Phạm văn Cường lớp 50CD4
Mssv:1182750 Page 1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HẦM GIAO THÔNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
số thứ tự: n=22
sơ đồ mặt cắt dọc hầm:
- Sơ đồ trắc dọc 6
- Loại hầm : Đường ôtô khổ K9.5 cao 5.0m với một đường bộ hành
- Chiều dài tuyến hầm : L=200+5

n = 200+5.22= 310m
L
2
=0.002

(300-n)

L=0.002

(300-22)

310=172.4(m)
L
A
=22(m)
L
B


Lo
ạ
i đ
ấ
t đá

f

3
( / )
T m


lo
ạ
i đ
ấ
t đá

f

3
( / )
T m


22

5

- Tính toán và lập hộ chiếu gia cố chống tạm
- Lập biểu đồ chu kì đào
YÊU CẦU BẢN VẼ THUYẾT MINH:
Phần thuyết minh:
- Toàn bộ nội dung trên được thể hiện trên thuyết minh bằng sơ đồ tính toán
kèm theo giải thích
- Các sơ đồ vẽ trên giấy thể hiện đúng tỷ lệ, kích thước
Phạm văn Cường lớp 50CD4
Mssv:1182750 Page 3

Phần bản vẽ:
- Trắc dọc tuyến hầm tỷ lệ ngang 1/2000(hoặc 1/5000) tỷ lệ đứng 1/1000 (
hoặc 1/500)
- Sơ đồ mặt cắt ngang của hầm tỷ lệ 1/50 có bố trí các thiết bị thông gió( nếu
có), thoát nước, kết cấu mặt đường
- Biểu đồ nội lực (M ; N) trong kết cấu vỏ hầm
- Sơ đồ thi công hầm tỷ lệ 1/100
- Các mặt cắt ngang của sơ đồ thi công, thể hiện các công tác chủ yếu
- Một hộ chiếu khoan nổ mìn
- Một hộ chiếu gia cố chống tạm
- Biểu đồ chu kì đào CHƯƠNG I: THIẾT KẾ TRẮC DỌC VÀ TRẮC NGANG HẦM


II,THIẾT KẾ TRẮC NGANG HẦM:
1, Thiết kế khuôn trong của vỏ hầm:
Khi chọn khuôn trong của vỏ hầm cần tuân thủ một số nguyên tắc sau:

- Hình dạng trục vòm phải trơn tru, liên tục vì đường gấp khúc sẽ làm cho
đường cong áp lực và trục kết cấu tách rời, gây bất lợi về mặt chịu lực cho
hầm cũng như kiến trúc hầm
- Hầm núi chịu áp lực thẳng đứng là chủ yếu nên có thể chọn vòm một tâm,
hoặc hai tâm có tường thẳng hay vòm 3 tâm , trong đó độ cong ở đỉnh vòm
là lớn nhất, độ cong tường là nhỏ nhất.
- Tường cong
- Khuôn trong của vỏ hầm nên chọn đối xứng thuận lợi cho thi công
- Khuôn trong của vỏ hầm phải có cự ly an toàn. Cự ly này tùy loại địa tầng
có thể chọn từ 10-15cm để đề phòng trường hợp có sai số trong quá trình
đào hầm
- Ta có trắc ngang hầm như hình vẽ
Phạm văn Cường lớp 50CD4
Mssv:1182750 Page 6

-

2, Thiết kế khuôn ngoài của vỏ hầm và bố trí đáy hầm:
Cơ sở chủ yếu để chọn các kích thước cơ bản của tiết diện vỏ hầm là: Kinh
nghiệm thiết kế, tham khảo tài liệu thiết kế
Phần đáy hầm bao gồm kiến trúc phần trên của tuyến đường, lát đáy hoặc là dùng
vòm ngược, Trong nội dung đồ án này ta không thiết kế phần vòm ngược
A. KÍCH THƯỚC HẦM VÀ SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
Do hầm tường cong nên ta sẽ không tính với lớp địa chất đá gốc với hệ số
kiên cố f=6-8 mà ta sẽ tính toán với lớp địa chất xấu là lớp phủ với các

n
= 9 (MPa)

-
Cường độ chịu kéo : R
k
=0.75 (MPa)

Góc nội ma sát

= arctangf = arctang2 =
63.5
o

Vậy chiều cao vòm áp lực được tính toán thông qua sơ đồ sau:
B,TÍNH TOÁN VỎ HẦM:

Nguyên tắc tính toán: Tính toán cho 1m dài hầm dựa trên:
- Nguyên lý cộng tác dụng
- Thiết biến dạng cục bộ của Winkler
Vì kết cấu tường cong trong địa tầng yếu sơ đồ tổng quát nhất để tính toán vỏ
hầm là: Vòm chịu áp lực thẳng đứng, áp lực nằm ngang, kháng lực đàn hồi vuông
góc với mặt ngoài của vỏ hầm và lực ma sát của nó
Chia vỏ hầm thành 15 đốt chiều dài mỗi đốt được xác định bằng Autocad
Ta có các đặc trưng tiết diện như hình vẽ

I, TÍNH TOÁN VỎ HẦM CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG:
1.Xác định các giá trị của tải trọng chủ động:
Tải trọng chủ động tác dụng lên kết cấu bao gồm áp lực địa tầng thẳng đứng và
nằm ngang, trọng lượng bản thân kết cấu (bỏ qua các tải trọng khác)

1 1.5 2.4 4.535 16.326( )
e
T
q n h
m

     

Áp lực địa tầng nằm ngang tác dụng lên kết cấu vỏ hầm là
2
1 1 13.25 1.5 2.4 4.535 13.25 3.84( )
o o
e
T
e n h tg tg
m

        
2
2 ( 1 ) 13.25 1.5 2.4 13.335 13.25 11.3( )
o o
e
T
e n h h tg tg
m

         

Với
e

Công thức kiểm tra về điều kiện làm việc của bê tông theo độ lệch tâm bé:
2
2
n
gh
R d
N m
d e

 
 

Trong đó :
1.75 là để xét đến khả năng tăng cường chịu lực của tiết diện do phát triển sự biến
dạng dẻo trong
d: Chiều dày của vỏ hầm tại các tiết diện
b: b=1m chiều dài của hầm
R
k
: Khả năng chịu kéo của bê tông; R
k
= 75T/m
2

m: Hệ số điều kiện làm việc; m=0.9
e : Độ lệch tâm, được xác định theo công thức
i
i
i
M


II, Chọn thiết bị thi công:
1. Chọn thiết bị xúc bốc, vận chuyển
Hầm có tiết diện lớn là S
tk
=92.02m
2
>50m
2
; bề rộng hang là B=14.0m
Ta sẽ thiết kế thi công hầm theo phương pháp đào bậc thang, đào vòm trước tường
sau.
Chọn máy xúc bốc tay vơ
4


Hb
có các đặc trưng thông số kỹ thuật
- Kích thước hang đào tối thiểu : Rộng 4m, cao 3m.
- Năng suất kỹ thuật :6m
3
/ phút
- Diện xúc bốc : 2.7m

Đất đá trong quá trình đào được vận chuyển ra ngoài bằng ô tô
5033

MA
có các
thông số kỹ thuật sau:

kiên cố f=2, do đó ta dùng máy khoan Bomer 352 có các thông số: Số lượng máy khoan : 2 cái do kích thước hang đào lớn
a, Các cụm thiết bị chính :
- Đầu khoan 2x COP 1238 ME
- Cần khoan 2x BUT 35
- Xe di chuyển DC26
b, Đầu búa khoan:
- Công suất 15KW
- Áp suất thủy lực 250 Bar
- Lưu lượng dầu bôi trơn 5 l/s
- Lưu lượng nước 0.8 l/s
- Tốc độ quay 0-300 vòng/ phút
- Mô men quay 500 Nm
- Trọng lượng 151 Kg
Phạm văn Cường lớp 50CD4
Mssv:1182750 Page 12

c, Cần nâng cần khoan khoan But 35:
- Hành trình xi lanh 1600 mm
- Góc nghiêng lớn nhất 70
0

- Góc quay lớn nhất 45
0

- Trọng lượng 2700Kg
d, Xe di chuyển :
- Kí hiệu xe Atlascopco DC26


45
- Diện tích mặt cắt ngang lớn nhất 90 m
23, Trình tự thi công một chu kì đào:
Được thực hiện theo các bước sau:
- Xác định chính xác vị trí chính xác lỗ khoan trên gương đào
- Khoan lỗ mìn
- Nạp thuốc nổ vào lỗ khoan và gây nổ
- Thông gió sau khi nổ mìn
- Tiến hành xúc bốc vận chuyển
- Chống tạm đưa gương về trạng thái an toàn
- Tiến hành các công tác phụ
III, TÍNH TOÁN VÀ LẬP HỘ CHIẾU KHOAN NỔ :
1, Chọn các thông số khoan nổ mìn :
a, loại thuốc nổ:
Loại thuốc nổ được chọn cho từng loại lỗ mìn : với diện tích hang đào 92.02 m
2
ta
tiến hành thi công theo phương pháp bậc thang dưới, công tác thi công phần trên
và dưới được tiến hành đồng thời với cự ly công tác từ 25- 50 m, chọn cự ly công
tác là 25 m
Diện tích phần trên là 53.43 m
2
; diện tích phần dưới là 38.59 m
2
có dạng thỏi
- Lượng tiêu hao thuốc nổ đơn vị q
0
xác định theo bảng cho loại thuốc
Phạm văn Cường lớp 50CD4
Mssv:1182750 Page 15

Amonit N
0
6

Bvới f=2 có trị số q
0
= 0.65 kg/m
3
; Ta thấy phần trên gương
đào có diện tích S= 53.43 m
2

50 m
2
nên hệ số

=1.0
Vậy q
0
= 0.65 kg/m
3

Các kíp nổ sử dụng là loại vi nổ chậm với 6 mức vi chậm ( từ 0 đến 250 ms )

Phạm văn Cường lớp 50CD4
Mssv:1182750 Page 16

sử dụng dạng đột phá nêm đứng với góc nghiêng

=70
0

phương pháp nổ mìn là nổ mìn tạo biên vi sai, sử dụng kíp nổ vi chậm với 6
mức từ 0 – 150 ms
2, Tính toán và bố trí lỗ mìn trên gương đào :
a, Số lượng lỗ mìn :
số lượng lỗ mìn được tính theo công thức:
0 0
1
2
0 1 3
11 '
'
P q SP
N S
a a d k k


   
   

Trong đó :
- P
0


- S’ : Diện tích tiết diện hang đào su khi đã trừ đi phần phá nổ bằng các lỗ mìn
biên. Để xác định S’ ta phải xác định đường kháng của lỗ mìn biên W
b

Phạm văn Cường lớp 50CD4
Mssv:1182750 Page 17

0
b
0.65
W (0.72 0.81)
0.8 0.9
a
m
m
   


m: Hệ số hiệu chỉnh; m=0.8 – 0.9 đối với đá có hệ số kiên cố f =2 là loại đá
mềm. Vậy chọn W
b
= 0.75 m
ta bố trí lỗ mìn biên cách chu vi hang đào là 0.15 m. Vậy S’ là phần diên tích
của phần nằm bên trong hang đào có chu vi cách chu vi hang đào một đoạn
là W
b
+ 0.15 = 0.75+0.15 = 0.9 m
Vậy qua phần mềm Autocad ta đo được S’=39.17 m
2


= 1.05
Thay số vào biểu thức tính lượng thuốc nổ ta có
2
32.9 14 11 0.65 39.17
39.17
0.65 0.7 3.6 0.6 1.1 1.05
N
 
   
  
= 108
Vậy số lượng lỗ mìn tính toán là 108 lỗ
Số lượng lỗ mìn thu được qua tính toán được hiệu chỉnh lại cho chính xác
với sơ đồ bố trí trong gương đào
Phạm văn Cường lớp 50CD4
Mssv:1182750 Page 18

- Các lỗ mìn biên trong nổ mìn tạo biên được bố trí cách đều theo chu vi hang
sao cho càng gần thiết kế càng tốt, ta bố trí chúng cách biên hang đào là 15
cm. Khoảng cách các lỗ mìn biên a
0
= 0.65 m được xác định theo độ cứng
của đất đá; trị số cuối cùng của chúng được lấy sau khi nổ thử nghiệm
- Khoảng cách giữa lỗ mìn biên và lỗ mìn phá lân cận được lấy phụ thuộc vào
độ cứng đất đá và loại thuốc nổ của lỗ mìn phá; được lấy bằng W
b
+ ( 0.4 –
0.5 m) trong đá mềm và nứt nẻ; vậy ta chọn bằng
W


W
Phạm văn Cường lớp 50CD4
Mssv:1182750 Page 19

+Khoảng cách lớn nhất của các lỗ trong một hàng a
2
= K
2

W
Với f = 2 ta chọn W = 1.3 m

b, Tính chiều sâu lỗ khoan:
- Chiều sâu các lỗ đột phá có kể đến góc nghiêng

=70
0
so với trục hầm
- Chiều sâu các lỗ phá : l
p
= l
0
=1.7 (m)
- Chiều sâu của lỗ biên và lỗ đáy có kể đến góc nghiêng

=80
0
so với trục
hầm là :


, vữa dùng là loại vữa xi măng cát có M200. Lỗ khoan có đường
Phạm văn Cường lớp 50CD4
Mssv:1182750 Page 20

kính 36 mm nhằm mục đích liên thông sử dụng máy khoan đã dùng để khoan lỗ
mìn nhằm tiết kiệm chi phí máy móc.
1, Trình tự thi công gia cố chống tạm :
- Khoan lỗ bằng máy khoan
- Bơm vữa xi măng cát vào trong lỗ khoan
- Khi đã bơm vữa được 2/3 chiều sâu lỗ khoan thì tiến hành đóng cốt thép
2, Tính toán cấu tạo neo:
Chiều dài neo được xác định theo công thức:
l = l
1
+ l
2
+l
3

trong đó:
- l
1
= 10 cm
- l
2
: Chiều dài thân neo, xác định dựa theo điều kiện địa chất kích thước hang
đào chiều sâu vùng phá hoại
l
2

a a
a
R d
l m


 


R
a
= 2700 KG/ cm
2
là cường độ của thép neo loại AII
Phạm văn Cường lớp 50CD4
Mssv:1182750 Page 21

d
a
= 2.0cm là đường kính cốt thép a

là lực ma sát giữa bê tông và cốt thép. Xác định bằng cách tra bảng neo
làm bằng thép gai và giữa xi măng cát M200 nên
a

= 25 KG/cm
2

- N
k
là ma sát giữa bê tông và vách khoan
3
k b b
N d l
 
   

d
b
: đường kính lỗ khoan , d
b
= 4.2 cm
-
b

: lực ma sát đơn vị giữa bê tông và vách đá, phụ thuộc vào loại vữa sử
dụng, loại đất đá, điều kiện môi trường làm việc của neo. Trong nội dung đồ
án, ta sử dụng loại xi măng cát ( thời gian đông cứng là 28 ngày đêm), loại
đất đá mềm, môi trường là khô ráo, ta chọn
b

= 20 Kg/ cm
2

Thay số ta có N
k
= 3.14

3, Sơ đồ bố trí neo :
Tính khoảng cách a (m) giữa các neo theo phương ngang và phương dọc
hầm; nó được xác định theo 3 điều kiện sau:
a,Theo điều kiện tạo thành vòm đá :

1 0
( )
b
a a
K q
a l l B
C

   

Trong đó:
- l
a
= l
2
+ l
3
=5.492 +0.6 = 6.092 m
- K
b
: Hệ số phụ thuộc tình trạng của hang và ổn định của đá; với f =2 < 5 thì
K
b

2.4

4.535 = 16.33 ( T/m
2
)
c: Lực dính của đất đá trong vùng phá hoại ; lấy c = 3

f = 6 (T/m
2
)
vậy
1
0.25 16.33
6.092 (6.092 14)
6
a

    

b, Theo điều kiện ổn định giữa các neo :
2
6.092 6
1.23( )
3 3 16.33
a
l
c
a m
q
    

Vậy khoảng cách giữa các neo a = min ( a
1
,a
2
,a
3
) = 0.64 m
Vậy chọn a = 1.0 m
2, Bố trí neo :
Phạm văn Cường lớp 50CD4
Mssv:1182750 Page 23

Bước đào W = 1.5 m, khoảng cách giữa các neo là a =1.0 m, ta bố trí neo
theo dạng hình vuông, tại mỗi mặt cắt ngang có

V, TÍNH TOÁN XÚC BỐC VÀ VẬN CHUYỂN :
 Tính năng suất xúc bốc
W
TK
V K S

   

Trong đó:

: Hệ số sử dụng máy,

= 0.8 – 0.85; chọn

=0.85

1
: Dung tích thùng xe; v
1
= 4 m
3

- kích thước : dài

rộng

cao : 5920

2500

27000 mm
- chiều cao thùng xe : 1950 mm
Phạm văn Cường lớp 50CD4
Mssv:1182750 Page 24

- góc nghiêng lớn nhất của thùng xe : 55
o

- bán kính vòng quay xe : 7.5 m
- loại động cơ diezen
- công suất 180 HP
- tốc độ chạy tối đa trong hầm là 15 Km/h
- thời gian nâng thùng xe để chờ đổ là 30 giây
- trọng lượng : 14 tấn
1


=
1




P


-
1

: hệ số kể đến thời gian chờ đợi trong ca làm việc thực hiện công tác xúc
bốc ;
1

= 0.65 – 0.75. chọn
1

= 0.7
Vậy ta có P
C
=
1




P


K= 1.8 là hệ số tơi của đất đá
W = 1.5m là bước đào
S
TK
= 92.02 m
2

Vậy thể tích của đất đá vận chuyển ra sau một chu kì đào là :
V = 1.05

1.8

1.5

92.02 = 260.88 ( m
3
)
-
*
t
: thời gian chuẩn bị và kết thúc ,
*
t
= 0.5 – 1.0 h; chọn
*
t
= 0.75 h
Thay số vào ta có
260.88
0.75 4.93( )


+ L : Chiều dài đường chạy ( là khoảng cách từ gương đào đến bãi đổ đất ),
lấy L = 2Km
+ V
C
: vận tốc trung bình khi xe chạy, lấy V
C
= 20 km /h
+ t
P
: thời gian đổ đất đá t
P
= 0.1 – 0.3 h; lấy t
P
= 0.2 h
Vậy
2 2
0.2 0.4
20
d
t

  
h