STT	TÊN FILE BẢN VẼ + THUYẾT MINH	LINK DOWN, PASS: thietkeduong.com
01	Đồ án hầm - phương pháp thi công NATM	https://drive.google.com/file/d/0B2lTqvVHyoauRVhuT09zMTNPak0/view

MỤC LỤC

PHẦN I 2

GIỚI THIỆU CHUNG.. 2

PHẦN II 5

THIẾT KẾ CƠ SỞ.. 5

Chương I: Lựa chọn tuyến.. 5

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN.. 5

I.THIẾT KẾ TUYẾN HẦM... 5

1.1. Những yếu tố hình học của tuyến hầm.. 5

1.2.Vị trí các cửa hầm: 6

II. YẾU TỐ HÌNH HỌC CỦA ĐƯỜNG TRONG HẦM... 7

2.1. Khổ giới hạn và tĩnh không hầm.. 7

2.2. Cách dựng khuôn hầm. 9

III - KẾT CẤU VỎ HẦM. 9

3.1. Bêtông phun (Shotcrete): 9

3.2. Neo: 11

3.3. Các dạng kết cấu vỏ hầm của hầm chính và hầm lánh nạn. 12

IV - KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG XE CHẠY VÀ ĐƯỜNG BỘ HÀNH : 13

V – PHÒNG NƯỚC VÀ THOÁT NƯỚC TRONG HẦM. 13

5.1. Cấu tạo lớp chống thấm vỏ hầm. 13

5.2. Bố trí hệ thống rãnh thoát. 14

5.3. Cấu tạo rãnh thoát nước. 15

CHƯƠNG I – GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ĐÀO HẦM NATM. 16

1.1 Quá trình lịch sử phát triển của công nghệ NATM   16

1.2. Khái niệm chung về phương pháp NATM.. 17

1.3. Sự khác biệt và ưu nhược điểm của phương pháp NATM so với các phương pháp thi công truyền thống. 18

CHƯƠNG II – ĐÁNH GIÁ ĐẤT ĐÁ.. 20

PHẦN I

GIỚI THIỆU CHUNG

CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH

1.1.Vị trí công trình.

Tuyến đường chạy theo hướng Tây – Đông. Đây là khu vực có nhiều núi cao,địa hình phức tạp. Các dãy núi cao, rất cao và địa hình có độ dốc lớn.

CHƯƠNG II. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

2.1 Quy trình, quy phạm

Tiêu chuẩn thiết kế 22TCVN-273-01

2.2 C¸c tiªu chuÈn kü thuËt

Bán kính tối thiểu đường cong trong hầm được qui định để đảm bảo cho chạy xe an toàn, đảm bảo tầm nhìn trong hầm.

Hiện nay chưa có Tiêu chuẩn về hầm đường bộ, tạm thời tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế Đường bộ 22TCN-273-01 và một số tiêu chuẩn thiết kế hầm ở nước ngoài để rút ra một số nguyên tắc thiết kế tuyến hầm trên đường ôtô như sau:

Thông thường hầm đường bộ thiết kế dành cho 2 làn xe chạy 2 chiều, nếu đường 4 làn xe thì thiết kế 2 hầm  một chiều chạy song song nhau: Nếu có cơ sở so sánh về hiệu quả kinh tế và kỹ thuật thì mới chọn phương án đường hầm hai chiều với 4 làn xe.

Bán kính cong tối thiểu là 250m, chỉ khi nào không thể mở rộng được bán kính cong mới cho phép dùng bán kính 150m.

Đường hầm trong thành phố dùng để giải quyết giao cắt khác mức giữa các tuyến trong nút giao thông. Vì vậy tuyến hầm thường nằm trên đường thẳng.

Khi mặt bằng nút phức tạp, là nút giao ngã năm, ngã sáu hoặc gặp những công trình ngầm khác, tuyến hầm phải vòng tránh khi đó hầm buộc phải nằm trên đường cong.

Đối với hầm vượt qua sông, đoạn hầm vượt qua khu vực dòng chảy chính thi công chở nổi hạ chìm thì bắt buộc phải bố trí trên đường thẳng.

Tiêu chuẩn về bình đồ và trắc dọc hầm phụ thuộc vào tốc độ tính toán của luồng xe.

Cấp loại đường phố	Tốc độ tính toán (km/h)	Bán kính cong tối đa (m)	Bán kính cong tối thiểu(m)	Độ dốc dọc tối đa(%)
Đường cao tốc	120	3000-5000	600	4
Đường ưu tiên cấp 1	100	2000-5000	400	5
Đường khu vực	80	1000-1500	250	6

Trắc dọc trong hầm

       Hầm có thể được thiết kế theo một hoặc hai hướng dốc.Hầm có dốc về một phía có ưu điểm là thông gió tự nhiên tốt vì chênh cao giữa hai phía cửa hầm tạo ra chênh lệch áp suất và sẽ luôn có một luồng gío tự nhiên thổi dọc theo đường hầm. Tuy vậy hầm một hướng dốc có nhược điểm là gây khó khăn cho thi công khi ta tổ chức đào từ hai phía cửa hầm, hướng đào từ phía cửa trên sẽ bị úng nước. Trong giai đoạn khai thác sẽ có một lượng nước mặt từ phía trên dốc ngoài cửa

chảy qua hầm buộc phải tăng tiết diện rãnh thoát nước là nhược điểm thứ hai. Vì vậy chỉ với đường hầm có chiều dài <300m mới thiết kế một hướng dốc, chiều dài 300m cần phải thiết kế dốc về 2 phía.

      Khi tạo dốc hai phía có góc gãy giữa hai hướng dốc. Để tạo tầm nhìn và độ êm thuận khi tầu chạy, chênh lệch tuyệt đối giữa hai dốc không được vượt quá giá trị cho phép, đối với đường sắt là 3‰. Để đảm bảo yêu cầu này người ta sử dụng một đoạn chuyển tiếp gọi là đoạn dốc hòa hoãn có chiều dài tối đa 200m và độ dốc bằng độ dốc  tối thiểu để thoát nước, thông thường độ dốc này là 3‰, còn khi đường hầm nằm trong vùng có lượng nước ngầm lớn thì độ dốc tối thiểu phải là 6‰. Chênh dốc trên hầm đường bộ được vuốt nối bằng đường cong đứng lồi và đường cong đứng lõm. Bán kính đường cong đứng phụ thuộc vào chênh dốc tuyệt đối giữa hai hướng để đảm bảo tầm nhìn vượt xe của người điều khiển phương tiện.

Độ chênh dốc tuyệt đối (%)	Bán kính đường cong lồi (m)	Bán kính dường cong lõm (m)
5-6.9	10000	2000
7-9.9	6000	1500
10	4000	1000

 

   -  Bán kính tối thiểu của đường cong trên tuyến R_tt = 250m.

   -  Bán kính tối thiểu của đường cong trong hầm là R_hầm =300 m (điều kiện khó khăn với hầm đường bộ).

   -  Độ dốc dọc tối đa trong hầm i_h,max = 4%.

   -  Độ dốc dọc tối thiểu trong hầm i_h,min = 6 .

   -  Độ dốc ngang mặt xe chạy i_n = 2%.

 2.3. Dù kiÕn cÊu t¹o kÕt cÊu vµ biÖn ph¸p c«ng nghÖ thi c«ng ®­êng hÇm

      Công nghệ thi công đường hầm: NATM. Dự kiến cấu tạo kết cấu dựa theo tiêu chuẩn hầm xuyên núi của Nhật có các thông số kỹ thuật sau:

PHẦN II

THIẾT KẾ CƠ SỞ

Ch­¬ng  i: lùa chän tuyÕn

Yêu cầu chung của công tác vạch tuyến trên bình đồ:

Khắc phục các yếu tố khó khăn của tuyến đường về bình đồ, trắc dọc.

  Tuyến hầm phải phù hợp với tổng thể mạng lưới đường hiện tại.

Các phương án tuyến phải xét đến sự thuận lợi cho thiết kế, đặc biệt là thi công. Phù hợp với công tác vận chuyển vật liệu, tận dụng được vật liệu tại chỗ nhằm giảm thiểu được chi phí xây dựng.

Sự lựa chọn của phương án phải dựa trên cơ sở phân tích , so sánh về kinh tế trong thiết kế, thi công, khai thác. Đặc biệt là yếu tố an toàn cho các phương tiện phải được bảo đảm.

Vạch tuyến bình đồ và trắc dọc của hầm được thiết kế đảm bảo các chức năng và mục đích của hầm như là một phần của tuyến đường theo địa hình, địa chất, sử dụng diều kiện môi trường dựa trên kết quả khảo sát, đo đạc ngay tại hiện trường.

Vạch tuyến của bình đồ nên chọn hướng tuyến thẳng, đường cong bán kính lớn để đảm bảo giao thông luôn thông suốt.

Độ dốc hầm đối với trắc dọc được lập phải lớn hơn 0.3% để đảm bảo thoát nước tự nhiên trong quá trình thi công hầm. Để đảm bảo điều kiện thông gió tốt trong hầm, giảm thiểu lượng khí thải của các phương tiện thì độ dốc dọc không vượt quá 4%.

Dựa vào hai điểm khống chế A-B trên bình đồ với các yếu tố hình học của tuyến đề xuất phương án đi tuyến.

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN

 

I.THIẾT KẾ TUYẾN HẦM

1.1. Nh÷ng yÕu tè h×nh häc cña tuyÕn hÇm

  1.1.1. §iÓm ®Çu tuyÕn:

+ Lý tr×nh: Km 0+00

+ Cao ®é tù nhiªn: 9.17 m

+ Cao ®é thiÕt kÕ:  9.17 m

  1.1.2. §iÓm cuèi tuyÕn:

+ Lý trình: Km 4+325

+ Cao độ tự nhiên: 10.42m

+ Cao độ thiết kế:  10.43m

  1.1.3. Bình đồ tuyến thiết kế

Tuyến được thiết kế là tổ hợp các đoạn đường thẳng được nối với nhau bằng nhiều đường cong. Chiều dài toàn tuyến là:4325. Mục đích của việc thiết kế đường cong chuyển tiếp là làm giảm lực ly tâm khi phương tiện giao thông chuyển từ đường thẳng vào đường cong tròn.

1.2.Vị trí các cửa hầm:

Vị trí cửa hầm được lựa chọn để lượng đào bạt là ít nhất do việc tăng chiều sâu đường đào trước cửa hầm sẽ làm tăng giá thành của cửa hầm, bạt dốc cửa hầm và gia cố chúng. Điều này gây khó khăn cho công tác cơ giới hoá đào bạt cửa hầm. Hiện nay công tác đào bạt đang được xem xét để có thể tránh được sụt trượt do ảnh hưởng của khí hậu nhằm đảm bảo giao thông được an toàn. Tuy vậy nếu ta đạt cửa hầm sớm quá thì cũng làm tăng giá thành của hầm. Do vậy vị trí đặt cửa hầm tốt nhất là hai giá thành này xấp xỉ nhau.

Kinh nghiệm thiết kế chỉ ra rằng trong đất sét chiều sâu đường đào trước cửa hầm không được vượt quá 12-15m. Trong đá cứng có thể bạt tới 20-25m. Tuy nhiên người ta thường lấy những trị số nhỏ hơn để đảm bảo an toàn và đơn giản trong thi công. Do vậy ta chọn vị trí đặt cửa hầm như sau:

Cửa hầm phía Tây: Km 2+100.

Cao độ tự nhiên:  30.33m

Cao độ thiết kế:  19.60m

Cửa hầm phía Đông: Km 3+670.

Cao độ tự nhiên: 28.81m

Cao độ thiết kế: 15.81m

Chênh cao giữa hai cửa hầm 3.79 m .

Hầm được thiết kế theo 2 hướng dốc và được nối với nhau bằng đoạn đường cong lồi có bán kính 3000m. Chiều dài mỗi nhánh:

Nhánh hầm phía Tây dài: 800m

Nhánh hầm phía Đông dài: 770m

       + Vị trí các hầm ngang:

Các hầm ngang được thiết kế các nhau 300m.Kết cấu của hầm ngang được thiết kế như hầm lánh nạn với chiều rộng bằng một làn xe. Đoạn nối với hầm ngang có một dải đường được mở rộng dài 26m và rộng 3m nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình di chuyển.

1.2.1 - Trắc dọc tuyến hầm.

 1.2.1.1. Đường dẫn vào hầm.

Đường dẫn vào cửa hầm phía Tây: Là đoạn tuyến có nền đào có chiều dài 110m.

   Đường dẫn vào cửa hầm Đông: Là loại nền vừa đào vừa đắp.

 1.2.1.2. Trắc dọc trong hầm chính:

 Đường hầm phía cửa Tây:

Chiều dài: 800m.

Loại hình: Nền đào

Độ dốc dọc: 2.79%

Hướng dốc: Dốc về phía cửa hầm.

     Đường hầm phía cửa Đông:

Chiều dài: 770m

Loại hình: Nền đào.

Độ dốc dọc: 3.39%

Hướng dốc: Dốc về phía cửa hầm.

      Trắc dọc trong hầm: Hầm dốc về hai phía của cửa hầm, đoạn chuyển tiếp giữa hai hướng dốc dọc trong hầm là một đường cong đứng bán kính R=3000m.

Độ dốc mỗi đoạn: Đoạn 1 xuất phát từ cửa phía Tây có chiều dài 800m và có độ dốc là 2.79%. Đoạn 2 chuyển tiếp từ đoạn 1 về phía cửa hầm phía Đông có độ dốc 3.39% và dài 770m.

II. YẾU TỐ HÌNH HỌC CỦA ĐƯỜNG TRONG HẦM

2.1. Khổ giới hạn và tĩnh không hầm

2.1.1. Khổ giới hạn tiếp giáp kiên trúc trong hầm

Định nghĩa: Khổ giới hạn tiếp giáp kiến trúc là một đa giác khép kín, nằm trên mặt phẳng vuông góc với tim đường tạo thành khoảng không tối thiểu dành cho giao thông, mọi chi tiết kết cấu các công trình trên đường đều phải nằm bên ngoài đường bao giới hạn này.

Các thông số của khổ giới hạn như sau:

      Bề rộng mặt đường xe chạy:  B = 5,5m.

      Dải phân cách là 0,25m.

Hình 1. Khổ giới hạn của hầm chính

     2.1.2. Tĩnh không trong hầm:

Ngoài việc tuân thủ qui định của khổ giới hạn tiếp giáp kiến trúc, kích thước bên trong đường hầm còn phải duy trì những khoảng không gian thoáng cần thiết nhằm thoả mãn những yêu cầu trong thi công và trong khai thác sau đây:

Đủ chỗ bố trí các thiết bị phục vụ khai thác: thiết bị thông tin, tín hiệu, cấp điện, chiếu sáng và thông gió.

Đảm bảo yêu cầu trong thi công dễ sử dụng những loại ván khuôn định hình và để khắc phục biến dạng theo thời gian của địa tầng và của kết cấu vỏ hầm

Do vậy giữa khổ giới hạn kiến trúc và mặt trong của vỏ hầm có một khoảng hở theo qui định,  trong bài em kiến nghị khoảng hở như sau:

Tại các điểm góc (A) của khổ giới hạn chọn khoảng cách là 150 mm.

Ngang tường hầm (B) khoảng cách là 500 mm.

Lựa chọn khuôn hầm dạng đường cong 3 tâm.

 

                      Hình 2. Đường khuôn hầm của hầm chính

 

2.2. Cách dựng khuôn hầm.

.Xác định diểm A tại góc thấp bên phải của khổ giới hạn, điểm này cách cạnh vát 15cm.

 Hai điểm tiếp giáp ở hai bên tường hầm là hai điểm I và I’ là giao điểm của đường thẳng ngang cách cao độ mặt lề người đi 1250mm với hai đường thẳng dứng song song với hai cạnh bên của khổ giới hạn và cách cạnh này của khổ giới hạn 500m về một phía.

 Đường tim hầm là đường thẳng đi qua điểm giữa của đoạn thẳng I-I’.

Tâm O₁ là điêm giao cắt của cung tròn tâm A, bán kính R₁=B-100(cm) với đường thẳng I-I’.

Từ tâm O­₁, vẽ cung tròn AB bán kính R₁, điểm B là điểm ngang với cao đọ mặt đường tại điểm giáp với gờ chắn bánh. Tâm O’₁ đối xứng với O₁ qua đường tim hầm, vẽ cung tròn tâm O’₁, bán kính R₁ đối xứng với cung tròn AB.

Tâm O₂ là điểm giao cắt giữa bán kính O₁A với đường tim hầm.

Từ tâm O₂, vẽ cung tròn nối hai điểm A và A’ ta được đường cong ba tâm chính là khuôn hầm cần dựng .

III - KẾT CẤU VỎ HẦM.

Đường hầm thi công theo công nghệ NATM, hang đào được chống đỡ bằng bêtông phun và neo, vỏ hầm bằng bêtông đổ tại chỗ. Dọc theo chiều dài hầm, vỏ hầm được thiết kế theo một số dạng phù hợp với từng loại cấu tạo địa chất

3.1. Bêtông phun (Shotcrete):

Bêtông phun là một loại kết cấu chống đỡ kiểu mới, cũng là một loại công nghệ

mới. Người ta sử dụng máy phun bêtông theo một trình tự hỗn hợp nhất định, dùng bêtông đá nhỏ trộn thêm chất ninh kết nhanh phun vào bề mặt vách đá, sẽ nhanh chóng cố kết thành một tầng kết cấu chống giữ, do đó mà phát huy tác dụng bảo vệ đối với vi nham. Công nghệ phun bêtông gồm 3 loại: Phun khô, phun ướt, phun hỗn hợp. Trong đồ án em lựa chọn công nghệ phun ướt.

Công nghệ phun ướt: là đem cốt liệu, ximăng và nước theo tỷ lệ thiết kế trộn đều, dùng máy phun ướt đưa bêtông đến đầu phun, tại đó gia thêm chất ninh kết nhanh và phun ra, dây chuyền công nghệ.

Chất lượng bêtông phun ướt dễ khống chế, bụi bặm và lượng đàn hồi trong quá trình phun rất ít.

Chiều dày lớp bêtông phun từ 5-10cm. Trong trường hợp địa chất xấu thì chiều dày bêtông phun có thể lên đến 20cm.

Thành phần hỗn hợp bêtông phun bao gồm: Xi măng, nước, cát, đá dăm, phụ gia.

Thành phần hỗn hợp bêtông phun phải thoả mãn các yêu cầu sau:

Xi măng ưu tiên sử dụng các ximăng silicat phổ thông, thứ đến là ximăng silicat núi lửa mác 425 trở lên. Khi có yêu cầu sử dụng đặc biết thì sử dụng các loại ximăng đặc chủng nhằm đảm bảo thời gian ninh kết của bêtông phun và tính hoà hợp tốt của chất ninh kết nhanh.

Cát: sử dụng cát hạt vừa có đường kính hạt nhỏ có độ mịn lớn hơn 2,5; có đường kính 0-8mm, để đảm bảo cường độ của bêtông phun và giảm thiểu lượng bụi khi thi công và giảm thiểu vết nứt do co ngót khi hoá cứng.

Đá dăm lựa chọn đá dăm có đường kính hạt nhỏ không lớn hơn 15mm. Nhằm ngăn ngừa việc tắc ống và giảm thiểu lượng đàn hồi trong quá trình phun bêtông.

Nước: dùng nước sạch

Tỉ lệ N/X khống chế khoảng 0,47-0,48 đảm bảo độ sụt là 20cm, tỉ lệ mất mát của vữa ướt dưới 20%.

Hình 5: Sơ đồ công nghệ phun ướt.

3.2. Neo:

Loại neo: Swellex là loại neo chêm, cấu tạo của neo là một ống thép vỏ mỏng, hao đầu bị bịt kín. Phía đầu neo có mũ neo để ép vào vách hang và có lỗ để lắp ống bơm. Vỏ thép thân neo cuộn nhỏ lại để đưa lọt vào trong lỗ khoan. Sau khi đặt neo vào trong lỗ khoan người ta lấp máy bơm vào đầu mũ neo và bơm nước với áp lực 30MPa vào trong thân neo, áp lực làm cho thân neo nở tròn và ép chặt vào thành lỗ khoan. Neo sử dụng trong môi trường có nước nên thích hợp cho lớp địa chất thứ hai.

Đường kính: 41mm, chiều dầy vỏ là 3mm.

Chiều dài: 4m.

Cự li: theo phương dọc 1,2m và theo phương ngang 1,5m.

Những chỉ tiêu cơ học của neo: khả năng chịu kéo của neo 200kN/m, khả năng chống cắt vào khoảng 2700kN.

Phương pháp thi công neo swellex :

·        Tiến hành khoan lỗ neo bằng máy khoan.

·        Rửa sạch lỗ neo bằng nước sạch nhờ máy bơm nước.

·        Lắp neo vào lỗ neo và tiến hàn bơm nước áp lực cao 300bar vào neo swellex làm neo nở ra áp sát vào thành lỗ neo. Khi đó neo bắt đầu tham gia chịu lực.

·        Tháo nước trong neo swellẽ và tiến hành đóng neo.

·        Kiểm tra áp lực của neo.

·        Hoàn thiện quá trình lắp neo (có hình minh hoạ dưới).

 

3.3. Các dạng kết cấu vỏ hầm của hầm chính và hầm lánh nạn.

   Kết cấu vỏ hầm được lựa chọn phải thoả mãn các điều kiện sau:

+          Kích thước sử dụng hợp lý.

+          Diện tích mặt cắt ngang nhỏ nhất.

+          Bảo đảm khả năng chịu lực và ổn định.

+          Thoát nước, chiếu sang, thông gió thuận lợi.

+          Thi công dễ dàng, sử dụng cơ giới hoá thi công thuận tiện.

 

 

                    Hình 3. Mặt cắt ngang hầm       

IV - KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG XE CHẠY VÀ ĐƯỜNG BỘ HÀNH :

 

 Hình 8.Cấu tạo mặt xe chạy trong hầm chính

 

V – PHÒNG NƯỚC VÀ THOÁT NƯỚC TRONG HẦM.

5.1. Cấu tạo lớp chống thấm vỏ hầm.

   Lớp chống thấm sử dụng các tấm PVC dầy 2cm được gắn lên lớp gia cố vỏ (bêtông phun vẩy). Lớp chống thấm được hàn với nhau bằng máy hàn nhiệt chạy điện. Điều này tạo thành các mối hàn kép với rãnh bên trong để cho mục đích thí nhiệm. Các rãnh này chứa đầu khí nén và mối hàn được thí nhiệm về độ tin cậy của mối hàn so với hàn thủ công.

Chức năng của vật liệu vỏ lót, lớp đặc biệt và lớp cố định.

Lớp đặc biệt được làm từ sợi plastic, trọng lượng khoảng 500g/m² để bảo vệ lớp vỏ lót trước lớp gia cố vỏ lót gồ ghề là lớp bêtông phun và đồng thời tạo thành lớp thoát nước.

Lớp đặc biệt được cố định bằng các đĩa kim loại. Lớp vỏ PVC được hàn vào các đĩa kim loại bằng khí nóng. Các mối hàn này tách riêng các tải kiéo đặc biệt. Vì vậy khi có lực xảy ra thì luôn luôn có một vùng rộng tương ứng của lớp vỏ lót để điều chỉnh sự thay đổi đó về hình dạng màng không có bất kỳ vấn đề gì.

Các lớp chống thấm được thiết kế với chiều rộng khoảng 1,3m.

Các lớp chống thấm khi thi công phải được kiểm tra đủ khả năng chịu kéo và chịu dãn vì việc kéo thường đặc biệt cần thiết để điều chỉnh lớp gia cố do các tải nén gây ra. Với lớp PVC các chỉ tiêu này phải đạt 15N/mm² với độ kéo và 300% với độ dãn.

5.2. Bố trí hệ thống rãnh thoát.

Rãnh thoát nước không chỉ dùng khi thoát nước mặt đường trong hầm. Rãnh được thiết kế với đường ống đường kính 30mm. Rãnh được thiết kế đúc sẵn thành từng đốt có chiều dài 1m một sau đó được đặt vào khuông rãnh đã được đào sẵn.

Hệ thống thoát nước hông được bố trí dọc theo đường hầm và có nhưng vị trí thông với hầm ngang. Tại ngoài hầm rãnh được nối với hệ thống rãnh ngoài taluy hầm.

Hệ thống thoát nước ngầm được thiết kế gồm có ống thoát nước tại vỏ

lớp chống thấm có đường kính 10mm có lớp lọc nước. Hệ thống này dẫn nước ngầm từ lớp chống thấm qua các rãnh ngang có đường kính10mm, dốc 1%. Nước ngầm sau đó được chảy xuống đường rãnh ngầm chính nằm tại giữa đường hầm có đường kính 30mm.

5.3. Cấu tạo rãnh thoát nước.

 

Hình10: Rãnh thoát nước cho hầm chính và hầm lánh nạn.

VI - THIẾT KẾ CỬA HẦM.

Cửa hầm là bộ phận chuyển tiếp từ đường đào vào hầm. Cửa hầm có tác dụng đảm bảo ổn định mái dốc trên cửa hầm và ta luy đường đào, đảm bảo thoát nước từ trên sườn núi ra ngoài hầm. Cửa hầm là bộ phận duy nhất lộ ra ngoài nên còn có tác dụng trang trí cho công trình.

Cửa hầm thường gồm có cửa chính, tuỳ thuộc vào địa hình khu vực cửa tường chính vuông góc hoặc chéo góc với trục hầm, rãnh thoát nước và vòng vỏ hầm đầu tiên.

Để xây cửa tiến hành đào cắt và gia cố mái dốc trên hầm để tăng cường độ cho mái dốc tránh hiện tượng sụt trượt mái dốc gây khó khăn cho việc thi công và hiện tượng sụt trượt trong quá trình khai thác.

Mặt khác khi đào bạt cửa hầm thì lượng nước ngầm thoát ra mặt mái ta luy cũng tương đối lớn do vậy ta phải bố trí hệ thống thoát nước ngầm bằng cách khoan sâu vào trong nền đất dá để đặt hệ thống ống thoát nước ra ngoài.

Nước chảy từ trên mái dốc trên hầm xuống được thu vào rãnh ngang sau tường chính từ đó nước chảy theo rãnh có độ dốc 2% sang ta luy đường đào rồi xuống rãnh dọc ở nền đường ( cũng có thể tổ chức chảy theo ống ). Thành và đáy của rãnh nước được xây hoặc đổ bê tông để tránh xói mòn.

Để tránh hiện tượng đá rơi và sụt trượt đất đá từ trên mái dốc đỉnh hầm xuống nền đường gây ảnh hưởng đến việc khai thác theo kinh nghiệm khoảng cách từ chân mái dốc đến lưng tường chính thường là 2-3m, và phía trên đỉnh hầm phải có lớp đất đủ dày để giảm chấn động do đá lăn từ trên mái dốc xuống thường là từ 2-3m.

Cửa hầm có thể xây bằng đá hoặc bằng bê tông toàn khối. Kích thước cơ bản của các bộ phận xác định bằng tính toán. Tường cánh, tường chính tính như tường chắn đất.

 

.

 

CHƯƠNG I – GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ĐÀO HẦM NATM.

 

1.1 Quá trình lịch sử phát triển của công nghệ NATM

Cho đến tận giữa thế kỉ 20, để làm vỏ chống giữ ổn định tạm thời cho các tunnel người ta vẫn sử dụng các phương pháp chống giữ truyền thống với các kết cấu chống giữ bằng gỗ và sau này là bằng thép trước khi sử dụng một kết cấu chống cố định cuối cùng bổ sung. Lớp vỏ chống cuối cùng này có thể là vỏ chống xây (bằng gạch đá v..v..) hoặc bằng bê tông. Áp lực của đất đá lên công trình phát triển do sự phân huỷ và sụt lún bất lợi của khối đá bao quanh công trình. Đá sụt lún gây ra tải trọng bên ngoài lên vỏ chống chính là tải trọng bản thân của đá lên vòm sụt lở. Kết quả là tồn tại những loại tải trọng không theo một qui luật  nào cả với cường độ lớn tác dụng lên lớp vỏ chống dày của công trình.

Tại thời điểm đó với sự phát triển đáng kể của công nghệ xây dựng công trình ngầm thì các nhà khoa học và xây dựng đã hiểu sự cần thiết phải giảm biến dạng của khối đá nhằm sử dụng tốt khả năng mang tải của khối đá, cũng như hiểu được mối tác động qua lại giữa sức kháng của vỏ chống và biến dạng.

Phương pháp NATM (New Austrian Tunnelling Method) được phát triển trên cơ sở kinh nghiệm của một số phương pháp cũ trước đó. Trong phát minh của mình giáo sư   Ladislaus von Rabcewicz đã nêu lên điều cốt lõi trong nguyên tắc NATM là sử dụng một kết cấu chống sơ bộ (chống ngay sau khi đào) có tính linh hoạt cao để đạt được trạng thái cân bằng mới thay thế cho trạng thái cân bằng cũ đã bị phá vỡ. Công việc này được thực hiện bằng công tác đo đạc và quan trắc hiện trường, Sau khi đạt được trạng thái cân bằng mới, lớp vỏ chống bên trong sẽ thi công lắp dựng (lớp vỏ chống cuối cùng thường là bê tông đổ tại chỗ). Trong

 

một số trường hợp đặc biệt có thể không cần dùng lớp vỏ này.

Từ năm 1956-1958, lần đầu tiên các đường hầm tiết diện lớn đã được xây dựng tại Venezuela do Rabcewicz thực hiện theo nguyên tắc của NATM.

Tại Áo việc áp dụng đầu tiên của phương pháp NATM là vào những năm 50 của thế kỉ 20 cho các đường hầm thuỷ lợi nhỏ

Vào năm 1963, phương pháp NATM đã được giới thiệu tại cuộc hội thảo về cơ học đá tổ chức tại Salzburg. Phương pháp được gọi là “mới” bởi vì trước đó đã tồn tại một phương pháp truyền thống cũ của Áo được xây dựng và phát triển bởi các kĩ sư Áo

1.2. Khái niệm chung về phương pháp NATM

            Phương pháp NATM lấy phun bê tông và neo làm biện pháp che chống chủ yếu, thông qua giám sát đo đạc khống chế biến dạng giới chất, tiện cho việc phát huy phương pháp thi công dùng năng lực tự chịu tải của đất đá. Phương pháp này dựa trên cơ sỏ kỹ thuật phun neo tổng kết lại và đề xuất ra. Phương pháp này đã dẫn lý luận hầm và công trình ngầm vào lãnh vực mới của lý luận hiện đại và cũng khiến cho việc thiết kế và thi công hầm và công trình ngầm càng phù hợp hơn với thực tế công trình dưới đất, tức là việc nhất trí giữa hệ thống lý luận thiết kế-phương pháp thi công-kết cấu và trạng thái công tác(kết quả). Do vậy phương pháp thi công NATM là một phương pháp thi công đã được áp dụng trên phạm vi toàn thế giới.

     Xét về mặt nguyên lý, phương pháp NATM có những nguyên lý cơ bản sau:

    1.2.1. Bảo vệ sức bền của khối đất đá:

Đào cẩn thận để tránh làm long rời có hại và lắp đặt thật nhanh các phương tiện che chống tăng cường. Phun bê tông, lắp đặt neo, lắp mạng lưới  cốt thép và giá vòm thép sát với mặt đào hỗ trợ cho việc bảo vệ sự toàn vẹn của khối đất đá.

    1.2.2. Nhanh chóng tạo hình dáng đường hầm tròn khép kín:

Để tránh các tập trung ứng suất vào các góc mà ở đó các cơ chế phá hoại tiềm tàng sẽ xuất hiện.

    1.2.3. Lập vỏ mỏng và dẻo :

Che chống lần đầu phải dẻo nhằm để giảm thiểu các mômen uốn và để tạo thuận lợi cho quá trình sắp xếp lại ứng suất mà không tạo ra các lực cục bộ bất lợi cho lớp vỏ. Sau đó neo chặt các lớp che chống lần thứ nhất vào khối đất đá, ngoài ra không cần che chống phụ nào khác vì sẽ làm tăng bề dày lớp vỏ .Lớp vỏ phải tiếp xúc hoàn toàn với vi nham đào ra. Việc phun bê tông sẽ đáp ứng yêu cầu đó.

    1.2.4. Đo đạc thường xuyên tại chỗ:

Quan trắc trạng thái đường hầm trong qua trình thi công là một phần thông nhất của NATM. Với các phương tiện đo đạc tại chỗ hiện đại như: nghiêng kế, các tế bào theo dõi nội lực , máy đo áp suất và biến dạng, kinh vĩ lade.v.v. và với việc theo dõi và diễn giải các biến dạng, ứng suất và lực căng, người ta có thể tối ưu hoá các phương pháp thi công và yêu cầu che chống.

Vì vậy với phương pháp NATM thì các nguyên tắc sau cần được tuân thủ:

+        Phải xem xét tới phản ứng đặc trưng của khối đá

+        Phải tránh gây ra trạng thái ứng suất biến dạng bất lợi bằng cách áp dụng biện pháp chống giữ thích hợp tại đúng thời điểm

+        Việc thi công vòm ngược phải đảm bảo trạng thái tĩnh cho đường hầm.

+        Kết cấu chống nên được sử dụng tối ưu theo mức độ biến dạng có thể chấp nhận (nằm trong giới hạn cho phép)

+        Các công tác đo đạc chung và kiểm tra định kì phải được tiến hành.  

1.3. Sự khác biệt và ưu nhược điểm của phương pháp NATM so với các phương pháp thi công truyền thống

            So với các phương pháp thi công truyền thống, khi thi công theo phương pháp NATM đòi hỏi có một số thay đổi trong các quá trình của công tác: khảo sát, thiết kế kĩ thuật và thi công.

1.3.1. Về công tác khảo sát:

Cũng như trong tất cả các phương pháp xây dựng công trình ngầm khác, yêu cầu đặt ra trong giai đoạn khảo sát là phải thu thập được các chỉ tiêu cơ học của đất đá, điều kiện địa chất, điều kiện thuỷ văn phục vụ cho công tác thiết kế tuyến,

hình dạng, tiết diện công trình, đánh giá mức độ ổn định của khối đá và lập phương án thi công…. Ngoài ra, trong qúa trình thi công, những khảo sát bổ sung cũng sẽ được thực hiện nếu cần thiết khi gặp điều kiện đất đá thay đổi ngoài dự kiến hoặc đường hầm mất ổn định mạnh sau khi đào để phục vụ việc điều chỉnh thiết kế hay đưa ra biện pháp chống giữ bổ sung.

1.3.2. Về công tác thiết kế: 

Khác với các phương pháp chống giữ truyền thống trước đó, trong NATM không còn tồn tại khái niệm kết cấu chống tạm hay kết cấu chống cố định. Tất cả các thành phần kết cấu chống “ban đầu” ngay sau khi đều được xem là 1 phần trong kết cấu chống “cuối cùng”, đây là khái niệm chỉ thể hiện thời gian kết cấu chống được lắp dựng chứ không thể hiện sự khác nhau về vai trò và nhiệm vụ của chúng. Yêu cầu về tính chính xác và hiệu quả của các giải pháp thiết kế trong giai đoạn trước khi thi công không đòi hỏi ở mức độ cao nhất, chúng thường xuyên được điều chỉnh, bổ sung trong suốt quá trình thi công dựa trên kết quả quan trắc thu được

 1.3.3. Về công tác thi công: 

Với nội dung cơ bản của NATM là “bảo dưỡng” đá ở mức độ tối đa, công tác thi công trong NATM có ảnh hưởng quyết định tới toàn bộ quá trình xây dựng. Điểm khác biệt lớn nhất giữa NATM với các phương pháp khác chính là việc áp dụng và đánh giá đúng vai trò của công tác quan trắc như là một phần bên trong của chu trình xây dựng. Ngoài ra quá trình thi công của NATM cũng có tính linh hoạt rất cao, người thi công không bị bó buộc hay phải cứng nhắc tuân theo một vấn đề đã đưa ra trong thiết kế. Song chính điều này cũng đòi hỏi họ phải có đủ trình độ, kinh nghiệm để có thể đưa ra những quyết định chính xác một cách nhanh nhất  giải quyết những khó khăn gặp phải ngay tại hiện trường.

Nhìn chung, nếu chỉ chú ý riêng về công nghệ thì giữa NATM và các phương pháp thi công khác không thể hiện sự khác biệt nhiều. Sự thành công trong việc áp dụng chính là nhờ quan niệm linh hoạt trong quá trình thi công, nói cách khác là sự kết hợp các giải pháp khác nhau một cách hợp lý để đạt được mục tiêu “bảo dưỡng” khối đá ở mức tối đa. Đây chính là chìa khoá để đạt được cả 3 yếu tố: tính an toàn, chất lượng công trình và hiệu quả kinh tế.

Vậy ta có thể nhận thấy những ưu và nhược điểm của phương pháp NATM như sau:

* Ưu điểm:

               - Có khả năng áp dụng trong nhiều điều kiện khối đá khác nhau

- Dễ dàng và linh hoạt để sự dụng cho các hình dạng tiết diện ngang công trình ngầm khác nhau.

                   - Có tính kinh tế cao do tối ưu hoá được kết cấu chống giữ.

- Sử dụng có tính kinh tế đối với các dự án đấu thầu được phân chia thành nhiều gói thầu nhỏ.

                     - Kết hợp dễ dàng với phương pháp đào bằng máy (TBM)

- Yêu cầu vốn đầu tư ban đầu tương đối nhỏ và có khả năng thu hồi vốn nhanh.

* Nhược điểm:

- Khi áp dụng trong điều kiện có nước ngầm đòi hỏi phải có công tác khảo sát bổ sung.

                                         - Tốc độ tiến gương tương đối nhỏ.

- Đội ngũ cán bộ công nhân tham gia xây dựng đòi hỏi phải được đào tạo và đã trải qua thực tế.

                       - Mức độ đòi hỏi cao về vật liệu và biện pháp thi công.

                       - Có khả năng gây rủi ro với cả nhà thầu và chủ đầu tư

                            - Khả năng tự động hoá các công tác bị hạn chế.

Với những ưu điểm vượt trội kể trên, cộng thêm với sự hỗ trợ của các phương tiện máy móc tân tiến, NATM ngày càng được sử dụng nhiều để thay thế phương pháp mỏ truyền thống để thi công hầm và các công trình ngầm qua núi.

 

 CHƯƠNG II – ĐÁNH GIÁ ĐẤT ĐÁ

 Hệ Thống này được xây dựng trong 2 năm 1972-1973 do Z.T.Bieniawski , công bố vào năm 1976 sau đó được liên tục cải tiến thay đổi trong cách tính điểm đối với các thông số cơ bản

1)     Theo độ bền nén đơn trục của mẫu đá : (6-10 điểm)

-lấy 8 điểm

2)     Chỉ tiêu chất lượng đá RQD : (11-13) điểm

-lấy 12 điểm

3)     Khoảng cách giữa các khe nứt trong khối đá : (12-20) điểm

-lấy 16 điểm

4)     Trạng Thái Khe nứt

-Chiều dài khe nứt : 2 điểm

-Chiều độ mở rộng khe nứt : 5 điểm

-Độ nhám khe nứt : 0 điểm ( Mặt trượt )

-Vật Chất lấp nhép giữa khe nứt : 2 điểm  ( Vật liệu mềm <5mm)

-Mức độ phong hóa : 1 điểm ( Phong Hóa Nặng )

5) Điều Kiện Nước Ngầm : 0 điểm  ( Chảy Thành Dòng)

6)     Hướng của Khe Nứt : -5 ( Bình Thường )

Vậy RMR = 41 Đá loại trung bình vậy ta dùng khuôn hầm dạng khẩu hình