Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: Thầy
Phạm Thái Thạnh
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG KHOA HỌC
SVTH: Nguyễn Thành Trung – Nguyễn Trinh Thành Phong 1
Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: Thầy
Phạm Thái Thạnh
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
số liệu cần thiết để hoàn thành đề tài.
Cuối cùng chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô Khoa
Kỹ Thuật Công Trình, bộ môn Cầu Đường đã truyền đạt cho chúng tôi những
kiến thức quý báu trong thời gian qua để làm cơ sở cho chúng tôi thực hiện đề
tài này.
Xin chân thành cảm ơn!
SVTH: Nguyễn Thành Trung – Nguyễn Trinh Thành Phong 3
Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: Thầy
Phạm Thái Thạnh
LỜI NÓI ĐẦU
Trong giao thông hiện nay cùng với việc phát triển đi lên của đất nước
thì mật độ giao thông tăng lên một cách nhanh chóng do đó tình hình tai nạn
giao thông cũng tăng lên một cách nhanh chóng. Theo thống kê trên cả nước
hiện nay cứ mỗi phút có một người bò chết vì tai nạn giao thông. Kết hợp với
tình hình dân số tăng nhanh như hiện nay thì giải quyết tai nạn giao thông là
một vấn đề nan giải, một vấn nạn cần được giải quyết.
Trong tai nạn giao thông thì đa phần là do người đi bộ và người đi xe
đạp, xe máy gây nên tại những vò trí ngã tư, vò trí có trường học, các đường cao
tốc giao nhau với đường rẽ nhánh.
Nhằm mục đích góp phần giảm việc cản trở việc lưu thông của các
dòng xe trong đô thò, thành phố và đặc biệt là giảm bớt tai nạn giao thông tại
các vò trí giao nhau do người đi bộ và xe đạp gây nên chúng tôi chọn đề tài:
“HẦM CHUI CHO NGƯỜI ĐI BỘ VÀ ĐI XE ĐẠP”.Trong đề tài này chúng
tôi đã trình bày một cách cô đọng nhất về tình hình nghiên cứu và áp dụng
hầm chui trong giao thông ở nước ta và ở ngoài nước, một số phương pháp thi
công và tổ chức các bộ phận bên trong hầm thông qua các tài liệu mà chúng
tôi tham khảo được. Cũng như đưa ra so sánh về việc sử dụng hầm chui và cầu
vượt, kiến nghò về hình thức hầm chui tại Ngã Ba Vườn Mít, Phường Tân
Tiến, TP. Biên Hòa. Một trong những vò trí có tình hình giao thông phức tạp ở
Biên Hòa hiện nay.
3. Khảo sát đòa hình công trình 36
C- PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NGẦM 38
1. Thi công bằng phương pháp lộ thiên 38
2. Thi công bằng phương pháp đào kín 38
SVTH: Nguyễn Thành Trung – Nguyễn Trinh Thành Phong 5
Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: Thầy
Phạm Thái Thạnh
D- TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU HẦM 39
1. Các nguyên tắc chung 39
2. Tải trọng chủ động thường xuyên 41
3. Lực kháng đàn hồi của đất 45
4. Các dạng tải trọng khác 49
5. Tính toán kết cấu hầm bằng phương pháp phần tử hữu hạn 53
5.1 Khái quát về phương pháp phần tử hữu hạn 54
5.2 Trình tự tính toán 55
5.2.1 Rời rạc hóa vùng tính toán 55
5.2.2 Chọn hạn tiếp cận 55
5.2.3 Xác đònh các tính chất của phần tử 55
5.2.4 Ghép nối phần tử 55
5.2.5 Giải hệ phương trình 56
5.2.6 Các tính toán phụ 56
5.2.7 Những quan hệ cơ bản của phần tử hữu hạn 56
5.2.8 Xác đònh tính chất của phần tử 59
5.3 Sự khái quát của quan hệ đối với các phần tử 60
5.4 Nguyên tắc tính công trình trong điều kiện nứt nẻ 60
5.5 Các điều kiện biên tính toán bằng PTHH 62
E- VẬT LIỆU CHO KẾT CẤU HẦM 62
F- THÔNG GIÓ BÊN TRONG HẦM 64
1. Thông gió tự nhiên 66
2. Thông gió nhân tạo 67
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
NHỮNG VẤN ĐỀ
CHUNG
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Theo dự báo đến 2020 (85%-95%) dân số hành tinh sẽ sống trong thành
phố. Hiện nay trên thế giới có hơn 300 thành phố có số dân từ 250 ngàn đến 1
triệu người, hơn 100 thành phố có số dân từ 1 đến 10 triệu người. Trong những
thành phố đó giao thông luôn là vấn đề phức tạp và nan giải. Đặc biệt là vấn
đề kẹt xe ở các vò trí nhạy cảm như: ngã tư, trường học, chỗ giao với các trung
tâm mua sắm…
Khối lượng xây dựng nhà ở và công trình công cộng tăng, sự liên tục
phát triển mạng lưới giao thông đường bộ, sự hình thành các công trình và cụm
công trình công nghiệp mới, các xí nghiệp công nghiệp… đang yêu cầu đô thò
dành riêng cho những khu đất lớn. Những khu đất đó, đặc biệt là tại những khu
vực trung tâm đô thò, ngày càng khan hiếm. Trong đó, tại các đô thò lớn ngày
càng thiếu diện tích đất để xây dựng các bồn hoa, công viên, các khu vực đi
bộ, dạo chơi, sân thể thao…. Vì vậy, cần thiết phải tăng mật độ xây dựng, tạo
lập cốt cao độ nhân tạo mới, sử dụng các giải pháp không gian đô thò. Các đô
thò hiện tại được mở rộng theo mặt bằng và mặt đứng bằng cách khai thác
SVTH: Nguyễn Thành Trung – Nguyễn Trinh Thành Phong 8
Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: Thầy
Phạm Thái Thạnh
không gian trên mặt đất và không gian ngầm. Phân luồng theo chiều đứng cho
phép phân luồng phương tiên giao thông và người đi bộ, giao thông nội hạt và
quá cảnh, tốc độ cao và bình thường. Trong đó có thể có các phương án bố trí
tuyến giao thông và đường bộ khác nhau: ở mức mặt đất, trên mặt đất và dưới
mặt đất.
Giải quyết hợp lý các vấn đề giao thông đường phố cho phép khai thác
tổng thể và tận dụng không gian ngầm, nghóa là bố trí các công trình và cụm
công trình khác nhau dưới đất phục vụ các phương tiện giao thông và lắp đặt
công trình đường ngầm bộ hành cần phải thực hiện khối lượng lớn công tác đất
và xây dựng lại mạng kỹ thuật ngầm.
III. ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU
Hầm là phương tiện có hiệu quả mở rộng khả năng vạch các tuyến
đường giao thông trong những điều kiện khó khăn, chúng được sử dụng để
vượt qua các chướng ngại.
Trong xây dựng đô thò hiện nay, đặc biệt là ở các thành phố lớn, ngoài
việc để bố trí các hệ thống kỹ thuật, cấp thoát nước, hệ thống kỹ thuật gara để
phục vụ dân sinh, hầm còn có vai trò đặc biệt để khắc phục các hiện tượng
quá tải, ùn tắc và nâng cao chất lượng giao thông và đường phố cũng như bảo
vệ môi trường.
Trên đường giao thông bao gồm các loại hầm:
- Hầm đường sắt.
- Hầm đường bộ.
- Hầm xe điện ngầm.
- Hầm đường ôtô.
- Hầm đường thuỷ…
SVTH: Nguyễn Thành Trung – Nguyễn Trinh Thành Phong 10
Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: Thầy
Phạm Thái Thạnh
Ngoài ra trong các lónh vực khác hầm vẫn được thường xuyên sử dụng
như:
- Hầm thuỷ lợi(hầm trong các trạm thuỷ điện và tích điện; hầm thuỷ
nông; hầm đường thuỷ).
- Hầm trong các khu chung cư(hầm dùng cấp hơi; cấp nhiệt và các hệ
thống năng lượng khác).
- Hầm trong công nghiệp mỏ…v.v
Trong các năm gần đây, tại các đô thò lớn, người ta xây dựng các mức
đường bộ hành ngầm cả riêng biệt, cả kết hợp với tổ hợp nhiều ngầm đa năng.
Chúng được bố trí ở những nút giao thông lớn, các tòa thò chính, các trung tâm
hình phát triển của đất nước hiện nay cũng như trong tương lai. Đất nước ngày
càng đi lên thì mật độ lưu lượng xe tăng, dân số đông đúc với tình trạng đất đai
trong đô thò chật hẹp thì việc lựa chọn làm những hầm chui cho người đi bộ và
xe đạp là tối ưu nhất.
VII. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài này được thực hiện không những giải quyết vấn đề tắc đường khi
tham gia giao thông do người đi bộ và xe đạp gây nên tại các vò trí ngã tư,
đường cao tốc giao với các đường nội thành.v.v. Đặc biệt là các vò trí cổng
trường các học vào giờ tan trường rất hỗn loạn và ách tắt giao thông. Mà còn
đóng góp thêm một thành phần trong các công trình giao thông công cộng.
Cũng như đóng góp thêm nội dung giảng dạy đào tạo sinh viên ngành Cầu
Đường trong các trường đại học .
VIII. KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI
Gồm 3 chương chính:
SVTH: Nguyễn Thành Trung – Nguyễn Trinh Thành Phong 12
Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: Thầy
Phạm Thái Thạnh
Chương I: SƠ LƯC VỀ HẦM NGẦM VÀ MỘT SỐ HÌNH
ẢNH VỀ HẦM ĐƯỜNG BỘ Ở VIỆT NAM
Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI
Chương III: KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI
Chương IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
CHƯƠNG I
SƠ LƯC VỀ LỊCH
SỬ HẦM VÀ MỘT
SỐ HÌNH ẢNH VỀ
HẦM ĐƯỜNG BỘ Ở
NƯỚC TA
SVTH: Nguyễn Thành Trung – Nguyễn Trinh Thành Phong 13
Tháng 4 năm 2003, chúng ta khởi công xây dựng hầm đường bộ đi qua
Đèo Ngang rút ngắn tuyến đường Đèo Ngang từ 7km xuống còn 2.5km trong
đó đoạn đường hầm dài 495m. Cũng trên Quốc Lộ 1, tháng 6 năm 2005 hầm
đường bộ Hải Vân có chiều dài 6290m được đưa vào sử dụng rút ngắn từ 21km
xuống còn 12km, và thời gian qua đèo được rút ngắn từ 80 phút còn 20 phút
với độ an toàn cao.
Trong giao thông cho người đi bộ hiện nay có đường hầm cho người đi
bộ lớn và rộng nhất tại Ngã Tư Sở được hoàn thành trong năm 2007.
Trong thủy điện đường hầm được xem là giải pháp tối ưu để đảm bảo
cho việc lựa chọn đập dâng và nhà máy như: Hòa Bình, Sơn La, A Vương, Đại
Ninh, Bản Vẽ, Bắc Bình, Đồng Nai.vv
Hình 1 : Toàn cảnh hầm
SVTH: Nguyễn Thành Trung – Nguyễn Trinh Thành Phong 15
Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: Thầy
Phạm Thái Thạnh
Hình 2: Đường xuống hầm
Hình 3: Toàn cảnh 3 cửa phía đông của hầm
SVTH: Nguyễn Thành Trung – Nguyễn Trinh Thành Phong 16
Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: Thầy
Phạm Thái Thạnh
Hình 4: Đoạn đầu bậc thang xuống hầm
Hình 5: Đoạn cuối của đường xuống hầm
SVTH: Nguyễn Thành Trung – Nguyễn Trinh Thành Phong 17
Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: Thầy
Phạm Thái Thạnh
Hình 6: Phía bên trong hầm
SVTH: Nguyễn Thành Trung – Nguyễn Trinh Thành Phong 18
Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: Thầy
Phạm Thái Thạnh
Hình 7: Phía bên trong hầm
xảy ra>5 vụ tai nạn giao thông. Mặc dù giá thành xây dụng đường vượt nổi
không thường xuyên dạng “ngựa vằn” vào khoảng 5÷10 lần cao hơn giá thành
đường vượt nổi thường xuyên nhưng người ta vẫn đánh giá nó cao hơn .
Trong nhiều trường hợp, các đường hầm bộ hành được lựa chọn xây
dựng do ưu điểm cơ bản của chúng so với cầu, đó là chiều cao đi lên và đi
xuống của người đi bộ nhỏ hơn. Ví dụ: hiệu số các cao độ giữa mức mặt đất và
SVTH: Nguyễn Thành Trung – Nguyễn Trinh Thành Phong 21
Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: Thầy
Phạm Thái Thạnh
sàn lối đi ngầm trung bình là 3.5÷4m, trong lúc đó đối với cầu đi bộ hiệu số
này đạt tới 4.5÷5m, còn đối với cầu cắt qua tuyến đường sắt tại các ga và các
chỗ chuyển tiếp tăng lên đến 6.5÷7.0m.
Xây dựng cầu đi bộ qua đường trục ô tô rộng yêu cầu có trụ trung gian
làm giảm tầm nhìn và giảm độ an toàn giao thông. Cầu bộ hành, đặc biệt khi
mật độ xây dựng nhà ít tầng dày đặc, làm giảm chất lượng kiến trúc quần thể
đô thò, xuất hiện khó khăn trong việc bố trí các lối xuống cầu.
Khác với cầu, các đường ngầm bộ hành bảo vêï người đi bộ tránh tác
động của khí thải cũng như các điều kiện không thuận lợi của thời tiết. Các
đường ngầm bộ hành không làm chật phần đường xe chạy, quan hệ giữa chúng
với các công trình nổi và ngầm được thực hiện nhẹ nhàng hơn. Bên cạnh đó,
khi xây dựng công trình đường ngâm bộ hành cần phải thực hiện khối lượng
lớn công tác đất và xây dựng lại mạng kó thuật ngầm. Cần phải lưu ý rằng, xây
dựng đường ngầm bộ hành ở trung tâm đô thò không làm ngắt quãng dòng xe
chuyển đôïng trên phố đắt hơn rất nhiều so với đường ngầm như vậy xây dựng
ở nơi chưa có công trình. Khai thác các đường ngầm bộ hành yêu cầu hệ thống
thoát nước chiếu sáng nhân tạo khá phức tạp. Do đó, giá thành xây dựng công
trình đường ngầm rất cao, khoảng 1.5÷2 lần cao hơn giá thành xây cầu. Tuy
nhiên nếu tăng chiều dài đường vượt quá và vì vậy tăng chiều dài nhòp cầu,
chênh lệch đó sẽ giảm.
Khi so sánh các phương án đường vượt bộ hành ngoài phố, người ta xác
hành qua phần xe chạy lớn hơn 1500 người/1 giờ.
-Tại các giao điểm, các vò trí tiếp cận hoặc phân nhánh của đường phố,
tại những quảng trường lớn, cường độ dòng giao thông gây khó khăn, mất tự
do và kém an toàn cho ngøi đi bộ ở cùng mức với các phương tiện giao thông.
-Tại các vò trí keó dài dòng người đi bộ nhất: gần ga tàu điện ngầm,
đường sắt, ô tô, cảng hàng không, các sân vận động, công viên, trung tâm
thương mại ,các cơ sở giải trí v.v….
-Tại các cụm phân nhánh giao thông ở các độ cao khác nhau.
-Tại các vò trí giao nhau của các tuyến đường sắt đô thò, các đoạn
đường bởi tàu điện ngầm hoặc tàu điện cao tốc(tại các ga và các đoạn đường
giữa hai ga).
-Tại các vò trí giao nhau của các vật cản lớn(gò, đồi, khối đắp,
đê đập, sông ngòi, hồ, nơi chứa nước dự trữ v.v…).
SVTH: Nguyễn Thành Trung – Nguyễn Trinh Thành Phong 23
Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: Thầy
Phạm Thái Thạnh
Trong những năm gần đây, tại các đô thò lớn người ta xây dựng các
mức đường bộ hành ngầm(các phòng trung tâm, quảng trường, các phố) cả
riêng biệt cả kết hợp với tổ hợp ngầm nhiều tầng đa năng. Chúng được bố trí ở
những nút giao thông lớn gần các ga cảng hàng không, các tòa thò chính, các
trung tâm thương mại. Các mức cao độ bộ hành tại các khu vực ga cần liên hệ
với các bến đỗ ô tô và các điểm dừng của các phương tiện giao thông công
cộng và được kết nối bằng hệ thống đường ngầm bộ hành có các sàn lên
xuống.
3. Mặt bằng và trắc dọc
Giải pháp quy hoạch đường ngầm bộ hành rất đa dạng và phụ thuộc
chủ yếu vào điều kiện đòa hình và xây dựng đô thò. Khi vượt qua đường cao tốc
và đường trục có chuyển động liên tục cũng như đường sắt hoặc qua vật cản
cao và lớn, người ta thường xây dựng đường ngầm bộ hành độc lập dạng
tuyến. Chúng được bố trí vuông với trục phần đường xe chạy cách nhau
xuống và mặt ngoài của thành cần có dải an toàn rộng 0.5÷0.75m. Khi bố trí
đi ở khoảng lùi so với lối xe chạy, cần dự kiến lối đi rộng ít nhất 3.0m cho
người đi bộ không hướng về lối vượt ngầm.
Các đường ngầm bộ hành cắt qua đường trục ô tô rộng có một số luồng
xe chạy, được phân chia bằng dải trồng cây hoặc cụm hoa nhỏ, có thể có lối
vào và ra trung gian.
Khi dòng người đi bộ chủ yếu theo một hướng với cường độ không lớn,
có thể xây dụng lối xuống độc lập theo từng khía cạnh của đường ngầm. Khi
có vỉa hè đủ rộng hoặc dải cây xanh, cũng như khi có diện tích trống, cầu
thang xuống có thể được bố trí dọc đường trục ngầm. Trong trường hợp đó, tốt
nhất tạo cho nó dạng đường ống phân nhánh trên mặt bằng để tăng khả năng
thông thoát. Tại những khu vực đã xây dựng, người ta thường bố trí cầu thang
kép cho lối xuống vuông góc với trục đường ngầm hoặc cái nọ tiếp giáp cái
kia theo các góc khác nhau. Khi bố trí cầu thang xuống tại vò trí tiếp giáp của
SVTH: Nguyễn Thành Trung – Nguyễn Trinh Thành Phong 25
Copyright: Tài liệu đại học ©