Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
Phần I
Thiết kế kỹ thuật
Chơng I
Khái quát chung về công trình hầm
dẫn dòng thuỷ điện Cửa Đạt
1.1.Sơ lợc về công trình.
Dự án hồ chứa nớc Cửa Đạt là công trình thuỷ lợi, nằm ở vị trí
105
0
20
/
độ kinh đông, 19
0
44
/
20
0
00
/
độ vĩ bắc thuộc huyện Thờng Xuân,
tỉnh Thanh Hoá. Dự án bao gồm công trình đầu mối thuỷ lợi, công trình
thuỷ điện và hệ kênh tới. Hầm dẫn dòng là một trong những hạng mục của
cụm công trình đầu mối thuỷ lợi.
Do đờng hầm có áp lực đi qua nhiều lớp đất đá, với các đặc điểm địa
chất thuỷ văn, địa chất công trình khác nhau. Nên công tác thiết kế kỹ
thuật, thiết kế thi công có khối lợng rất lớn. Trong bản đồ án này chỉ trình
bày thiết kế kĩ thuật và thiết kế thi công cho phần thân đờng hầm dẫn dòng.
1.1.1.vị trí địa lý.
Hầm dẫn dòng đợc xây dựng bên vai phải đập chính, theo hớng Tây
Bắc Đông Nam, tuyến tim hầm hợp với tuyến tràn xả lũ một góc 23

0
C. Nhiệt độ cao
nhất 41.5
0
C, thấp nhất 2.6
0
C.
+Độ ẩm: trung bình năm 86%. Những tháng có độ ẩm lớn là tháng 3,
4 và 8. Những tháng đó độ ẩm thấp là 6, 7, 11 và 1.
+Gió: Do ảnh hởng của địa hình, lu vực nằm lọt giữa hai dãy núi cao
chạy song song theo hớng Tây Bắc - Đông Nam, chế độ gió ở đây cũng bị
phân hoá rõ rệt:
. mùa hè: gió mùa Tây Nam thổi tới đem theo hơi nớc nên
thời tiết nóng khô. Sau khi đã trút ma phía sờn Tây lu vực, luồng không khí
trở nên khô nóng, gây nên hiện tợng gió phơn tây nam vào thời kỳ tháng
IV-VII.
. mùa đông: gió mùa đông bắc tiến vào lu vực đã bị các dãy
núi ngăn cách sông Chu với sông Mã và sông Chu với sông Cả chặn lại, nên

1
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
khả năng ảnh hởng gió mùa đông bắc ở sông Chu ít hơn. Đây là nguyên
nhân gây ra mùa đông khô lạnh và ma ít.
1.1.3.Điều kiện hạ tầng giao thông, dân c và xã hội.
Khu vực xây dựng công trình nằm trên địa phận xã Xuân Mỹ, Thờng
Xuân, Thanh Hoá. Là xã miền núi, dân c tha thớt, cơ sở công nghiệp, dịch
vụ, trờng học, bệnh viện, điện nớc, thông tin liên lạc còn thiếu thốn, hầu nh
không có. Để xây dựng công trình cơ sở hạ tầng nh hiện nay phải làm mới
hoàn toàn. Về giao thông vận tải duy nhất chỉ có đờng đá dăm thâm nhập
nhựa từ thành phố Thanh Hoá đến công trờng. Giao thông giữa 2 bờ chủ

30ữ40cm đôi chỗ tới 1ữ2m(thờng tập trung ở khu vực đá gốc là đá Granit).
Trong đới còn quan sát thấy dấu vết kết cấu ban đầu của đá gốc, lớp dày
5ữ10m.
+Đới phong hoá mạnh(6): đá bị biến màu hoàn toàn so với đá tơi. Đá
thờng ở dạng vỡ vụn, búa đập dễ vỡ, các mảnh vỡ vụn không sắc cạnh kém
cứng chắc. Các khoáng vật flespat nhiều chỗ phong hoá gần thành đất. Tại
các rãnh đào thoát nớc quan sát thấy rõ cấu trúc của đá.
+Đới phong hoá vừa(7): đá tuy bị biến màu nhng còn cứng chắc, các
mảnh vỡ tơng đối sắc cạnh. Đá nứt nẻ mạnh.
+Đới phong hoá nhẹ(8): đá bị biến màu nhẹ, cứng chắc đến rất cứng
chắc. Đá nứt nẻ yếu.
+Đá tơi(9): đá rất cứng chắc.
4) Các đứt gãy phá huỷ và hệ thống khe nứt.

2
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
Các hệ thống khe nứt bậc phần lớn có phơng Tây Bắc - Đông Nam, ít
hơn có phơng á vĩ tuyến, ít gặp nhất là các hệ khe nứt có hớng ĐB-TN và á
kinh tuyến.
Nhìn chung thân hầm dẫn dòng hầu nh nằm trong đá tơi cứng chắc.
Khu vực cửa vào nằm trong đá granit thuộc đới phong hoá nhẹ, việc mở cửa
hầm không gặp khó khăn vì tầng phủ và đới phong hoá mạnh tơng đối
mỏng. Riêng khu vực cửa ra phải đào sâu 15 ữ 20m trong đá phong hoá
mạnh và vừa mới gặp hoàn toàn đá tơi do vị trí thiết kế mới cách vị trí
khoan khảo sát khoảng 60m.
5) Mực nớc ngầm nằm khá sâu thờng đợc gặp ở đới phong hoá nhẹ,
tính thấm của khối đá bao quanh hầm khá nhỏ khoảng 1 ữ 5 Lugeon, có thể
thấy lợng nớc ngầm chảy vào hầm không nhiều. Theo kết quả thí nghiệm
phân tích thành phần hoá học của hai mẫu nớc ngầm có tên là Bicacbonat
Clorua Natri Canxi. Tính ăn mòn bê tông của các mẫu đợc đánh giá theo

ì
10
-2
cm/s, lợng mất nớc đơn vị dao động chủ yếu từ
0,02ữ0,8 l/ph.m.
- Đới phong hoá nhẹ: Thấm yếu đến thấm vừa, lợng mất nớc đơn vị dao
động chủ yếu từ 0,01ữ 0,1 l/ph.m cá biệt tới 1,0 l/ph.m.
- Đá tơi: thực tế không thấm đến thấm yếu, lợng mất nớc đơn vị dao động
chủ yếu từ < 0,01 đến 0,05 l/ph.m cá biệt tới 1,0 l/ph.m, tính thấm nớc th-
ờng ở phạm vi đứt gẫy phá huỷ.
1.3.Đánh giá khối đá, mức độ ổn định không chống cho đờng
hầm
*Đánh giá: Thân hầm dẫn dòng đào qua đất đá tơng đối ổn định có
điều kiện địa chất thuận lợi, hệ số kiên cố của đá f =8ữ10, mặt khác dựa
vào bảng phân loại đất đá của Bieniawski nhận thấy đất đá mà hầm đào qua
thuộc nhóm II, có chỉ số RMR = 61ữ80, đất đá tơng đối cứng vững và ổn
định.
*Mức độ ổn định của khối đá xung quanh khoảng trống ngầm có liên
quan chặt chẽ tới các vấn đề lựa chọn phơng pháp thi công, lựa chọn kết cấu
chống, các sơ đồ đào Vì vậy việc đánh giá mức độ ổn định khi khai đào
công trình ngầm là không thể thiếu đợc.
Hiện nay có rất nhiều phơng pháp đánh giá và dự báo ổn định của
khối đá khi xây dựng công trình ngầm. Trên cơ sở mối quan hệ giữa thời
gian ổn định và khẩu độ không chống, giáo s Bieniawski đã xây dựng sơ đồ
phân loại khối đá, thể hiện trên hình 1.1.
Theo sơ đồ này ta sẽ xác định đợc khoảng thời gian kể từ khi khai
đào cho đến khi bắt đầu xuất hiện hiện tợng phá huỷ (hay hoá dẻo) trong
khối đá ở trạng thái không có kết cấu chống. Từ đó ta có thể tính toán lựa

3

Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
Chơng 2
Hình dạng kích thớc tiết diện ngang đờng hầm
2.1.Vai trò của công trình
Hầm dẫn dòng thuỷ lợi-thuỷ điện Cửa Đạt có vai trò:
+Dẫn dòng thi công, hoặc kết hợp dẫn dòng xả lũ với lu lợng nớc lớn
nhất đi qua hầm là Q
max
= 94.2 m
3
/s
+Đảm bảo cấp nớc liên tục cho hạ du với lu lợng tối thiểu khoảng
50m
3
/s, đáp ứng yêu cầu tới của hệ thống thuỷ nông sông Chu, cấp nớc cho
thành phố Thanh Hoá và các cơ sở công nghiệp hiện có.
+Tham gia dẫn dòng mùa hạn hán năm thứ 3 và thứ 4 với tần suất lũ
p = 5% để cao trình đê quai thợng lu vào khoảng +45, đảm bảo cờng độ nớc
lên đập tơng ứng và tiến độ thi công công trình.
+Tham gia dẫn dòng mùa lũ năm thứ 3 cùng với đoạn đập chính đắp
dở dài 220m ở cao trình +50, với tần suất lũ p = 5% đảm bảo mực nớc cao
nhất trớc đập nằm trong khoảng 55 - 56m để việc gia cố đoạn đập tràn nớc
không quá phức tạp.
+Tham gia dẫn dòng mùa lũ năm thứ 4 cùng với tràn xả lũ xây dở ở
cao trình +85, tần suất lũ 1%, đảm bảo mực nớc hồ trong khoảng trên dới
cao độ +90 theo yêu cầu của tiến độ thi công.
2.2.Lựa chọn hình dạng tiết diện ngang đờng hầm
Hầm dẫn dòng có chiều dài 789,283m từ lý trình Km 0+55.877 đến
lý trình Km 0+846.23 với nhiệm vụ chính là dẫn dòng xả lũ thi công. Hình
dạng tiết diện ngang đờng hầm do công ty t vấn xây dựng thuỷ lợi 1 và

khoan nổ mìn Trờng hợp khối đá có độ ổn định trung bình và lớn có biểu
hịên của sự dịch chuyển hay biến dạng của biên đờng hầm là không lớn thì
kết cấu chống tạm có hiệu quả nhất là neo và bê tông phun. Trờng hợp khối
đá mềm yếu, thời gian ổn định không chống nhỏ, có thể gây sập lở ngay

5
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
vào khoảng trống đờng hầm thì cần nhanh chóng có biện pháp gia cố bằng
các vỏ chống có khả năng mang tải ngay nh các khung thép hình Chính vì
vậy việc lựa chọn kết cấu chống giữ phù hợp với loại đất đá là rất cần thiết.
Lựa chọn kết cấu chống giữ phù hợp còn làm tăng hiệu quả kinh tế.
Đờng hầm thiết kế ở đây đợc đào qua đất đá có hệ số kiên cố f
=8ữ10, mặt khác nh đã phân tích ở trên đất đá mà hầm đào qua thuộc nhóm
II, có chỉ số RMR =61ữ 80, đất đá tơng đối cứng vững và ổn định. Đá nứt
vỡ một phần có thể rơi nhng toàn bộ hầm đào ổn định, phần vòm hầm đôi
khi gặp phải thớ đá nứt nẻ nhiều, biến dạng đá nhỏ và nằm trong giới hạn
đàn hồi nên kết cấu chống tạm phù hợp nhất là bê tông phun+lới thép+neo.
Kết cấu này có những tính chất u việt là: khả năng áp dụng rộng rãi trong
cùng một đờng hầm, dễ dàng thay đổi kết cấu khi gặp điều kiện địa chất
xấu. Chúng làm tăng độ bền của khối đá, đồng thời chúng cũng là một bộ
phận trong kết cấu chống cố định.
Kết cấu chống cố định là vỏ bê tông cốt thép liền khối đổ tại chỗ. Từ
những đặc điểm trên đây ta xác định sơ bộ chiều dày vỏ chống cố định cho
đờng hầm:
2.3.1.Kết cấu chống cố định
Kêt cấu vỏ hầm bằng bê tông cốt thép liền khối: Theo kinh nghiệm
ngời ta thờng lấy chiều dày vỏ bê tông cố định:
d =(0,1ữ0,15). R (m) (1.2.1)
Trong đó: d_chiều dày vỏ chống cố định
R_bán kính sử dụng của đờng hầm dẫn dòng, R = 4,5m

d
= 5m
Chiều cao tờng cong xiên h
t
= 4,95m
Phần tiết diện đào đợc giới hạn bởi các cung tròn AG, AB, GE, và các đoạn
thẳng BC, CD, DE. Sơ đồ tính toán đợc thể hiện trên hình 1.3

6
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ

2110
h
9950
H
K
=
25
9060
t
d
2840 5000
2000
2b=6000
R2a=10000
G
E

2
S
t
_diện tích đào phần tờng, S
t
= 2.S
AIB
+S
BIE
+ S
BCDE
(m
2
) (1.2.5)
Trong đó các kích thớc cần tính đã đợc ghi trong hình vẽ 2.2
S
AIB
=



360
2
d
R
=
25.5.
360
2


t
=2. 5,45 + 9,56 + 21,38 = 41,84 (m
2
)
Vậy diện tích đào của hầm là: S
d
= 39,25 + 41,84 = 81,09 (m
2
)
R
5
0
0
0
R
4
5
0
0
10000
9950
Hình 1.4.Kích thớc mặt cắt ngang sử dụng hầm dẫn dòng
Tỉ lệ 1:100

7
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
2.4.Tính toán áp lực đất đá tác dụng lên thân hầm
Thân hầm dẫn dòng đợc đào trong đất đá loại II, hệ số kiên cố của đá
f =8ữ10. Để an toàn cho công trình, trong quá trình tính toán ta tính với
f=8. áp lực phần thân hầm đựơc tính theo giả thuyết của GS.Tximbarevich.

1
=
f
a
1

f_hệ số kiên cố của đất đá f = 8
a
1
_nửa chiều rộng vòm phá huỷ phía nóc
a
1
= a+ h.tg
2
90


(1.2.7)
a_nửa chiều rộng đào của thân hầm a = 5m
h_chiều cao đờng hầm h = 9,95m
_góc ma sát trong = arctg(f) = 82
0
87
/
Thay số ta đợc a
1
= 5 + 9,95. tg
2
788290
0

2

) (T/m) (1.2.8)
Thay số ta đợc: P
s1
= 2,7. 0,7. tg
2
(45
0
-
2
7882
0

) = 0,07 (T/m)
+áp lực sờn tại nền hầm: P
s2
= . (b
1
+ h). tg
2
(45
0
-
2

). sin (T/m) (1.2.9)
Trong đó: _góc nghiêng của tờng; = 68
0
Thay số ta đợc: P

1





+
tg
tghb
=1,5. 10
-5
(m) (1.2.10 )
áp lực nền hầm: Q
nền
= D
0
.tg
2
90


(T/m) (1.2.11)
Trong đó: D
0
=
( )
2
90
.
2

s
P =0,1(T/m)
P =1,89(T/m)
n
P =0,1(T/m)
s
10000
Hình 1.6.Sơ đồ phân bố áp lực đất đá phần thân hầm
Tỉ lệ 1:50
2.5.Tính toán vỏ chống tạm cho đờng hầm
Nh đã nói ở phần trên vỏ chống tạm cho thân hầm dẫn dòng là tổ hợp
lới thép, neo bê tông cốt thép và bê tông phun.
2.5.1.Lới thép
Lới thép đợc sử dụng nhằm tăng khả năng chịu lực của vỏ bê tông
phun. Lới thép đợc coi là một lớp cốt của kết cấu hỗn hợp bê tông phun-lới

9
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
thép. Trong trờng hợp đất đá nứt nẻ và vỡ vụn, ngoài vịêc sử dụng neo và bê
tông phun thì chúng ta có thể sử dụng thêm lới thép để ngăn hiện tợng đá
rơi, tách vỡ, tránh gây nguy hiểm cho ngời và thiết bị, gia cố bề mặt khối đá
nằm giữa các neo và gia cố cho lớp bê tông phun. Lới thép ở đây thờng
không phải tính toán cụ thể, sử dụng lới thép CQS6 (3,13kg/m
2
) mắt lới
4x4cm, đờng kính thép là 6mm.
2.5.2. Vì neo
Vì neo là một loại kết cấu chống có khả năng đảm bảo an toàn cho
công tác trong gơng, vững chắc và chống đợc sụt lở của đất đá, tiết kiệm đ-
ợc không gian đào, lắp đặt dễ dàng, nhanh chóng, có độ bền và tính kinh tế.

z
=
a
aa
dR

.4
.
0,5(m) (1.2.14)
R
a
_độ bền kéo của thanh neo. Với cốt thép CIII thì
R
a
= 3400KG/cm
2
d
n
_Đờng kính thanh neo, d
n
= 2,5cm
a

_độ bền chống trợt của cốt thép và bê tông, với bê tông M300
thì
a


= 25 KG/cm
2

m
2
[2]
R
a
_độ bền kéo của thép làm cốt neo;
R
a
= 3400KG/cm
2
=34000T/m
2
Thay số ta đợc: P
1
= 4,91. 10
-4
. 34000 = 16,69 (T)
+ Tính theo điều kiện bám dính của cốt neo với bê tông:
P
2
= II. d
n
.
a
. l
tt
(T) (1.2.16)
Trong đó:d
n
_đờng kính thép làm neo, d

(T) (1.2.17)
Trong đó:

10
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
d
lk
_đờng kính lỗ khoan, d
lk
= 45 mm = 45.10
-3
m

2
_độ bền chống trợt của bê tông trên thành lỗ khoan,
2
= 120 T/m
2
Thay số ta đợc: P
3
= 3,14. 45.10
-3
. 120. 2,3 = 38,99 (T)
Khả năng mang tải của neo P
N
= min(P
1
, P
2
, P

1
= 0,7(m)
Thay số vào (1.2.18) ta đợc: S =
69,16
7,0.7,2
= 0,11 (neo/m
2
)
2.5.2.4.Tính khoảng cách giữa các neo
Khoảng cách giữa các neo theo chu vi hầm đợc chọn nhỏ nhất theo các điều
kiện sau :
+ Khoảng cách giữa các neo theo khả năng mang tải của neo:
a
1
=
1
.b
P
N


7,0.7,2
69,16
= 2,97m (1.2.19)
+ Khoảng cách giữa các neo để duy trì sự ổn định giữa các neo:
a
2
=
n
n

a
3
= L
n
-
C
Kq
bn
.
.(L
n
+B) (m) (1.2.21)
Trong đó: K
b
_hệ số phụ thuộc vào độ kiên cố của đất đá,
với f >5 thì K
b
= 0,3
B_chiều rộng đờng hầm khi đào, B = 10m
Thay số ta đợc: a
3
=2,5 -
24
3,0.89,1
.(2,5 +10) = 2,2m
Vậy khoảng cách giữa các neo theo chu vi hầm đợc chọn theo giá trị
nhỏ nhất: a = min(a
1
,a
2

=
2,2
7,15
+1 = 8,13 neo. Vậy số neo trong một vòng
chống 9 neo, do đó khoảng cách thực tế giữa các neo trong một vòng chống
là:
1
=
v
v
tt
N
C
a
=
19
7,15

=1,96m
1
9
6
0
6000
1960 1960
R
5
0
0
0

=1,5m

p
R
_giới hạn bền kéo của bê tông phun(T/m
3
)
p
R
=1,5ữ2 lần giới
hạn bền nén của bê tông thờng. Với bê tông M300 thì
R
k
=100T/m
2

p
R
=200T/m
2
P
B
_tải trọng thẳng đứng tính toán, P
B
=1,89(T/m
2
)
m_hệ số làm việc, m = 0,75 khi sử dụng bê tông phun kết hợp với neo
Thay số ta đợc:
200.75,0

. cos2
Khi 90
0
180
0
thì R = K.
a
. sin
2
+ K.
b
. cos
2

Trong đó: _nửa góc ở tâm của tiết diện đang xét
K.
a
; K.
b
_trị số lực kháng đàn hồi tại vị trí = 90
0
và 180
0
Bỏ qua thành phần lực cắt, ta có biểu thức xác định thành phần mô men và
lực dọc:
M = P
n
. R
d
. r. [A. a + B + C. n.(1+a)] (1.2.24)

2
d
= 4,725m (1.2.25)
d_chiều dày vỏ hầm, d = 0,45m
Thay số ta đợc: a = 0,95
n=
dKRr
JE
d

.
06416,0
1
3
+
(1.2.26)
E.J_độ cứng vững của vỏ hầm(T/m
3
)
E_môđun đàn hồi của vật liệu xây, E=270000 KG/cm
2
J_ mômen quán tính mặt cắt ngang vỏ hầm
J =
12
.
3
db
=
12
45,0.1

, R
n
, r , a vào công thức (1.2.24) ta đựơc:
M = 44,2. [0,95. A + B + 15,4. C] (1.2.27)
N = 9,35. [0,95. D + E + 15,4. F]
Hình 1.8.Sơ đồ tính
nội lực do áp lực đá
Tỉ lệ 1:50
Theo [3] các trị số
A, B, C, D, E, F tơng
ứng với góc cho
trong bảng 2.1
Bảng 2.1. Giá trị hệ
số A, B, C, D, E, F
Mặt cắt A
B C D
E F
= 0
0
0,1628
0,0872 -0,007 0,2122
-0,2122 0,021

14
n
R
R
P
n
s

g = 1.
d
bt
.

= 0,99(T/m) (1.2.29)

bt

_khối lợng thể tích của bê tông,
bt

= 2,2(T/m
3
)
d_chiều dày vỏ bê tông, d = 0,45m
Thay các giá trị vào (2.28) ta đợc: M = 22,10. (A
1
+ 7,9. B
1
) (1.2.30)
N = 4,67. (C
1
+ 7,9. D
1
)
Trị số A
1
, B
1

= 0
0
0,3447 -0,02198 0,1567 0,0695
= 45
0
0,3447 -0,00267 0,3375 0,0466
= 90
0
-0,3928 0,0258 0,1507 0,0180
= 135
0
-0,0335 0,00067 1,19186 0,0422
= 180
0
0,4405 -0,0262 1,7375 0,0701
2.6.1.3.Nội lực vỏ chống gây bởi áp lực sờn hầm
Momen và lực dọc gây ra đợc xác định theo công thức:
-tại tiết diện = 0 và = : M =- 0,1488. P
s
. R. r (1.2.31)
N = - 0,7854. P
s
. R
n
Trong đó: R_bán kính sử dụng(bên trong vỏ) hầm; R = 4,5m
P
s
_áp lực sờn hầm; P
s
= 0,1(T/m)

2
n
R
. r. (A
2
+ B
2
. n) = -115,77. (A
2
+ 7,9. B
2
) (1.2.33)
N = -
n
.
2
n
R
. (C
2
+ D
2
. n) +
HR
n


=-24,5. (C
2
+ D

0
0,1024 -0,01079 -0,4885 0,03924
= 45
0
0,01673 -0,00132 -0,42771 0,02329
= 90
0
-0,19638 00,01294 -0,21460 0,00903
= 135
0
-0,01679 0,00036 -0,39413 0,02161
= 180
0
0,22027 -0,01312 -0,63125 0,03509
Thay các trị số A
2
, B
2
, C
2
, D
2
vào công thức (1.2.33) ta đợc ta đợc kết quả
nội lực trong vỏ chống thể hiện ở bảng 2.4
2.6.2.Tổ hợp tải trọng 2

16
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
ứng với lúc bắt đầu vận hành. Các thành phần tải trọng bao gồm:
+áp lực đất đá

)
Thay số vào (1.2.34) ta đợc: M = 21,26. (A
2
+ B
2
. 7,9) (1.2.35)
N = 20,25. (C
2
+ D
2
. 7,9)
R
R
n
P
n
Hình 1.10.Sơ đồ tính nội lực do áp lực nớc bên trong
Tỉ lệ 1:50
Thay các trị số A
2
, B
2
, C
2
, D
2
vào công thức (1.2.35) ta đợc ta đợc kết quả
nội lực trong vỏ chống thể hiện ở bảng 2.4

17

M(T.m)
Lực dọc
N(T)
áp lực đất đá 5,9 2,29 -0,52 6,7 -5,2 10,18 0,09 9,06 5,15 8
Trọng lợng vỏ chống 3,78 1,65 0,27 3,3 -4,16 8 -0,62 10,5 5,16 10,7
áp lực sờn -0,32 -0,38 0,29 0,25 0,29 0,25 -0,32 -0,38
áp lực nớc ngầm -10,09 8,04 -0,729 5,97 10,9 3,5 1,6 5,47 -13,5 8,67
Tổ hợp 1 -0,73 11,6 -0,979 15,97 1,83 21,93 1,36 25,28 -3,51 26,99
Độ lệch tâm (e) -0,063 -0,06 0,08 0,05 -0,13
áp lực nớc trong hầm 8,339 -6,647 0,6 -4,9 -9 -2,9 -1,33 -4,5 11,15 -7,17
Tổ hợp 2 7,609 4,953 -0,379 11,07 -7,17 19,03 0,03 20,78 7,64 19,82
Độ lệch tâm (e) 1,54 0,03 0,37 0,001 0,385
SV: Nguyễn Thị Hoàng Minh Trang Lớp XDCTN & Mỏ K48
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
7,609
0,379
7,17
0,03
7,64
M (T.m)
+
-
4,953
11,07
19,03
20,78
19,82
+
+
N (T)

Cấu kiện làm việc ở trạng thái chịu nén lệch tâm nhiều. Tính toán cốt thép
cấu kiện chịu nén lệch tâm nhiều, tính cho 1m dài đờng hầm với cốt thép
đặt đối xứng.
Diện tích cốt thép: F
/
a
= F
a
=
).(
)
2
.(
0
0
ahR
x
heN
a


+
(cm
2
) (1.2.36)
Trong đó: F
/
a
, F
a

a
. R
ac
(KG/cm
2
)
Trong đó: k
a
_hệ số đồng chất của cốt thép, k
a
= 0,9
m
a
_hệ số điều kiện làm việc, m
a
= 1
R
ac
_cờng độ tiêu chuẩn của cốt thép, với thép nhóm
AI thì R
ac
=2400 (KG/cm
2
)
Vậy R
a
= 0,9.1.2400 =2160(KG/cm
2
)
Thay các giá trị vào công thức (1.2.36) ta đợc:

=
à
100.
40.100
38,15
=
=0,38%
Vậy
%05,0
min
=
à

%5,3%5,0
max
àà
<=<
Chọn thép AII 10 làm cốt phân bố khoảng cách giữa các cốt phân bố là
0,5m.
Chọn thép 8 làm cốt đai khoảng cách giữa các cốt đai lấy bằng khoảng
cách giữa các cốt phân bố.
*Kiểm tra bền cho kết cấu chống
Yêu cầu đối với vỏ chống là:
<
tt

[
gh

]

]_ứng suất kéo giới hạn của vỏ chống
Đối với vỏ chống bê tông cốt thép, do bê tông chịu kéo kém nên toàn bộ lực
kéo do cốt thép chịu. Vì vậy độ bền kéo của vỏ chống lấy bằng độ bền kéo
của cốt thép. [
gh

] =
k
R
a
Trong đó: k_hệ số điều kiện làm việc của vỏ chống, k =1,3
Vậy [
gh

] =
3,1
2160
=1661(KG/cm
2
)
<=
2
/6,723 cmKG
tt

[
gh

] =1661
(KG/cm

+Sơ đồ thi công song song: trong sơ đồ này công tác đào và chống tạm thời
tại gơng đợc tiến hành đồng thời với công tác chống cố định thực hiện cách
gơng một khoảng cách nào đó. Khoảng cách này phụ thuộc vào kích thớc
trang thiết bị thi công, độ ổn định của khối đá Sơ đồ này thờng dùng cho
các đờng hầm có tiết diện ngang và chiều dài lớn. Phơng pháp này có u
điểm là rút ngắn thời gian thi công đờng hầm so với phơng pháp thi công
nối tiếp.
+Sơ đồ thi công phối hợp: trong sơ đồ này tất cả các công tác đào, chống
tạm thời và chống cố định đợc tiến hành ngay trong một chu kì công tác. Sơ
đồ này dùng để thi công các hầm trạm có kích thớc tiết diện ngang lớn cần
thi công vỏ chống cố định.
1.1.2.Lựa chọn sơ đồ thi công cho đờng hầm.
Căn cứ vào các công việc khi thi công, dựa vào khoảng lu không của đờng
hầm sau khoan nổ mìn với thời gian chống tạm và chống cố định để chọn sơ
đồ thi công cho đờng hầm hợp lý. Đờng hầm đào qua đất đá có hệ số kiên
cố f = 8 thuộc loại tốt, kích thớc tiết diện ngang của công trình lớn: S
d
=
81,09m
2
, đờng hầm dài 789,283m, vậy ta chọn sơ đồ thi công là sơ đồ thi
công nối tiếp toàn phần.
1.1.3.Lựa chọn sơ đồ đào gơng.
Việc lựa chọn sơ đồ đào gơng phụ thuộc vào các yếu tố sau: điều
kiện địa chất, hệ số kiên cố của đất đá, tiết diện đào của công trình, chủng
loại thiết bị máy móc Căn cứ vào các yếu tố đó ta có thể chọn sơ đồ đào là
chia gơng hay đào toàn tiết diện.
Sơ đồ đào toàn gơng đ ợc quyết định bởi các yếu tố: thời gian tồn
tại ổn định không chống của khối đá, trong mối liên quan với kích th ớc
v hình dạng của công trình, phải đủ lớn. Nhu cầu về thời gian lắp dựng kết

là 10m, năng lực của thiết bị khoan, ta chọn sơ đồ đào chia gơng(gơng bậc
trên và gơng bậc dới, gơng bậc trên sẽ tiến trớc đến hết chiều dài đờng hầm
sau đó quay lại đào gơng bậc dới), phơng tiện phá vỡ đá bằng phơng pháp
khoan nổ mìn. Khối lợng công việc trong một chu kỳ lớn, và qua thực tế ta
dự kiến thời gian hoàn thành một chu kỳ là: T
ck
= 16h. Thời gian ổn định
không chống là: 5.10
2
h ữ 8,4.10
3
h. Tuy nhiên để tăng tính an toàn ta sẽ tiến
hành chống tạm sau mỗi chu kỳ nổ mìn. Công tác chống tạm sẽ đợc tiến
hành theo trình tự sau:
+Lắp đặt lới thép
+Lắp đặt neo
+Phun bê tông
Các công việc sẽ đợc trình bày chi tiết ở phần thi công kết cấu chống tạm.

Đờng kính lỗ khoan(mm) 45
Chiều sâu khoan(mm) 4640
Trọng lợng(kg) 18000
Cần khoan BUT 32
Chiều dài choòng khoan(mm)
6490
Diện tích mặt cắt ngang (m
2
)
8 ữ 45
Kích thớc chính

8
0
d
Hình 2.1.Sơ đồ gơng bậc trên và gơng bậc dới
Tỉ lệ 1:100
Diện tích tiết diện gơng đào bậc trên : S
dt
= S
v
+ 2. S
AID
+ S
DIC
(m
2
)
Trong đó: S
v
=
2
.
2
d
R

= 39,25 m
2
S
AID
=

Diện tích đào gơng bậc dới là: S
dd
= S
d
- S
dt
= 81,09 - 49,35 = 31,74 m
2
Trong đó:S
d
_diện tích đào toàn gơng S
d
= 81,09 m
2
1.2.Thiết kế thi công bậc trên
1.2.1.Lựa chọn thuốc nổ và phơng tiện gây nổ
Thuốc nổ dùng để phá gơng là thuốc nổ P3151 có sức công phá là 380cm
3
,
đờng kính thỏi thuốc 35 mm, chiều dài thỏi thuốc 175mm, tỷ trọng:
1,23g/cm
3
, khối lợng một thỏi thuốc g =200gam.
Để kích nổ các thỏi thuốc sử dụng loại kíp điện vi sai EXEL-MS của úC
Bảng 2.2.Đặc tính kỹ thuật của kíp điện vi sai EXEL-MS
Số kíp vi sai 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Thời gian vi sai(às)
0 25 50 75 100 125 150 175 200
Số kíp vi sai 9 10 11 12 13 14 15
Thời gian vi sai(às)

+Diện tích tiết diện gơng đào có ảnh hởng đến việc lựa chọn chiều
sâu lỗ mìn. L
m
= (0,5 ữ 0,75).B
d
chọn L
m
= 0,5. B
d
= 5 m
Trong đó : B
d
_chiều rộng đào, B
d
= 10 m
+Năng lực thiết bị thi công: ở đây ta sử dụng máy khoan Bommer-
352 có thể khoan các lỗ mìn sâu đến 4,5 m
+ Theo yêu cầu tiến độ thi công đề ra là: V
th
= 115 m/tháng.
Ta có công thức tính chiều dài lỗ mìn:
l
m
=

.24.26
.
ckth
TV
=

= d
b
+ (3ữ8) (mm) (2.1.2)
Trong đó: d
b
_đờng kính thỏi thuốc sử dụng, d
b
=35mm
Thay số ta đựơc: d
m
= 35 + 8 = 43mm. Để phù hợp với thiết bị khoan
Boomer-352 ta lấy d
m
= 45mm.
1.2.2.3. Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị q(kg/m
3
)
Theo Pocrovxki.N.M lợng thuốc nổ đơn vị đợc xác định theo công thức
q = (1,2 ữ 1,5). q
1
. f
1
. e. k
d
(kg/m
3
) (2.1.3)
Trong đó: q
1
_chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn (kg/m

đ
_hệ số ảnh hởng của đờng kính thỏi thuốc,d =35mm thì k
đ
=1

24
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
1,2 ữ 1,5_hệ số sức cản của đá, với gơng hầm có 1 mặt tự do,
diện tích đào của gơng: S
dt
= 49,35 m
2
>18m
2
, chọn giá
trị 1,5
Thay số ta đợc : q = 1,5. 0,8. 1,4 1. 1 = 1,68(kg/m
3
)
Vậy ta chọn lợng thuốc nổ đơn vị : q =1,68(kg/m
3
)
1.2.2.4. Khối lợng thuốc nổ cho một lần nổ
Q = q. S
dt
. L
m
(kg) (2.1.4)
Trong đó: q_chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị, q = 1,68(kg/m
3

( kg/m) (2.1.5)
Trong đó: d
b
_đờng kính bao thuốc, d
b
= 0,035 m


_mật độ thuốc nổ trong thỏi thuốc,

= 1230 kg/m
3
k
n
_Hệ số nén chặt của thỏi thuốc, k
n
= 1
a_hệ số nạp thuốc, phụ thuộc vào độ kiên cố của đất đá; với f =3ữ10
thì a

=0,5ữ0,6
Thay số ta đợc:


=
4
035,0.
2

.1230. 0,6. 1 = 0,7( kg/m)

/
= 13thỏi
Vậy khối lợng thuốc nổ thực tế nạp cho một lỗ mìn phá là:
q
p
/
=13. 0,2 =2,5(kg)
Chiều dài nạp thuốc của mỗi lỗ mìn phá: L
tp
=n
p
/
. l
t
(m)
Trong đó: l
t
_chiều dài mỗi thỏi thuốc, l
t
= 0,175m
L
tp
= 13. 0,175 = 2,275m
Chiều dài nạp bua của mỗi lỗ phá là:
L
buap
= L
m
- L
tp