỏ Hầm và Tính Toán Kết Cấu Chi Tiết

Thiết kế vỏ hầm là một trong những bước quan trọng nhất trong đồ án hầm. Vỏ hầm phải có khả năng chịu được áp lực đất đá, áp lực nước ngầm và các tải trọng khác. Có nhiều phương pháp thiết kế vỏ hầm khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện địa chất, địa hình và yêu cầu kỹ thuật của công trình. Việc tính toán kết cấu hầm cần được thực hiện bằng các phần mềm thiết kế hầm chuyên dụng để đảm bảo độ chính xác và an toàn. Các phương pháp gia cố hầm như phun bê tông, neo đất và sử dụng các vật liệu composite cũng được áp dụng rộng rãi để tăng cường khả năng chịu lực của vỏ hầm.

3.1. Các Phương Pháp Tính Toán Áp Lực Đất Đá Tác Dụng Lên Vỏ Hầm

Việc xác định chính xác áp lực đất đá tác dụng lên vỏ hầm là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và ổn định của hầm. Có nhiều phương pháp tính toán áp lực đất đá, bao gồm phương pháp Terzaghi, phương pháp Protodyakonov, phương pháp Caquot và Kérisel và phương pháp phần tử hữu hạn. Mỗi phương pháp có những giả định và hạn chế riêng, phù hợp với các điều kiện địa chất khác nhau. Việc lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp cần dựa trên kinh nghiệm và kiến thức chuyên môn.

3.2. Sử Dụng Phần Mềm SAP2000 Để Mô Phỏng và Phân Tích Kết Cấu Vỏ Hầm

Phần mềm thiết kế hầm như SAP2000 là công cụ hữu ích để mô phỏng và phân tích kết cấu vỏ hầm. SAP2000 cho phép người dùng tạo ra mô hình 3D của hầm, gán các tải trọng và điều kiện biên, và thực hiện phân tích tĩnh, phân tích động, phân tích ổn định và phân tích ứng xử phi tuyến. Kết quả phân tích giúp người thiết kế đánh giá được khả năng chịu lực của vỏ hầm, xác định các vị trí có ứng suất cao và đề xuất các biện pháp gia cố phù hợp. Việc sử dụng SAP2000 giúp cho quá trình thiết kế hầm trở nên nhanh chóng, chính xác và hiệu quả hơn.

3.3. Các Vật Liệu Xây Dựng Vỏ Hầm Phổ Biến và Đặc Tính Kỹ Thuật

Vỏ hầm có thể được xây dựng bằng nhiều loại vật liệu xây dựng hầm khác nhau, bao gồm bê tông, bê tông cốt thép, thép, gang và các vật liệu composite. Bê tông và bê tông cốt thép là những vật liệu phổ biến nhất do có độ bền cao, khả năng chịu lực tốt và giá thành hợp lý. Thép được sử dụng để gia cường bê tông hoặc làm khung chịu lực cho hầm. Gang được sử dụng trong các hầm đường sắt do có khả năng chịu mài mòn tốt. Các vật liệu composite như sợi carbon và sợi thủy tinh được sử dụng để gia cố vỏ hầm và tăng cường khả năng chống ăn mòn.

IV. Biện Pháp Thi Công Hầm Quy Trình và Các Yếu Tố Quan Trọng

Quy trình thi công hầm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện địa chất, địa hình, mực nước ngầm và phương pháp thi công được lựa chọn. Việc lập kế hoạch thi công chi tiết, chuẩn bị đầy đủ thiết bị và vật tư, và tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình an toàn là rất quan trọng để đảm bảo tiến độ và chất lượng công trình. Các biện pháp kiểm soát biến dạng, gia cố hầm, thoát nước hầm và thông gió hầm cần được thực hiện đồng bộ trong quá trình thi công.

4.1. Các Phương Pháp Thi Công Hầm Phổ Biến Đào Hở Khiên Đào và NATM

Có nhiều phương pháp thi công hầm khác nhau, mỗi phương pháp phù hợp với các điều kiện địa chất và địa hình khác nhau. Phương pháp đào hở được sử dụng cho các hầm nông, nơi có thể đào một rãnh lớn trên mặt đất và sau đó xây dựng hầm bên trong rãnh. Phương pháp khiên đào được sử dụng cho các hầm sâu, nơi cần đào hầm bằng máy khiên để đảm bảo an toàn. Phương pháp NATM (New Austrian Tunneling Method) là một phương pháp thi công hầm linh hoạt, cho phép điều chỉnh quy trình thi công theo điều kiện địa chất thực tế.

4.2. Quy Trình Thi Công Hầm NATM Từ Khoan Nổ Đến Gia Cố và Hoàn Thiện

Quy trình thi công hầm NATM bao gồm các bước chính sau: khoan nổ, đào đất, phun bê tông, lắp đặt neo đất, kiểm tra biến dạng và hoàn thiện. Sau mỗi đợt đào, bề mặt hầm được phun một lớp bê tông mỏng để ổn định đất đá. Các neo đất được lắp đặt để gia cố hầm và ngăn ngừa sụt lún. Biến dạng của hầm được theo dõi liên tục để đảm bảo an toàn. Sau khi hầm đã ổn định, các công đoạn hoàn thiện như lắp đặt hệ thống thoát nước, hệ thống thông gió, hệ thống chiếu sáng và lát đường được thực hiện.

4.3. Các Thiết Bị Thi Công Hầm Chuyên Dụng và Cách Vận Hành An Toàn

Việc xây dựng hầm đòi hỏi việc sử dụng nhiều thiết bị thi công chuyên dụng như máy khoan, máy xúc, máy phun bê tông, máy trộn vữa, máy đào hầm TBM (Tunnel Boring Machine) và xe vận chuyển đất đá. Việc vận hành các thiết bị này đòi hỏi người công nhân phải được đào tạo bài bản và tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình an toàn. Các thiết bị cần được kiểm tra và bảo dưỡng thường xuyên để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn.

V. Quản Lý Rủi Ro và An Toàn Trong Dự Án Xây Dựng Hầm

Quản lý rủi ro và đảm bảo an toàn là yếu tố then chốt trong mọi dự án xây dựng hầm. Cần xác định và đánh giá các rủi ro tiềm ẩn, xây dựng kế hoạch ứng phó khẩn cấp và thực hiện các biện pháp phòng ngừa để giảm thiểu nguy cơ tai nạn. Việc đào tạo an toàn cho công nhân, kiểm tra định kỳ các thiết bị và tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình an toàn là rất quan trọng để bảo vệ tính mạng và sức khỏe của người lao động.

5.1. Nhận Diện và Đánh Giá Các Rủi Ro Tiềm Ẩn Trong Quá Trình Thi Công

Có nhiều rủi ro tiềm ẩn trong quá trình thi công hầm, bao gồm sụt lún, ngập úng, cháy nổ, tai nạn lao động và ảnh hưởng đến môi trường. Việc nhận diện và đánh giá các rủi ro này cần được thực hiện một cách cẩn thận, dựa trên kinh nghiệm và kiến thức chuyên môn. Các yếu tố cần xem xét bao gồm điều kiện địa chất, địa hình, mực nước ngầm, phương pháp thi công, thiết bị sử dụng và trình độ tay nghề của công nhân.

5.2. Xây Dựng Kế Hoạch Ứng Phó Khẩn Cấp Cho Các Tình Huống Bất Ngờ

Cần xây dựng kế hoạch ứng phó khẩn cấp cho các tình huống bất ngờ như sụt lún, ngập úng, cháy nổ và tai nạn lao động. Kế hoạch cần xác định rõ vai trò và trách nhiệm của từng thành viên trong đội ứng phó, quy trình thông báo và sơ tán, vị trí các thiết bị cứu hộ và phương án liên lạc với các cơ quan chức năng. Các cuộc diễn tập ứng phó khẩn cấp cần được tổ chức thường xuyên để nâng cao khả năng phản ứng của đội ứng phó và công nhân.

5.3. Các Biện Pháp Phòng Ngừa Tai Nạn Lao Động và Đảm Bảo An Toàn Hầm

Để phòng ngừa tai nạn lao động, cần thực hiện các biện pháp sau: đào tạo an toàn cho công nhân, cung cấp đầy đủ trang thiết bị bảo hộ cá nhân, kiểm tra định kỳ các thiết bị, tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình an toàn, giám sát chặt chẽ quá trình thi công và xử lý nghiêm các vi phạm an toàn. Để đảm bảo an toàn hầm, cần lắp đặt hệ thống thông gió, hệ thống chiếu sáng, hệ thống thoát nước, hệ thống báo cháy và hệ thống cứu hộ.

VI. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu Đồ Án Hầm Giao Thông

Các kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn từ các đồ án hầm giao thông có vai trò quan trọng trong việc cải tiến quy trình thiết kế, thi công và quản lý hầm. Việc chia sẻ kinh nghiệm và bài học từ các dự án thực tế giúp nâng cao chất lượng và hiệu quả của các dự án hầm trong tương lai. Các công nghệ mới và vật liệu tiên tiến cũng được áp dụng rộng rãi trong các dự án hầm để tăng cường độ bền, khả năng chống ăn mòn và tuổi thọ của công trình.

6.1. Phân Tích Các Dự Án Hầm Giao Thông Tiêu Biểu Trên Thế Giới và Tại Việt Nam

Việc phân tích các dự án hầm giao thông tiêu biểu trên thế giới và tại Việt Nam giúp chúng ta học hỏi kinh nghiệm và bài học từ các dự án thành công và thất bại. Các yếu tố cần xem xét bao gồm quy mô dự án, điều kiện địa chất, phương pháp thi công, chi phí xây dựng, tiến độ thi công, chất lượng công trình và tác động môi trường. Các dự án hầm giao thông tiêu biểu tại Việt Nam bao gồm hầm đường bộ Hải Vân, hầm đường bộ Đèo Cả và hầm metro Bến Thành - Suối Tiên.

6.2. Áp Dụng Các Công Nghệ Mới và Vật Liệu Tiên Tiến Trong Xây Dựng Hầm

Các công nghệ mới và vật liệu tiên tiến đang được áp dụng rộng rãi trong xây dựng hầm để tăng cường độ bền, khả năng chống ăn mòn và tuổi thọ của công trình. Các công nghệ mới bao gồm BIM (Building Information Modeling), 3D printing, robot xây dựng và cảm biến thông minh. Các vật liệu tiên tiến bao gồm bê tông cường độ cao, bê tông tự liền, thép không gỉ, sợi carbon và các vật liệu composite.

6.3. Đề Xuất Các Giải Pháp Cải Tiến Quy Trình Thiết Kế và Thi Công Hầm

Dựa trên các kết quả nghiên cứu và kinh nghiệm thực tế, có thể đề xuất các giải pháp cải tiến quy trình thiết kế và thi công hầm, bao gồm: tăng cường khảo sát địa chất, sử dụng phần mềm thiết kế hầm chuyên dụng, áp dụng phương pháp thi công NATM, sử dụng các thiết bị thi công hiện đại, tăng cường kiểm soát chất lượng và đảm bảo an toàn lao động. Việc áp dụng các giải pháp này giúp nâng cao chất lượng, hiệu quả và an toàn của các dự án hầm trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bộ môn Cầu -Hầm Đồ án TK&XD Hầm §å ¸N M¤N HäC THIÕT KÕ Vμ X¢Y DùNG HÇM GIAO TH¤NG QUA NóI PHÇN I: §ÇU BμI §ÇU Sè LIÖU I. §ÇU BμI Vμ Xö Lý Sè LIÖU. - Sè thø tù : n=224.Ta cã 168<n<224, vËy theo h−íng dÉn chän lo¹i hÇm lµ hÇm ®−êng «t« cho 3 làn xe của Áo. Ta l¹i cã n/56=224/56=4 vËy khæ hÇm thiÕt kÕ lµ K12,cao 4,9 m.

- Ta cã n/8=224/8=28 vËy theo h−êng dÉn ta cã s¬ ®å tr¾c däc hÇm lµ s¬ ®å 8. - Ta cã n=224 do ®ã theo h−íng dÉn chiÒu dµi tuyÕn hÇmlµ.5(m) Chän d¹nh ®Þa chÊt. Ta cã n/20=224/20=11d− 4 vËy sè hiÖu ®Þa chÊt dïng thiÕt kÕ hÇm lµ sè 4 .Sè hiÖu cô thÓ nh− trong b¶ng sau. +f:Lµ kÝ hiÖu hÖ sè kiªn cè.

+γ:Lµ dung träng cña ®Êt. +ϕ=arctg(f): Lµ gãc néi ma s¸t cña ®Êt. D¹ng ®Þa chÊt:n=17 D¹ng Líp phñ(m) Líp ®Þa chÊt I Líp ®Þa chÊt II ®Þa chÊt LA(m) LB(m) Lo¹i ®Êt ®¸ f γ(T/m3) Lo¹i ®Êt ®¸ f γ(T/m3) Cát kết Cát kết 4 224 15 8 2,5 4 2,2 cứng chắc mềm - Cã n=224>100 vµ chẵn do ®ã theo h−íng dÉn thiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n vá hÇm t−¬ng th¼ng. Khæ hÇm dïng trong thiÕt kÕ (kÝch th−íc cm).vn Page 1 Bộ môn Cầu -Hầm Đồ án TK&XD Hầm 600 75 75 150 25 450 250 300 300 25 350 350 100 750 100 II.

Yªu cÇu néi dung ®å ¸n. - Lªn mÆt c¾t däc tuyÕn hÇm, x¸c ®Þnh chiÒu dµi hÇm. - ThiÕt kÕ mÆt c¾t vá hÇm vµ mÆt c¾t ngang hÇm. - HÇm «t« cã chiÒu dµi L<400(m) th«ng giã tù nhiªn.

- TÝnh to¸n kÕt cÊu vá hÇm øng víi 1 líp ®Þa chÊt. Yªu cÇu víi thuyÕt minh vμ b¶n vÏ. - Toµn bé néi dung trªn ®−îc thÓ hiÖn trªn thuyÕt minh b»ng s¬ ®å tÝnh to¸n kÌm gi¶i thÝch. - C¸c s¬ ®å vÏ trªn giÊy thÓ hiÖn ®óng tØ lÖ, vµ cã kÝch th−íc.

§è ¸n ®−îc thÓ hiÖn trªn b¶n vÏ A1 trong ®ã bao gåm c¸c néi dung chÝnh sau. - Tr¾c däc tuyÕn hÇm tû lÖ ngang 1/2000(1/5000),tû lÖ ®øng 1/1000 (1/500). - S¬ ®å mÆt c¾t ngang hÇm tû lÖ 1/50 cã bè trÝ c¸c thiÕt bÞ ,r·nh th«ng giã,tho¸t n−íc ,kÕt cÊu mÆt ®−êng. - BiÓu ®å bao (M«men ,l;ùc cÊt )trong kÕt cÊu vá hÇm.

- C¸c m¨tj c¾t cña s¬ ®å thi c«ng thÓ hiÖn c¸c c«ng t¸c chñ yÕu - Mét hé chiÕu khoan næ m×n.vn Page 2 Bộ môn Cầu -Hầm Đồ án TK&XD Hầm - Mét hé chiÕu gia cè chèng t¹m .vn Page 3 Bộ môn Cầu -Hầm Đồ án TK&XD Hầm PhÇn ii:thiÕt kÕ vμ x©y dùng hÇm Ch−¬ng i:thiÕt kÕ tr¾c däc vμ tr¾c ngang i. ThiÕt kÕ tr¾c däc,tr¾c ngang tuyÕn hÇm. ThiÕt kÕ tr¾c däc tuyÕn hÇm. c¸c th«ng sè tuyÕn hÇm.

TuyÕn hÇm ®i qua hai ®iÓm Avµ B xuyªn qua 1ngän nói gåm 2 líp ®Þa chÊt ,líp 1 lµ líp ®¸ GranÝt vµ líp 2 lµ líp ®¸ Alevr«lÝt t−¬ng ®èi dµy.Kho¶ng c¸ch gi÷a A-B lµ 270m,®iÓm A cã cao ®é tù nhiªn lµ 10m,®iÓm B cã cao ®é tù nhiªn lµ 15m. TuyÕn hÇm lµ hÇm ®−êng «t« ,hÇm coa chiÒu dµi 270m(<400m) do ®ã hÇm ®−îc thiÕt kÕ th«ng giã tù nhiªn. Chªnh cao tù nhiªn gi÷a A-B lµ 5m ®é dèc däc tù nhiªn lµ 18,52%. Theo quy ®Þnh ®èi víi ®−êng «t« th× ®é dèc däc tèi thiÓu vµ ®é dèc däc lín nhÊt lµ (th−êng 3,5%).

VËy ta thiÕt kÕ dèc däc cña tuyÕn hÇm lµ. ThiÕt kÕ t¾c ngang tuyÕn hÇm. ThiÕt kÕ khu«n trong vá hÇm. Khi chän khu«n trong cña vá hÇm tu©n thñ mét sè nguyªn t¾c sau: H×nh d¹ng trôc vßm ph¶i tr¬n tru, liªn tôc v× trôc vßm gÊp khóc sÏ lµm cho ®êng cong ¸p lùc vµ trôc kÕt cÊu t¸ch ra bÊt lîi.

- T−êng th¼ng nãi chung cã chiÒu dµy kh«ng ®æi. Trong tr−êng hîp hÇm ®Ó h¹n chÕ ®é lón cã thÓ më réng mãng t−êng. - VÒ quan ®ιÓm thi c«ng khu«n trong vá hÇm ph¶ι chän ®èi xøng. §ιÒu nµy ¸p dông cho c¶ nh÷ng trêng hîp hÇm chÞu ¸p lùc xiªn lÖch, n»m trªn s−ên nói.

- Chän khu«n trong vá hÇm ph¶ι cã mét cù ly an toµn. Cù ly nµy tuú lo¹ι ®ι¹ tÇng cã thÓ chän tõ 15-20cm. Khu«n trong cña vá hÇm cã thÓ ®îc thiÕt kÕ theo nhiÒu ph¬ng ph¸p kh¸c nhau. Víi hÇm t−êng cong (f ≤ 3 ) ta sö dông ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ ba t©m, víi hÇm tuêng th¼ng sö dông ph−¬ng ph¸p mét t©m.

Chi tiÕt ®−îc thÓ hiÖn trªn b¶n vÏ. ThiÕt kÕ khu«n ngoμi vá hÇm Khu«n ngoµi vá hÇm ®−îc thiÕt kÕ cã thÓ 1,3 hoÆc 5 t©m nh− khu«n trong. Th«ng th−êng vá hÇm ®−îc chän sao cho ®¶m b¶o chiÒu dµy vá hÇm(®−îc chän theo kinh nghiÖm) t¹i vÞ trÝ ®Ønh vßm t−êng vµ ch©n vßm ,®¶m ®óng h×nh d¹ng kÕt cÊu cña vá hÇm va sao cho thiÕt kiÖm ®−îc vËt liÖu nhÊt.vn Page 4 Bộ môn Cầu -Hầm Đồ án TK&XD Hầm HÖ sè kiªn cè cña c¸c líp ®Þa chÊt ®Òu >2(líp I ®¸ GranÝt f=8, líp II ®¸ Alevr«lÝt f=2.5- 3)do ®ã dÊy hÇm kh«ng cÇn lµm vßm ng−îc kÕt cÊu phÇn mÆt ®−êng xe ch¹y vµ ch©n t−êng vá hÇm cã thÓ ®Æt trùc tiÕp lªn nÒn ®¸.vn Page 5 Bộ môn Cầu -Hầm Đồ án TK&XD Hầm ®−êng BTXM dμy 20cm Líp d−íi BT dμy 30cm M¸c 100 Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.vn Page 6 Bộ môn Cầu -Hầm Đồ án TK&XD Hầm Ch−¬ng II: tÝnh to¸n kÕt cÊu vá hÇm i. Sè liªô tÝnh to¸n.

Ta tiÕn hµnh tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ vá hÇm cho líp ®Þa chÊt II - ®¸ Alevr«lÝt - lµ líp ®Þa chÊt chiÕm phÇn lín trong khu vùc ®Þa chÊt tÝnh to¸n thiÕt kÕ tuyÕn hÇm ®ång thêi ®©y còng lµ líp ®Þa chÊt kÐm nhÊt cã hÖ sè kiªn cè =2. Sè liÖu tÝnh to¸n cña líp ®Þa chÊt II. - HÖ sè kiªn cè : =2,5-3 .TÝnh to¸n lÊy (thiªn vÒ an toµn). - Träng l−îng riªng :γ= 2,2(T/m3) - Gãc néi ma s¸t.

- HÖ sè kh¸ng lùc ®µn håi (néi suy theo b¶ng tra ): +Ph¹m vi t−êng :. KÝch th−íc hÇm. -ChiÒu cao hÇm : H=716 (cm). -ChiÒu réng hÇm : (cm).

-ChiÒu dµy ®Ønh t−êng :. -ChiÒu dµy t−êng hÇm:. -Träng l−îng riªng :. Nguyªn lý tÝnh to¸n.

- KÕt cÊu vá hÇm ®−îc tÝnh to¸n trªn 1 m dµi däc hÇm. Theo ph−¬ng ngang hÇm ta chia vá hÇm thµnh nh÷ng ®o¹n cã chiÒu dµi b»ng nhau. KÕt cÊu vá hÇm chÞu AL§T th¼ng ®øng vµ ¸p lùc ®Èy ngang cña khèi ®Êt ®¸, träng l−îng b¶n th©n cña kÕt cÊu.T¹i nh÷ng khu vùc kÕt cÊu vë hÇm biÕn d¹ng vµ cã chuyÓn vÞ vÒ ph¸i ®Þa tÇng th× kÕt cÊu chÞu thªm t¸c dông cña kh¸ng lùc ®µn håi cña ®¹i chÊt xung quanh. - ViÖc tÝnh to¸n néi lùc kÕt cÊu vá hÇm ®−îc thùc hiÖn b»ng phÇn mÒn tÝnh to¸n kÕt cÊu Sap2000.

Khi tÝnh to¸n néi lùc ta m« h×nh hãa kÕt cÊu vá hÇm nh− sau: C¸c ®o¹n vá hÇm ®−îc chia ®Òu nh− trªn ®−îc thay thÕ b»ng c¸c thanh cã ®iÓm ®Çu vµ cuèi lµ c¸c ®iÓm ®Çu vµ cuèi cña c¸c ®o¹n chia nh− trªn.Liªn kÕt gi÷a c¸c ®o¹n lµ liªn kÕt ngµm cøng. C¸c thanh ®−îc m« h×nh hãa th©y thÕ c¸c ®o¹n vá hÇm cã ®Æc tr−ng vËt liÖu vµ Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.vn Page 7 Bộ môn Cầu -Hầm Đồ án TK&XD Hầm mÆt c¾t nh− cña c¸c ®o¹n vá hÇm nghÜa lµ cã chiÒu réng 1 m däc theo chiÒu dµi hÇm vµ cã chiÒu dµy b»ng víi chiÒu dµy vá hÇm t¹i c¸c mÆt c¾t t−îng øng. - T¸c dông cña kh¸ng lùc ®µn håi t¹i nhõng vïng kÕt cÊu vá hÇm cã chuyÓn vÞ vÒ ph¸i ®¹i t©ng thay thÕ víi c¸c gèi ®µn håi.C¸c gèi ®µn håi nµy ®Æt t¹i vÞ trÝ cña c¸c nót chia ®èt vá hÇm. C¸c gèi ®µn håi nµy cã ®é cøng D ®−îc tÝnh o¸n nh− sau.

C¸ gèi ®µn håi nµy cã chiÒu dµi lµ 1 m vµ kÝch th−íc mÆt c¾t cã chiÒu dµi b»ng chiÒu cña ®«t vá hÇn tÝnh to¸n(1m) chiÒu rang b»ng tæng hai nña chiÒu dµi cña 2 thanh vá ®èt hÇm lliÒn kÒ M« ®uyn ®µn håi cña ®Þa tÇng :E=K. Trong ®ã : +K: HÖ sè kh¸ng lùc ®µn håi(lÊy nh− trªn). +Si:lµ chiÒu dµi cña vë hÇm mµ gèi ®µn håi thay thÕ, lÊy b»ng tæng cña hai nöa chiÒu dµi ®o¹n vá hÇm ë hai bªn cña nót chia ®èt vë hÇm t−¬ng øng. +b: Lµ chiÒu dµi cña ®èt vá hÇm(b=1m).

- Ta tÝnh to¸n néi lùc vá hÇm theo ph−¬ng ph¸p ®óng dÇn b»ng c¸ch b©n ®Çu ë tÊt c¸c nót ®Òu cã c¸c gèi ®Çn håi vµ tÝnh to¸n néi lùc.Sau khi tÝnh to¸n néi lùc th× c¸c gèi ®Çn håi mµ cã ph¶n lùc gèi ©m th× ta thay thÕ bµng c¸c gèi hÇn håi cã ®é cóng bµng kh«ng vµ tÝnh to¸n l¹i cho tíi khi tÊt c¶ c¸c gèi ®µn håi ®Òu cã ph¶n lùc gèi d−¬ng thi th«i. - T¹i vÞ trÝ ch©n vßm th× ta m« h×nh hãa ®iÒu kiÖn biªn nh− mét ngµn ®µn håi( vÞ trÝ ch©n vßn chØ cã chuyÓn vÞ lón vµ xoay t¹i chç mµ kh«ng cã chuyÓn vÞ ngang).§é cøng cña ngµm ®µn håi t¹i vÞ trÝ ch©n vßm x¸c ®Þnh nh− sau. Trong ®ã: +Ko: Lµ hÖ ssos kh¸ng ®µn håi cña ®Þa tÇng t¹i ch©n vßm. +Ja:Lµ m« men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn ch©n vßm: III.

tÝnh to¸n vá hÇm. TÝnh to¸n chia ®èt vá hÇm. Nh− ®· nãi ë trªn mçi nöa vá hÇm ®−îc chia thµnh 20 ®èt .C«ng viÖc tÝnh to¸n chia ®èt ®−îc thùc hiÖn trªn Autocard. ChiÒu dµi mét nöa trôc vá hÇm lµ.

ChiÒu dµi mçi ®èt hÇm sÏ lµ: Vũ Văn Tuấn -50CĐ4- 7475.vn Page 8 Bộ môn Cầu -Hầm Đồ án TK&XD Hầm Sau khi tiÕn hµnh tÝnh to¸n chia ®èt vá hÇm trªn Autocard ta ®−îc kÕt qu¶ nh− sau. S¬ ®å chia ®èt mét nöa vá hÇm. 19 20 21 18 22 17 23 16 24 15 25 14 26 13 27 12 28 11 29 10 30 9 31 8 32 7 33 6 34 5 35 4 36 3 37 2 38 1 39 B¶ng sè liÖu c¸c ®èt vá hÇm.vn Page 9 Bộ môn Cầu -Hầm Đồ án TK&XD Hầm 15 256.89 B¶ng tÝnh to¸n ®é cøng cña c¸c gèi ®µn håi: Chiều dài D(Độcứng của Tiết diện Đốt K(T/m2) đốt d(m) gối) 1 - 3. X¸c ®Þnh t¶I träng.

AL§T th¼ng ®øng. - ChiÒu cao vßm ¸p lùc.vn Page 10 Bộ môn Cầu -Hầm Đồ án TK&XD Hầm Ta cã s¬ ®å vßm ¸p lùc nh− sau.7715(m) - ¸p lùc ®Þa tÇng th¼ng ®øng tiªu chuÈn lµ. - ¸p lùc ®Þa tÇng th¼ng ®øng tÝnh to¸n lµ. ¸p lùc ngang ®Þa tÇng (x¸c ®Þnh theo c«ng thøc Cu-Kl«ng).

- HÖ sè ¸p lùc ngang. - ¸p lùc ®Þa tÇng n»m ngang.vn Page 11 Bộ môn Cầu -Hầm Đồ án TK&XD Hầm - ¸p lùc ngang t¹i ®¸y mãng. Ap lùc ngang cña ®Þa tÇng ph©n bè d¹ng bËc nhÊt t¸c dông lªn kÕt cÊu vá hÇm .