Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

LỜI CẢM ctòr

Năm năm dưới mái trường đại học GTVT là quãng thời gian đầy
ý nghĩa đối với một sinh viên đang chuẩn bị những hành trang cần
thiết
tương

trên
lai.

con
Qưá

CỦA GIÁO
HƯỚNGkỹ
DẪN sư
đường NHẬN
trở ẴÉT
thành
mộtVIÊN
người
trình

học

hỏi

và

trau

dồi

kiến

cầư

thức

Đường

của

chúng

trong
em

không thể thiếu được sự chỉ hảo, dạy dỗ tận tình của các thầy cô giáo
trong trường và đặ biệt là các thầy cô trong bộ môn cầu Hầm.

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy Bùi Văn Dưỡng
cùng toàn thể các thầy cô giáo trong Bộ môn cầu Hầm . Đặc biệt xin
cảm ơn thầy Bùi Văn Dưỡng đã hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt

Hà Nội, tháng 5 năm 2008


Nguyễn Hồng Thanh

NGUYỄN HÔNG THANH

21

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

NHẬN ẦÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT

NGUYỄN HÔNG THANH

3

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP
LỜI NÓI ĐẦU
■k-k-k-k -k-k-k-k

Giao thông vận tải là mạch máu của cả nước. Vì vậy trong quả trình công
nghiệp hóa- hiện đại hoá đất nước, giao thông phải không ngừng hoàn thiện và

nâng cấp nhằm đáp ứng nhu cầu đi lại và vận chuyến hàng hóa ngày càng lớn. Hệ
thống giao thông của nước ta phần lớn còn ở mức chất lượng thấp, nhất là ở các
vùng sâu, vùng xa.
Hệ thống giao thông bao gôm nhiều loại hình. Đe vượt qua các chướng ngại
do địa hình có các hình thức như cầu, Cống, Hầm...ơnước ta các công trình hầm
xuyên núi không nhiều, chủ yểu là hầm đưòng sắt. Hầm đường ôtô mới chỉ có hầm
Hải Vân là hầm có chiều dài lớn.
Sau 5 năm học tập tại trường, với chuyên ngành cầu- Hầm, em đã hoàn
thành đề tài tốt nghiệp ‘ THIẾT KÉ CÔNG TRÌNH HẲM XUYÊN NÚI”.
Đê tài gôm 3 phần:
Phần l:Phần giới thiệu chung.
Phần 2: Thiết kế sơ bộ.
Phần 3: Thiết kế kỹ thuật.
Phần 4: Thiết kế thi công.

NGUYỄN HÔNG THANH

4

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

LỒI CẢM ƠIV................................................................................................................1
LỜĨNÓĨĐẨU....................................................................................................................4
PHẦN I:...........................................................................................................................11
GIỚI THIỆU CHUNG....................................................................................................11

CHƯƠNG 1: TÊN CỒNG TRÌNH, VỊ TRÍ XÂY DỤNG.........................................12
1.1. Tên công trình: Hầm giao thông xuyên núi....................................................12
1.2. Vị trí...............................................................................................................12
1.3. Đặc điểm điều kiện kinh tế, xã hội.................................................................12
1.4. Điều kiện giao thông hiện tại của khu vực xây dựng.....................................12
1.5. Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực công trình............................................13
1.6. Điều kiện khí hậu khu vực xây dựng..............................................................13
CHƯƠNG 2: TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT.................................................................14
2.1. Quy trình, quy phạm thiết kế được áp dụng..................................................14
2.2. Các tiêu chuẩn kỹ thuật..................................................................................14
CHƯƠNG 3: NGHIÊN cứu ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU vực HẦM. ..14
3.1. Mô tả địa chất công trình khu vực hầm..........................................................14
3.2. Phân loại địa chất trong các khu vục dự kiến tuyến hầm đi qua....................16
3.3. Dự kiến cấu tạo kết cấu và biện pháp công nghệ thi công đường hầm..........18
PHẦN II:.........................................................................................................................19
THIẾT KẾ Cơ SỜ...........................................................................................................19
PHƯƠNG ÁN Sơ Bộ THỨ NHẤT............................................................................20
I - THIẾT KẾ TUYẾN HẦM...................................................................................20
1.1. Những yếu tố hình học của tuyến hầm:..........................................................20
1.2. Bình diện hầm................................................................................................22
1.3 - Trắc dọc tuyến hầm.......................................................................................25
II - KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA ĐƯỜNG TRONG HẦM.............................26
NGUYỄN HÔNG THANH

5

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP


Bộ MÔN CẦU HẦM

2.1. Khố giới hạn trong hầm.................................................................................26
2.2. Cách dựng khuôn hầm...................................................................................28
III - KẾT CẤU VỎ HẦM....................................................................................29
3.1. Bêtông phun (Shotcrete):...............................................................................29
3.2. Neo:................................................................................................................30
3.3........................................................................................................................... C
ác dạng kết cấu vỏ hầm của hầm chính và hầm lánh nạn.......................................32
IV - KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG XE CHẠY VÀ ĐƯỜNG BỘ HÀNH :.............33
V - PHÒNG NƯỚC VÀ THOÁT Nước TRONG HẦM....................................34
5.1. Cấu tạo lớp chống thấm vỏ hầm....................................................................34
5.2. Bố trí hệ thống rãnh thoát..............................................................................35
5.3. Cấu tạo rãnh thoát nước.................................................................................35
VI - THIẾT KẾ CỬA HẦM.................................................................................35
6.1. Cửa hầm phía Bắc:.........................................................................................35
6.2. Cửa hầm phía Nam:........................................................................................36
VII - THÔNG GIÓ VÀ CHIẾU SÁNG TRONG HẰM........................................37
7.1. Biện pháp thông gió:......................................................................................37
7.2. Sơ đồ thông gió..............................................................................................37
7.3. Thiết bị quạt gió.............................................................................................38
7.4. Biện pháp chiếu sáng và bố trí chiếu sáng.....................................................38
VIII................................................................- BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỈ ĐẠO
.........................................................................................................................38
8.1. Biện pháp đào và chống đỡ đường hang........................................................38
8.2. Biện pháp bốc xúc đất đá thải........................................................................38
8.3. Biện pháp đổ bêtông vỏ hầm..........................................................................38
8.4. Biện pháp thi công cửa hầm...........................................................................39
IX- NHŨNG KHỐI LƯỢNG THI CÔNG CHÍNH..............................................39

PHƯONG ÁN Sơ Bộ THỨ II.....................................................................................39
6
NGUYỄN HÔNG THANH
LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

Bộ MÔN CẦU HẦM

1.1 — Những yếu tố hình học của tuyến hầm:......................................................39
1.2 — Bình diện hầm............................................................................................42
1.3 - Trắc dọc tuyến hầm.......................................................................................45
II - KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA ĐƯỜNG TRONG HẦM.......................46
2.1. Khố giới hạn trong hầm.................................................................................46
2.2. Cách dựng khuôn hầm...................................................................................48
III - KẾT CẤU VỎ HẦM....................................................................................49
3.1. Bêtông phun (Shotcrete):...............................................................................49
3.2. Neo:................................................................................................................50
3.3........................................................................................................................... C
ác dạng kết cấu vỏ hầm của hầm chính và hầm lánh nạn.......................................51
IV - KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG XE CHẠY VÀ ĐƯỜNG BỘ HÀNH :.............52
V - PHÒNG NƯỚC VÀ THOÁT NƯỚC TRONG HẦM.................................53
5.1. Cấu tạo lớp chống thấm vỏ hầm....................................................................53
5.2. Bố trí hệ thống rãnh thoát..............................................................................54
5.3. Cấu tạo rãnh thoát nước.................................................................................54
VI - THIẾT KẾ CỬA HẦM.................................................................................54
6.1. Cửa hầm phía Bắc:.........................................................................................54
6.2. Cửa hầm phía Nam: mô tả dạng kết cấu........................................................55
VII - THÔNG GIÓ VÀ CHIẾU SÁNG TRONG HẦM........................................55

7.1. Biện pháp thông gió:......................................................................................55
7.2. Sơ đồ thông gió..............................................................................................55
7.3. Thiết bị quạt gió.............................................................................................55
7.4. Biện pháp chiếu sáng và bố trí chiếu sáng.....................................................56
VIII................................................................- BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỈ ĐẠO
.........................................................................................................................56
8.1. Biện pháp đào và chống đỡ đường hang........................................................56
8.2. Biện pháp bốc xúc đất đá thải........................................................................56
7
NGUYỄN HÔNG THANH
LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

Bộ MÔN CẦU HẦM

8.4. Biện pháp thi công cửa hầm...........................................................................57
IX - NHỪNG KHÓI LƯỢNG THI CÔNG CHÍNH................................................57
SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN TUYẾN...................................................................58
1. Phương án 1:......................................................................................................58
2. Phương án 2:......................................................................................................58
PHẦN III:........................................................................................................................60
THIẾT KẾ KỸ THUẬT..................................................................................................60
CHƯƠNG I - GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ĐÀO HÀM NATM...............................61
1. Quá trình lịch sử phát triển của công nghệ NATM...........................................61
2. Khái niệm chung về phương pháp NATM........................................................62
3. Sự khác biệt và ưu nhược điểm của phương pháp NATM so với các phương
pháp thi công truyền thống......................................................................................64
CHƯƠNG II - TÍNH TOÁN KẾT CẤU.....................................................................67

1. Các số liệu tính toán. ( fKP =6).........................................................................67
2. Tính toán lớp bêtông phun (Shotcrete):............................................................72
3. Tính toán neo.....................................................................................................73
4. Tính toán lớp vỏ bêtông....................................................................................75
5. Các số liệu tính toán ( ÍKP =8).........................................................................77
6. Tính toán lớp bêtông phun (Shotcrete):............................................................81
7. Tính toán neo.....................................................................................................83
8............................................................................................................................... Tí
nh toán lớp vỏ bêtông..............................................................................................85
CHƯƠNG III - TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÔNG GIÓ............................................87
1. Phân loại các thành phần khí thải độc hại trong đường hầm trong giai đoạn
khai thác..................................................................................................................87
2. Xác định lưu lượng gió sạch cần cung cấp.......................................................88
3. Xác định các thông số thông gió.......................................................................92
4. Chọn thiết bị quạt gió........................................................................................92
8
NGUYỄN HÔNG THANH
LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

PHẦN IV:........................................................................................................................93
THIẾT KẾ THI CÔNG...................................................................................................93
CHƯƠNG I - BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỈ ĐẠO....................................................94
1.1. Điều kiện thi công và căn cứ lựa chọn biện pháp đào đường hang................94
1.2. Biện pháp khai đào đường hang.....................................................................94
1.3. Biện pháp đào đường hang.............................................................................94

1.4. Biện pháp chống đỡ đường hang....................................................................98
1.5. Thi công lớp chống thấm................................................................................99
1.6. Đổ bêtông vỏ hầm..........................................................................................99
1.7. Thi công các hầm ngang.................................................................................99
1.8. Thi công hệ thống răng.................................................................................100
1.9. Thi công cửa hầm.........................................................................................100
1.10. Trình tự’ công nghệ....................................................................................101
CHƯƠNG II - THIẾT KẾ THI CÔNG CHI TIẾT VÀ TÍNH TOÁN CÔNG
NGHỆ....................................................................................................................101
2.1. Dựng đường cong quan hệ áp lực - biến dạng theo tiến độ đào, biện pháp
quan trắc độ hội tụ.................................................................................................101
2.2. Tính toán lượng nố và lập hộ chiếu nố mìn cho đất đá có fkp=6................102
2.3. Tính toán lượng no và lập hộ chiếu nổ mìn cho đất đá có fkp=8.................115
2.4. Chọn thiết bị khoan và bố trí thiết bị khoan.................................................128
2.5. Chọn thiết bị bốc xúc vận chuyển, tổ chức dây chuyền bốc xúc vận chuyển
đất đá thải..............................................................................................................128
2.6. Thiết kế thành phần hỗn hợp bêtông phun và biện pháp thi công bêtông
phun.......................................................................................................................129
2.7. Thi công nco................................................................................................131
2.8. Thiết kế ván khuôn vỏ hầm..........................................................................132
2.9. Chọn thiết bị cấp vữa và đổ bêtông vỏ hầm.................................................132
NGUYỄN HÔNG THANH

9

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM


ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

2.10. Thiết kế thông gió trong đường hầm..........................................................133
2.11. Thiết kế chiếu sáng trong đường hầm........................................................136
2.12. Cấp và thoát nước trong thi công..............................................................137
CHƯƠNG III - TỎ CHỨC THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM.........................................137
3.1. Lập biếu đồ chu kỳ đào đường hang............................................................138
3.2. Lập dây chuyền tổ chức thi công..................................................................138
3.3. Lập kế hoạch tiến độ....................................................................................142
3.4. Bố trí mặt bằng công trường........................................................................143

NGUYỄN HÔNG THANH

10

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

PHẦN I:
GIỚI THIỆU CHUNG

NGUYỄN HÔNG THANH

11

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO



êu tháng

Nhiệt độ trung bình
(°C)
16,4

1
2
3
4
5

Lượng mưa trung bình
(mm)
20

17,1
ĐỒ
ÁN TÓT NGHIỆP

Bộ MÔN CẦU HẦM

37

18,3
50
CHƯƠNG 1:
TÊN CÔNG TRÌNH, VỊ TRÍ

19,1
120XẢY DỤNG.
1.5. Đặc điếm địa hình, địa mạo khu vực công trình.
19,7
1.1. Tên công trình: Hầm195
giao thông xuyên núi.

6
7
8
9
10
11
12
Trung bình

20,4
213
Địa hình khu vực nhỏ gồm một mỏn núi cao chạy dọc theo hướng Đông 1.2.
Vị
trí.
21,6
450
Tây. Địa hình có một mỏm núi có độ dốc lớn, xen kẽ là một vài khe núi dốc.
22,8
290
Do lượng
tại khu
kháhướng
nhiều Bắc

do đó
đất đá Đây
bị phong
hoávực
mạnh.
Dưới lớp
Tuyếnmưa
đường
chạyvực
theo
- Nam.
là khu
có nhiều
núi
22,9
184
đất
đấtphức
đá không
thấmhình
nước
do lượng
mưachạy
lớn
cao,phong
hiểm hoá
trở, là
địalớp
hình
tạp. Địa

cótuy
dãynhiên
núi cao
và độ nước
dốc lớn
19,5
115
và
bị phong
mạnhTại
và đây
vỡ dăm,
vỡ vụn
nên tại dẫy
lớp núi
này cao
có nước
theođấthướng
Đônghoá
- Tây.
dịa chất
tốt nhưng
có độxuất
dốchiện
lớn
18,8
102
tại
nứtđường
của lớp

đá...
lên các
việckhe
làm
bộđất
men
16,4
24theo địa hình sẽ gây ra trắc trở trong khai thác và thi
công. Do đó việc thay thế
đường bộ bằng phương án hầm giao thông xuyên núi
18-20
1,800
Khu vực đặt công trình khá cao do đó tại đấy không có sự ảnh hưởng của
là hiệu quả hơn về khai thác và kinh tế.
sông suối, nước ngầm...
1.3. Đăc điểm điều kiên kỉnh tế, xã hôi.
1.6. Điều kiện khí hậu khu vực xây dựng.
Khu vực làm hầm có một nền kinh tế kém phát triến, thu nhập bình quân
đầu người thấp, tập quán sản xuất lạc hậu, dân số ít. Nen kinh tế còn là nông
nghiệp và ngư nghiệp. Nen văn hoá là sự cộng hưởng của các dân tộc trong
huyện, do điều kiện giao thông kém phát triển lên nền văn hoá còn chưa có sự
tiến bộ, hoà nhập với các nền văn hoá của các khu vực lân cận.
1.4. Điều kiện giao thông hiện tại của khu vực xây dựng.
Ngoài tỉnh lộ 722 (đoạn dài 78km, là một phần của con đường Đông
Trường Sơn, đây là tuyến đường quan trọng nối Đà Lạt - Lạc Dương - Đắc
Lắc), tỉnh lộ 723 (trục đường nối giữa 2 điểm du lịch Nha Trang và Đà Lạt,
tổng chiều dài 39,4m) và 3 huyện lộ chính thì giao thông tại khu vực này còn
kém phát triển. Phần lớn các đường còn lại là các đường nhỏ dành cho các
phương tiện thô sơ, có độ dốc rất lớn. Rất không đảm bảo an toàn cho người
Bảng 1: Các thông số khỉ hậu trung bình môi tháng trong năm tại khu vực hầm.

qua lại. Hiện nay hệ thống giao thông của khu vực đang được đang từng bước
NGUYỄN HÔNG THANH

12
13

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Tên đất
đá

Phân bố

Hệ
số
độ

Trọn
Góc
MôdHệ số
Hệnền
g
ma
un
số
lượn sát
đàntiêu pos
chuan
g

soi
cứnriêng
tron
hồi ko(kg/cm3)
p
Bộ MÔN CẦU HẦM
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP
g
g
E
/
(MP
(fkp)
(pm
(T/m3
a)
CHƯƠNG 2: TIÊU CHUẨN
KỸ
THUẬT.
Bảng5:
Bảng
họp tính
RMR
khối
lớp Càng
2.
khảo
sát
và tống
có chiều

dàyđiếm
biếnsốđổi
3Omđả- của
120m.
lên đỉnh
4
2,5
30
0,2từ300
kết
phong
theo khu vực
5
Bảng 3: BẢNG TỎNG HỢP ĐỊA CHẤT PHƯƠNG ẢN 2.
chiều dày lớp này càng lớn.
hoá mạnh
dtb = 2.5m
2.1.
Quy
trình,
quy phạm thiết kế đu’Ọ’c áp dụng.
olít
Theo khu
vực
, phong
và có chiều
3) Đá Rioĩit poocíĩa, màu xám xanh, ít nứt nẻ. Cúng cấp VII - VIII.
dày
- Tiêu
thiết kế đuờng bộ 22TCN-273-01.

mạnh, vỡ
trung bình là
6 2,6chuẩn
Loại
này phân35bố với toàn 14.1
bộ chiều 0,3
dày600
phía duới.
03
5
à vỡ
40m, tại đỉnh
- Tiêu chuẩn Nhật Bản dùng cho đường hầm xuyên núi .
120m.
Đá Riolit poocíìa là loại không thấm nuớc và không có nước ngầm trong
olit
Theo khu
lòng đất đá. Nước chay trong đá là loại nước mặt trong quá trình thấm qua
vục
- Tiêu
chuẩn thiết
bộ 22TCN-4054-1998.
40 kế đường 24.1
0, 1700
8 2,67
a,
màu
có chiều dày lớp địa chất
(1) thấm xuống lớp đá 03
không thấm

4 nước này và tồn tại trong các
xám xanh, ít
lớn
khe nút
đất
đá. Do
đó
lớp Môd
địa
(2)
lớp
bị phong hoá mạnh đồng
- của
Tham
khảo
cácGóc
tài liệu,
tiêu chất
chuẩn
cólàliên
quan.
Tên đất Phân bố
Hệ
Trọn
Hệ
Hệ
số
đá
số vỡ dămg và vỡ khối
ma sinh un

sốkhe nứtnền
thời có
ra
nhỏ dẫn tới nước thấm qua
độ
lượn sát
đànnhiềupos
tiêu
g
soi
chuẩn
2.2.cácCác
tiêu
cứn
tron đất này.
hồi
M
k0(kg/
khe
nứt chuẩn
gâyriêng
ẩmkỹ
nhẹthuật.
vùng
g
g
E
cm3)
trong (fkp
khu vực rơm3)

đặt hầm không
^ có nước
(MP ngầm.
)
(độ)
a)
- 2,5
Cấp đường3080.
4
0,2 300
t phong
theo khu vực
Số liệu địa chất được trình bầy tại các bảng5tổng hợp địa chất sau:
hoá mạnh
dtb = 2.5m
- Bảng
Vận tốc
kếTÔNG
Vịk = 80km/h.
2: thiết
BẢNG
HỢP ĐỊA CHẤT PHƯƠNG ÁN 1.
olít
Theo khu
vựcnứt nẻ
và có
chiều
- 2,6
Khổ đường
6

35B = 8m. 14.1
0,3 600
ho á
dày trung bình3.2. Phân loại địa chất trong các khu
03 vực dự
5 kiến tuyến hầm đi qua.
mạnh, vờ
là 40m, tại
- Bán kính tối thiểu của đường cong trên tuyến Rmin = 250m.
à vờ
đỉnh
Hầm được thi công theo phương pháp NATM nên địa chất khu vực hầm
120m.
được phân loại theo chỉ tiêu RMR. Theo RMR đất đá được chia làm các loại
- Bán kính tối thiểu đường cong trong hầm Rh min= 15Om.
olit
Theo khu
vực
sau:
2,67
40
24.1
0,
1700
8
có chiều dày
a, màu
03
4
- Độ dốc thiết kế trên tuyến itk = 6%

lớn
xám xanh,
Bảng 4: Bủng phân loại đá theo điểm số RMR.
Độ100
dốc dọc tối 60đa trong
GiátrịRMR- 7080 hầm ih max=4%.
40

Loại đá

-

60 25
- 50 2 0 - 4 0 < 2 0
_ Độ dốc dọc tối thiểu trong hầm imin=6 %0.
A
B
Cj CJI Dj
- Độ dốc ngang mặt xe chạy in=2%.

nứt nẻ
Hầm đi qua 2 lớp địa
chất 2,3 do đó ta phân loại địa
CHƯƠNG 3: NGHIỀN cứu ĐỊA CHẮT CÔNG TRÌNH KHU vực HẦM.
16
NGUYỄN HÒNG
15
HÔNG THANH
METRO
3.1. Mô tả địa chất công trình khu vực hầm.


70

30-

Du

E

chất chohai loại

LỚP:
ĐƯỜNGHẦM
HẦM
LỚP: ĐƯỜNG
- METRO


(m)
Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP
RMR = 7+13+15+6+3+2+1+10 = 57
Vậy địa chất lớp 2 là loại CỊ.

Lớp thứ 3: Đá Riolít Foocfia, mầu xám xanh, ít nứt nẻ, fkp=8, RQD =
80-95%.
Theo đầu bài với các số liệu ta có tổng RMR của lớp thứ 3 tính cho toàn
bộ chiều dài hầm đi qua lớp thứ 3 là :
Tình Lượng nước

điều kiện chung
Thang điểm

Khoảng
Phươ
ng

Không<10
10-25
>125
RMR = 7+17+8+6+1+2+6+15 = 62
Hoàn toàn âm ướt
đẫm
chả
chảy
y
Vậy địa chất lớp 2 lànước
loại B. nhỏ dòngthành
khô

3.3. Dự kiến cấu tạo kết cấu và biện
Vò pháp công nghệ thi công đường hầm.
Bulông, neo đá
BêtôLớp vỏ
m

cách
đào

phá


vượt

p
trước(m
3
Toà 2
n

B
C
T

Toà 1.5
n
gươn
g

YỄN HÔNG THANH

ng
thứ hai
Công nghệ thi công đường Thé
hầm: NATM
Khoảng cách
p
(cm)
(m)
phu
Dự kiến cấu tạo kết cấu dựa theo tiêu chuẩn hầm xuyên núi của Nhật có

Chiều Theo Theo
n
2
1.5
5
30
dài (m) phương phương

3

1.5

trạng
nước
ngầm

1.5

10

30

vào mỗi18
lOm
chiều dài hầm
(1 lít/phút)
LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO
Theo đàu bài với các số liệu ta có tổng RMR của lớp thứ 2 tính cho toàn

bộ chiều dài hầm đi qua lớp thứ 2 là :

NGUYỄN HÔNG THANH

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

PHẦN II:
THIẾT KÉ Cơ SỞ.

NGUYỄN HÔNG THANH

19

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP
PHƯƠNG ÁN Sơ Bộ THỨ NHẤT.
I

- THIẾT KẾ TUYẾN HẦM.

1.1. Nhũng yếu tố hình học của tuyến hầm:
/. /. 1. Điểm đầu tuyến:
+ Lý trình : Km 0+00.

+ Cao độ : 813,506m.
1.1.2. Điểm cuối tuyến:
+ Lý trình : Kml+245,19.
+ Cao độ : 774,935 m.
1.1.3. Bình diện tuyến thiết kế:
Tuyến gồm hai hầm chạy song song với nhau cách nhau 40m. Hầm
chính là hầm đôi gồm 2 làn xe, một lề cho người đi bộ nhằm phục vụ cho
công tác tu duy và sửa chữa hầm. Hầm lánh nạn được thiết kế cho một làn
xe, hầm này được thiết kế với mục đích đế dự kiến cho tương lai có thế mở
rộng tuyến. Hai hầm được nối với nhau thông qua các hầm ngang. Các hầm
ngang được thiết kế với mặt cắt đủ một làn xe. Tuyến hầm chính được thiết
kế trên đường thẳng và được nối với đường ngoài bằng các đường cong.
Tuyến hầm lánh nạn được thiết kế gồm có hai đường cong chuyến tiếp tại
hai đầu của tuyến.

NGUYỄN HÔNG THANH

20

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

T = Ta + ị
KT=Kn+ì

(m)


P = P o + à = R( 7TĨT\~') + ^IĨ
cos(^/2)
24 R

(m)

Trong đó:
1

: Chiều dài đường cong chuyển tiếp.

To : Chiều dài đường tang của đường cong tròn.
KTO : Chiều dài cung của đường cong tròn.
Po : Chiều dài đường phân giác của đường cong tròn.
Tuyến gồm hai đường cong chuyển tiếp có các số liệu sau:
+ Đường cong đường dẫn phía Bấc:
Các yếu tố đường cong được lựa chọn:
1

= 3 Om

T0 = 66,154m
KTO=
129,335m
Po =8,39m
A =29°38’29”
R2 = 2 5 Om
Các yếu tố đương cong khi có đường cong chuyển tiếp là:



Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP
A =15°39’10”.
Rj = 400m

Các yếu tố đương cong khi có đường cong chuyển tiếp là:
T = 64,987m
KT= 129,278m
p = 3,803m.
1.2.

Bình diện hầm.

1.2.1. Bình diện đường dẫn cửa phía Bắc:
Tại cửa Bắc đường dẫn vào hầm chính là một đoạn đường bộ thang có
đào taluy và gia cố tại mái taluy bên trái của đường, tại hầm lánh nạn đường
dẫn là một đường cong chuyển tiếp có bán kính là 250m.
1.2.2. Bình diện đường dẫn cửa phía Nam:
Đường dẫn vào hầm phía Nam dẫn vào hầm chính là một đường thẳng
đều có đào bạt tại taluy của đường và có sự gia cố tại các mái taluy của
đường. Hầm lánh nạn được dẫn bàng đường bộ có một đường cong chuyến
tiếp có bán kính 250m.
1.2.3. Bố trí các làn xe trong đường hầm:
Các làn xe có bề rộng mặt đường là 4m, hai làn xe được phân cách
bằng dải phần cách mềm có bề rộng 0,25m. Một lề đi bộ sẽ được bố trí một
bên với bề rộng lm nhằm phục vụ cho qua trình duy tu bảo dưỡng hầm.
1.2.4. Bố trí hầm lánh nạn:
NGUYỄN HÔNG THANH


22

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

trụ đờ của hai vòm áp lực, tác động của thi công không phá vỡ trạng thái tự
nhiên của tường ngăn cách này. Khoảng cách đó theo M.M.Protojakonov
được xác định như sau:

Trong đó:
y: Trọng lượng thể tích của khối đất đá phía trên nóc hầm T/m3.
/ = 2,67

r/A773

22
BỊ,B2 : Khẩu độ của hai hầm.
Bi=6,16m; B2= 3,03m
Z: Chiều sâu từ mặt đất xuống đỉnh hầm, xác định ở vị trí sâu nhất.
z=192,501m
fkp= 6.
(p2: Góc ma sát của lớp địa chất 2.
Thay vào công thức ta có:
Vậy khoảng cách hai hầm cần thiết kế là:
L = B\ + B2 + C + h\tg{90 - % + tgh2(90 - %

= 6,16 + 3,03 + 11,02 + 8.85/g(90 - —) + 5.3/g(90 - —)
= 34,358/77
Tuy nhiên trong đồ án này em dự định trong tương lai sẽ mở rộng
tuyến trở thành tuyến 4 làn xe với hai hầm đôi. Khi đó hầm lánh nạn được
NGUYỄN HÔNG THANH

23

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

mở rộng thành hầm có hai làn xe do đó khoảng cách hai hầm em dự kiến là
40m.
1.2.5.

Vị trí các hầm ngang:

Các hầm ngang được thiết kế các nhau 300m, gồm 2 hầm ngang trong
tuyến. Ket 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.
Khoảng cách bố trí các hầm ngang chia chiều dài hầm ra ba đoạn có chiều
dài là 254,73- 300 - 252,076 m.
Vị trí các hầm ngang như sau:
Hầm ngang 1 nằm ở Km 0+401,225 so với hầm chính và nằm tại
Km0+408,782 so với hầm phụ.

Hầm ngang 2 nằm ở vị trí Km 0+701,225 so với hầm chính và nằm tại
KmO+708,782 so với hầm phụ.
1.2.6.

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.
Kinh nghiệm thiết kế chỉ ra rằng trong đất sét chiều sâu đường đào
NGUYỄN HÔNG THANH

24

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

nạn phải có bố trí cầu cạn/cống với khẩu độ nhỏ. Cửa hầm phía Bắc được
đào bạt thành 3 cấp có độ dốc của hai cấp đầu là 1:0,4; hai cấp sau có độ dốc
là 1:0,5; 1:0,6. Các chiếu nghỉ được thiết kế rộng 2m và có rãnh thoát nước
có chiều rộng là 0,5m. Hai bên taluy của cửa hầm được thiết kế một, hai cấp
với độ dốc là 1:0,4.
Cửa hầm Nam được đặt ở vị trí Km 0+946,7 và cao độ 799,375m.

Cửa hầm nằm trong địa hình khá bằng phang với thiết kế hai cấp cho hầm
chính và 2 cấp cho hầm lánh nạn, dốc mỗi cấp 1:0,4 và 1:0,5. Các chiếu nghỉ
có chiều rộng là 2m vơi các rãnh thoát nước là 0,5m.
Ket cấu cửa hầm được bố trí sát với tường hầm, có hình dạng của
khuôn hầm. Ket cấu cửa hầm cao hơn tường 0,3m và có chiều dày 0,3m.
1.2.7. Chiều dài mỗi nhánh hầm.
Hầm chính có chiều dài là 806,60lm.
Hầm lánh nạn có chiều dài 806,600m.
Các hầm ngang có chiều dài 24,3m.
1.3 - Trắc dọc tuyến hầm.
1.3.1. Đường dẫn vào hầm :
+ Đường dẫn vào cửa hầm phía Bắc: Đường vào hầm chính có chiều
dài 145m, độ dốc 1%, là loại nền vừa đào. Hầm lánh nạn có đường chiều dài
155m nằm trong đoạn đường cong có bán kính là 250m. Đây là loại nền đắp.

NGUYỄN HÔNG THANH

25

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

+ Độ dốc hầm xuất phát từ cửa hầm phía Bắc: 1%, chiều dài đoạn dốc
305m.
+ Độ dốc hầm xuất phát từ cửa hầm phía Nam : 2,0%, chiều dài đoạn
dốc là 550m.

+ Chiều dài đoạn chuyển tiếp trong hầm: 237,948m. Đoạn chuyến tiếp
được nối với các đoạn dốc bằng đường cong đứng R=7000m.
1.3.3. Trắc dọc đường hầm lánh nạn.
+ Hầm có chiều dài 806,6m, hầm được thiết kế gồm hai hướng dốc
nhằm đáp ứng nhu cầu thoát nước cho hầm.
+ Độ dốc hầm xuất phát tù’ cửa hầm phía Bắc: 1%, chiều dài đoạn dốc
295 m.
+ Độ dốc hầm xuất phát từ cửa hầm phía Nam : 1,8%, chiều dài đoạn
dốc là 507,826m.
+ Chiều dài đoạn chuyển tiếp trong hầm: 329,934m. Đoạn chuyến tiếp
được nối với các đoạn dốc bằng đường cong đứng R=7000m.
1.3.4. Trắc dọc các hầm ngang.
Hầm ngang có chiều dài 24,3m có một hướng dốc từ hầm chính đến
hầm lánh nạn và có độ dốc là 3%.
II - KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA ĐƯỜNG TRONG HẦM.
2.1. Khổ giói hạn trong hầm.
NGUYỄN HÔNG THANH

26

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP
Be rộng mặt đường xe chạy (đường cấp III) : B = 8m.
Dải phân cách là 0,25m.
Gờ chắn bánh có chiều cao 0,4m.
a) Hầm chính


b) Hầm lánh nạn

m

3400

400
0
440
Hình 1 : Khố giới hạn của hầm chính và hầm lánh nạn.
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
hởĐƯỜNG
như sau: HẦM - METRO

27kiến nghị khoảng
NGUYỄN
HÔNG
THANH
LỚP:


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

a) Khuôn hầm chính.

a) Khuôn hầm lánh nạn.

Hình 2 : hầm chỉnh và hầm lảnh nạn.

2.2.

Cách dựng khuôn hầm.

Trong bài hầm đường ôtô không có lề người đi tim hầm khi đó trùng với tim
đường.Xác định diếm A tại góc thấp bên phải của khố giới hạn, điểm này cách
cạnh vát 15cm.
Hai điếm tiếp giáp ở hai bên tường hầm là hai điểm I và I’ là giao điếm 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 các cạnh này cảu khổ giới
hạn 500m về một phía.
Đường tim hầm là đường thẳng đi qua điếm giữa của đoạn thang I-I\
Tâm Oi là diêm giao cắt cảu cung tròn tâm A, bán kính Ri=B-100(cm) với

đường thẳng I-T.
Từ tâm Oi, vẽ cung tròn AB bán kính R], điểm B là điểm ngang với cao đọ
mặt đường tại điểm giáp với gờ chắn bánh. Tâm 0’i đối xứng với 0] qua đường
tim hầm, vẽ cung tròn tâm 0’i, bán kính Ri đối xứng với cung tròn AB.
NGUYỄN HÔNG THANH

28

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP
III - KẾT CÁU 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 đã phân
tích trong chương 3 của phần I ở trên.
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.
Thành phần hồn hợp bêtông phun bao gồm: Xi măng, nước, cát, đá dăm, phụ
gia.

NGUYỄN HÔNG THANH

29

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO


Bộ MÔN CẦU HẦM

ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP

+ Cát: sử dụng cát hạt vừa có đường kính hạt nhỏ có độ mịn lớn hơn 2,5; có
đường kính 0-8mm, đế đảm bảo cường độ của bêtông phun và giảm thiểu lượng
bụi khi thi công, cùng giảm thiểu vết nút do co ngót khi hoá cứng.
+ Đá dăm lựa chọn đá dăm có đường kính hạt nhở không lớn hơn 15mm.
Nhằm ngăn ngừa việc tắc ống và giảm thiếu lượng đàn hồi trong quá trình phun
bêtông.
+ Nước: dùng nước
Tỉ lệ N/X khống chế khoảng 0,47-0,48 đảm bảo độ sụt là 20cm, tỉ lệ mất mát

Hình3 : Dây chuyền công nghệ phun ướt.

3.2. Neo:
Neo SN: neo sử dụng trong đá cứng và ít nứt nẻ. Thanh neo được bơm vữa

xi măng cát làm chất dính kết suốt chiều dài thân neo. Neo này được sử dụng
cho lớp địa chất loại B( fkp=8)
Cấu tạo neo SN: Thân neo là thép thanh cường độ cao, dùng thép A3 có
đường kính 20mm, chiều dài 3m. Ximăng dùng loại xi măng silicat phổ thông,
đường kính hạt không lớn hơn 3mm và phải sàng, tỉ lệ trộn XN:C:N=1:1,5:0,5.
NGUYỄN HÔNG THANH

30

LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO