Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
Lời nói đầu
Việt Nam đang trong giai đoạn chuyển sang nền kinh tế thị trờng và hiện
nay nền kinh tế nớc ta đang phát triển mạnh mẽ trên tất cả các lĩnh vực: công
nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ Thực trạng những năm vừa qua cho thấy nguồn
năng lợng cho phát triển kinh tế đất nớc đặc biệt là điện năng đang thiếu hụt
nghiêm trọng. Để khắc phục tình trạng thiếu hụt điện năng này, nhà nớc đã có
chủ trơng đầu t xây dựng nhiều công trình thủy điện với công suất khác nhau
trên khắp cả nớc. Công trình thuỷ điện Huội Quảng là công trình thủy điện lớn
thứ t ở miền bắc với công suất lắp máy thiết kế 520 MW đợc xây dựng sẽ cung
cấp sản lợng 1904 triệu kWh điện mỗi năm cho lới điện quốc gia, góp phần
không nhỏ vào công cuộc cải thiện sự thiếu hụt điện năng nh hiện nay.
Đợc sự đồng ý của Bộ môn XDCTN & Mỏ - Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất
Hà Nội, em đợc cử về thực tập tại Công ty cổ phần Sông Đà 10 và thực hiện đề
tài đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hầm dẫn dòng thi công nhà máy thủy điện
Huội Quảng dới sự hớng dẫn của thầy giáo TS.Nguyễn Văn Quyển. Hầm dẫn
dòng thi công là công trình phục vụ cho công tác xây dựng đập dâng trong hệ
thống công trình thuỷ điện Huội Quảng. Chức năng của công trình là dẫn dòng
sông Nậm Mu theo hớng vòng cung, đảm bảo mặt bằng thi công đập dâng, đê
quai hạ lu và đê quai thợng lu.
Đợc sự giúp đỡ của cơ sở thực tập là Công ty cổ phần Sông Đà 10 và các
thầy giáo trong bộ môn Xây Dựng Công Trình Ngầm trờng Đại học Mỏ - Địa
Chất, đặc biệt là sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn Quyển, em đã
hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
Do kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án không thể tránh khỏi những thiếu
sót, tôi rất mong đợc sự góp ít của các thầy cô và các bạn để bản đồ án đợc hoàn
thiện hơn.
Xin chân thành cám ơn!
Hà Nội 03 - 2011
Sinh viên thực hiện
Phạm Văn Hiệp

hoạch tuyến hầm 12
2.4.1. Hình dạng mặt cắt ngang đờng hầm 12
2.4.2. Kích thớc mặt cắt ngang đờng hầm 13
2.4.3. Quy hoạch tuyến hầm trên bình đồ 14
2.4.4. Quy hoạch tuyến hầm trên mặt cắt dọc 15
2.5. Khái quát về kết cấu chống giữ công trình ngầm 16
2.5.1. Kết cấu gia cố tạm 16
2.5.2. Kết cấu chống cố định 17
2.5.3. Chọn kết cấu chống hợp lý 17
2.6. Xác định áp lực đất đá tác dụng lên công trình ngầm 23
2.6.1. Xác định áp lực đất đá thân hầm 23
2.6.2. Xác định áp lức đất đá đoạn chuyển tiếp cửa hầm . . 24
2.7. Thiết kế kỹ thuật kết cấu chống giữ đờng hầm25
2.7.1. Thiết kế kết kỹ thuật kết cấu gia cố tạm 25
2.7.2. Thiết kế kỹ thuật kết cấu chống cố định 31
Chơng III. THIếT Kế THI cÔNG . 47
3.1 Lựa chọn thiết bị thi công, vật liệu nổ 47
3.2 Lựa chọn sơ đồ đào, sơ đồ thi công 48
3.3 Thiết kế thi công gơng trên hầm dẫn dòng .50
3.4 Thiết kế thi công gơng dới hầm dẫn dòng . 66
3.5 Thiết kế thi công kết cấu chống cố định .77
Chơng IV. Tổ CHứC THI CÔNG84
4.1. Tổ chức chu kỳ đào và gia cố tạm gơng trên hầm dẫn dòng 84
4.2.Tổ chức chu kỳ đào gơng dới hầm dẫn dòng .87
4.3 Tổ chức chu kỳ chống cố định 88
4.3. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 93
KếT LUậN.97
TàI LIệU THAM KHảO 98
SV: Phạm Văn Hiệp Lớp XDCTN & Mỏ K51
2

1.1.2 Đặc điểm địa hình.
Vùng hồ và vùng tuyến nằm trong thung lũng sông Nậm Mu, thuộc vùng
núi Tây Bắc Bắc Bộ có địa hình hiểm trở, là vùng núi thấp đến trung bình, có độ
cao tuyệt đối từ 300 1200 m bao gồm các dãy núi phơng Tây Bắc Đông
Nam phân bố dọc theo thung lũng sông Nậm Mu,các suối lớn Nậm Mở, Nậm
Kim. Các khối núi có đỉnh nhọn, sờn dốc.
Thung lũng sông Nậm Mu có dạng chữ V, hai sờn bờ khá dốc( 20
o
50
o
),
nhiều đoạn là những vách đá dốc gần thẳng đứng, lòng sông hẹp từ 30 50 m,
lấp đầy cát cuội tảng đá cứng.
1.1.3 Mạng lới thủy văn.
Sông Nậm Mu là phụ lu chính( cấp 1) của Sông Đà chảy theo phơng Tây
Bắc Đông Nam. Các suối nhánh đổ vào sông Nậm Mu phân bố khá đều ở cả 2
bên bờ, bờ phải chủ yếu chảy theo hớng Tây Nam Đông Bắc, bờ trái chảy
theo hớng Đông Bắc Tây Nam đáng kể nhất là suối Nậm Kim bản Mở, có
chiều dài 60 70 km bắt nguồn từ vùng núi cao Tú Lệ chảy vào sông Nậm Mu.
Các sông suối về mùa khô ít nớc, toàn bộ lu lợng trung bình hàng năm của
sông Nậm Mu chiếm 10% dòng chảy năm của sông Đà tuyến thủy điện Sơn La.
1.1.4 Điều kiện khí hậu.
Vùng nghiên cứu thuộc chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa, có hai mùa rõ rệt:
mùa khô từ tháng 10 đến tháng 3, mùa ma từ tháng 4 đến tháng 9 hàng năm lợng
ma trung bình hằng năm từ 1400 -:- 2000 mm, trong đó mùa ma chiếm đến 90%
lợng ma cả năm, tập trung vào tháng 6 và tháng 7. Nhiệt độ trung bình hàng năm
từ 17 22
o
C với biên độ dao động nhiệt độ trung bình năm là 10,5
o

- Phụ tổ hợp đá sét và lục nguyên vụn thô: Gồm các trầm tích của điệp Tân
Lạc.
- Phụ tổ hợp lục nguyên, đá phiến sét, silic dạng á filíơ có chiều dày 1,5
2,5 km, gồm các đá T
2
lmt
3
, với các trầm tích hạt mịn chiếm u thế ở phần dới,
chuyển lên cao các hạt thô dần.
- Phụ tổ hợp cacbonat: gồm trầm tích cacbonat của điệp Đồng Giao phân hệ
tầng giữa Mờng Trai.
Tổ hợp các đá lục nguyên vụn thô đỏ sau rift Triat muộn Suối Bàng:
Gồm các trầm tích của điệp suối Bàng có độ dày không lớn, quy mô nhỏ, lấp đầy
các hố sụt cục bộ kiểu dầm hồ.
Tổ hợp các đá núi lửa, á núi lửa Mezozoi muộn bồn trũng núi lửa Tú Lệ:
Bao gồm các đá của hệ tầng Suối Bé, hệ tầng Văn Chấn và các đá xâm nhập
Phusaphìn tuổi Kreta.
Tổ hợp các đá trầm tích nguồn gốc aluvi Đệ Tứ: Phân bố dọc các thung
lũng sông suối dới dạng bậc thềm và bãi bồi.
b. Đứt gãy và khe nứt.
Đứt gãy.
Vùng xây dựng công trình phát triển mạnh mẽ theo 3 hệ thống chính: Tây
Bắc - Đông Nam , Đông Bắc Tây Nam và hệ á kinh tuyến có quy mô tù bậc II
đến bậc V. hoạt động của chúng hình thành các đới đập vỡ, milonit hóa làm biến
đổi đất đá, ảnh hởng xấu đến điều kiện ĐCCT của nền. Đáng chú ý nhất trong
vùng là các đứt gãy sau:
- Đứt gãy Phong Thổ - Nậm Pìa (II-1): Đứt gãy chạy qua vùng nghiên cứu
thuộc chấn đoạn Mờng La Bắc Yên, khoảng cách gần nhất tới tuyến đập Huội
Quảng 6,5 km về phía Đông. Cơ chế hoạt động của đứt gãy là trợt bằng phải, mặt
trợt của đứt gãy cắm về hớng Đông Bắc 60-70

30-40
o
Khối đá Bazan khu vực nhà máy-tháp điều áp có hệ thống khe nứt chính nh
sau:
180-230

70-85
0
; 330-10

60-80
0
110-130
0

70-80
0
; 290-310
0

30-80
0
; 60-80
0

70-80
0
Ngoài các hệ khe nứt chính còn phát triển một số hệ khe nứt có nguồn gốc
nguyên sinh trong quá trình đông nguội của khối đá bazan thờng bị lấp đầy các
khoáng vật thứ sinh, khe nứt phong hóa, giảm tải sờn dốc phát triển trong khu

PH=7,8, lu lợng từ 0,01 2 l/s
b. Tính thấm của đất đá nền.
Theo TCVN 4253-86, đất đá vùng tuyến công trình đợc chia thành các đới
có mức độ thấm nớc sau đây:
- Đới thấm nớc rất mạnh: Các thành tạo bồi lũ tích edQ+IA
1
lòng sông.
- Đới thấm nớc trung bình: Đới IA
2
, IB, IIA.
- Đới thấm nớc trung bình đến mạnh: đới phá hủy kiến tạo.
1.2.3 Điều kiện địa chất công trình (ĐCCT).
1. Điều kiện địa chất nền tuyến đập
Phạm vi nền móng tyến đập đều nằm trong vùng phân bố của các thành tạo
đá granit, sienit cứng chắc của phức hệ Phusaphìn, phần trên của vai phải là đá
phun trào Traxit, octofia, riolit hệ tầng văn Chấn. Khu vực nền đập có thung lũng
sông hẹp, dạng chữ V, vai trái dốc 45
0
, vai phải 45-50
0
, lòng sông rộng từ 30-
60m. Chiều dài đỉnh đập ở mực nớc dâng 370m-270m.
2. Điều kiện ĐCCT hầm dẫn dòng thi công
Hầm dẫn dòng đợc bố trí nằm bên bờ phải và trong các đá sienit porphia,
sienit thạch anh, granosienit cứng chắc đến rất cứng chắc, nứt nẻ trung bình đến
yếu. Các hố khoan hảo sát vị trí cửa vào HQ58 và cửa ra đều có lớp phủ
edQ=IA1 + IA2 mỏng từ 0-3m. Hầm hoàn toàn đào trong đới đá IIA và IIB, chất
lợng đá thuộc loại khá đến tốt với Rn = 90-110 Mpa, Vp = 4500-5800 m/s, tính
thấm Lu = 1-4. Nhìn chung, với cao trình hầm dẫn từ 280-295m sẽ nằm trong
đới IIA và IIB có điều kiện ĐCCT đợc đánh giá thuận lợi cho thiết kế và thi công

* Công trình tháp điều áp: địa tầng chung gồm tầng phủ phát triển rất
không đều từ 10-43m, đới đá IA
2
phát triển dày trung bình 7-10m, dới IB dày từ
10-15m, IIA dày 30-40m bề mặt đới đá IIA nằm ở độ sâu 35-50m, tiếp phía dới
là đá IIB.
* ĐCCT nhà máy thủy điện: nhà máy thủy điện dự kiến đặt trong địa hình t-
ơng đối thoải từ 25-30
0
có cao trình mặt đấttừ 200-260m, gần mép sông. Đặt tại
phạm vi gần ranh giới hai khối đá trầm tích và phun trào nên khối đákhối đá
bazan ven rìa, thành phần thạch học khối đá bị phân dị mạnh, đặc điểm phong
hóa nứt nẻ khá phức tạp, tính đồng nhất khối đá không cao.
1.3 Khái quát về nhà máy thủy điện Huội Quảng
1.3.1 Quy mô, quy hoạch công trình.
a. Quy mô công trình.
Công trình thủy điện Huội Quảng đã đợc Thủ tớng Chính phủ quyết định
chủ trơng đầu t và đợc Tổng Công ty Điện Lực Việt Nam phê duyệt dự án đầu t.
Đây là một trong những công trình lớn thuộc qui hoạch bậc thang thủy điện trên
hệ thống sông Đà và là công trình thủy điện lớn thứ t trong cả nớc sau thủy điện
Sơn La, thủy điện Hòa Bình và thủy điện Lai Châu. Tổng công ty Điện lực VN
(EVN) là chủ đầu t công trình này với các nội dung sau:
- Mục tiêu của dự án: Cung cấp nguồn điện năng phát triển kinh tế xã hội
phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nớc
- Tiến độ xây dựng:
+ Năm 2005 chuẩn bị xây dựng, khởi công công trình vào cuối năm 2005.
+ Phát điện tổ máy 1 vào năm 2011
+ Hoàn thành công trình vào năm 2012.
Trong quá trình thi công công trình đã bị chậm tiến độ trong hai năm 2007 và
2008 do thiếu vốn. Dự án đợc tái khởi động năm 2009 và dự kiến hoàn thành vào

1 Đập dâng
Loại
Bê tông trọng lực
đầm lăn
Cao trình đỉnh m 374
(1) (2) (3) (4)
Chiều cao lớn nhất m 99
2 Công trình xả lũ
Chiều dài hầm dẫn dòng thi công m 243,18
Số lợng và kích thớc cửa xả cửa 6x(15x15)
3 Tuyến năng lợng
Số lợng hầm 2
Chiều dài theo mặt bằng m 4387,74
4 Nhà máy thủy điện ngầm
Công suất lắp máy MW 520
Điện lợng trung bình năm 10
6
kWh 1868
Loại nhà máy Ngầm
Số tổ máy tổ máy 2
III Tổng thời gian xây dựng năm 7,5
SV: Phạm Văn Hiệp Lớp XDCTN & Mỏ K51
8
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
Ch ơng 2
Thiết kế kỹ thuật hầm dẫn dòng thi công
nhà máy thủy điện Huội Quảng
2.4 Khái quát về công trình hầm dẫn dòng thi công nhà máy thủy điện
Huội Quảng
2.4.1 Vị trí, vai trò công trình trong quy hoạch tổng thể nhà máy.

Đới tơng đối nguyên vẹn IIB : gặp ở độ sâu trung bình từ 20-40m, càng xuống
sâu mức độ nguyên vẹn của đá càng tăng. Đá rất cứng chắc và nứt nẻ yếu đến trung
bình.
SV: Phạm Văn Hiệp Lớp XDCTN & Mỏ K51
9
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
Bảng 2.1. Các thông số của sơ đồ dẫn dòng thi công công trình đầu mối thuỷ điện Huội Quảng
SV: Phạm Văn Hiệp Lớp XDCTN & Mỏ K51
10
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
Bảng 2.3 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của đá cứng
STT Tên đá
Số lợng mẫu thí nghiệm
Đới
đá
Các chỉ tiêu vật lý Các chỉ tiêu cơ học
Môđun biến dạng kG/cm
2
Môđun đàn hồi kG/cm
2
Độ ẩm %
Tỷ trọng g/cm3
Dung trọng
Độ rỗng %
Độ bão hòa
%
Hệ số kiên
cố
Cờng độ
kháng nén

H
Eo.10
5
Eo.10
5
1
Sienit grano
19 II-A 0,2 0,38 2,69 2,66 2,66 2,65 1,46 0,37 0,68 13,3 12,4 1259 1137 5,4 5,9
2 52 II-B 0,17 0,33 2,7 2,67 2,68 2,67 1,26 0,36 0,69 14,3 13,2 1328 1182 5,9 6,6
1
Riolit, chachit,
octofia
8 II-A 0,11 0,25 2,76 2,73 2,73 2,73 1,38 0,22 0,49 13,8 12,8 1089 970 5,5 6,2
2 12 II-B 0,11 0,2 2,76 2,73 2,73 2,73 1,15 0,27 0,47 14 13 1162 1034 5,9 6,4
Bảng 2.4 Giá trị thiết kế của các chỉ tiêu cơ lý của đất đá và tiếp xúc bê tông đá theo TCVN-425386
Các yếu tố ĐCCT khối
đá
Các giá trị đặc trng khối đá tính toán
Kiểu đất đá
Lớp, đới
khối đá
Mẫu đá Thông số khối đá
Tiếp xúc bê
tông - đá
Khối lợng thể
tích bão hòa
g/cm3
Cờng độ kháng nén 1
trục bão hòa mẫu đá
Mpa

Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
2.4.3 Tính chất cơ lý đất đá hầm dẫn dòng thi công đi qua.
Hầm dẫn dòng thi công nằm trên bở phải và trong các đá sienit, porphyr,sienit
thạch anh, granosienit cứng chăc đến rất cứng chắc, nứt nẻ trung bình đến yếu, vị trí
cửa vào và cửa ra đều có lớp phủ dày 0-3m. Hầm hoàn toàn đào trong đới đá II-A và
II-B chất lợng đá thuộc loại khá đến tốt với R
n
= 90-110 Mpa, tốc độ truyền sóng
dọc V
p
= 4500-5800 m/s, tính thấm L
u
= 1-4 m/ng-đêm.
Khối đá nền đợc phân loại theo phơng pháp RMR và Q, giá trị đợc cho trong
bảng sau:
Bảng 2.2: Giá trị RMR và Q của khối đá nền
Nhóm
đất đá
Đới đá
(*)
RMR Q Đánh giá
III
II-A 46-61 3,5-12 Khá-tốt
II
II-B 61-72 18-26 Tốt-Rất tốt
(*) Phân loại đất đá theo mức độ phong hóa
2.4.4 Nhận xét sơ bộ.
Hâm dẫn dòng thi công là công trình ngầm tạm đợc xây dựng phục vụ mục
đích dẫn dòng nớc sông Nậm Mu đi qua phạm vi thân đập trong quá trình xây dựng
đập thủy điện và thi công hầm dẫn nớc. Tới khi xây dựng xong đập và hầm dẫn nớc,

max
= 1507
m
3
/s
Vận tốc dòng chảy trong hầm thoả mãn kiều kiện: V =
sd
S
Q
V
cp
(m/s)
Trong đó:
V_Vận tốc dòng nớc chảy trong hầm, m/s

Q_Lu lợng dòng nớc đi qua, m
3
/s
S
sd
_Diện tích mặt cắt ngang sử dụng của đờng hầm, m
2
V
cp
_Vận tốc dòng nớc chảy trong hầm để đảm bảo mức độ bào mòn cơ học là
nhỏ nhất, với đờng hầm thuỷ lợi, V
cp
= 8 -:- 12 m/s [1]
SV: Phạm Văn Hiệp Lớp XDCTN & Mỏ K51
12

)
Trong đó: r_ bán kính vòm, (m)
h_chiều cao phần tờng, ta chọn h = r (m)
b_chiều rộng nền hầm b = 2r (m)
S
sd
=
2
.
2
r

+ h.b = 1,57.r
2
+ 2.r
2
= 3,57.r
2
76,25

r 4,62 (m)
để dễ tính toán và thi công ta lấy r = 5 (m)

S
sd
= 89,25 (m
2
)
b. Kiểm tra tiết diện theo điều kiện thoát lũ.
- Để đờng hầm có khả năng thoát lũ trong mùa lũ thì vận tốc dòng nớc trong hầm

Vì cửa hầm là nơi tiếp nhận thu gom nớc, trực tiếp chịu tác dụng của dòng
xoáy. Dòng nớc chảy vào hầm thờng bị thu hẹp tại vị trí chuyển tiếp đoạn cửa vào
hầm. Vậy để đảm bảo khả năng thông qua của đờng hầm phần cửa thờng có kích th-
ớc tiết diện lớn hơn phần thân hầm giảm dần theo chiều dài với các kích thớc đợc
chọn nh trên hình 2.2.
10000
5000
R
5
0
0
0
Hình 2.1 Kích thớc tiết diện sử dụng của đờng hầm
Tỷ lệ 1: 200
Cửa hầm đợc xây dựng bằng phơng pháp lộ thiên, đào hố móng, lắp dựng cốp
pha và đổ bê tông.
Bán kính vòm phần cửa r = 6 (m),
SV: Phạm Văn Hiệp Lớp XDCTN & Mỏ K51
13
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
Chiều cao tờng phần cửa h = r = 6 (m)
Chiều rộng phần cửa hầm: b = 2.r = 12 (m)
Chiều cao cả vòm và tờng phần cửa hầm là: h
/
= r + h = 12 (m)
Diện tích sử dụng cửa hầm: S
sd
=
2
.

Bảng 2.5: Giá trị RMR và Q của khối đá nền
Pi-két
Loại đá RMR Q Đánh giá
PK 0+00 PK 0+21,19
II 61-72 18-26 Tốt-Rất tốt
PK 0+21,19 PK
0+41,19
III 46-61 3,5-12 Khá-tốt
PK 0+41,19 PK
2+39,17
II 61-72 18-26 Tốt-Rất tốt
2.8. Khái quát về kết cấu chống giữ công trình ngầm.
Cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là những
kết quả, những hiểu biết mới trong lĩnh vực cơ học đất, cơ học đá và các thành tựu
của khoa học vật liệu, các kết cấu chống đựơc phát triển và sử dụng trong lĩnh vực
xây dựng công trình ngầm ngày càng phong phú và đa dạng. Đồng thời chính những
đòi hỏi về chất l ợng cao và đảm bảo tính kinh tế đã tạo cơ sở cho việc phát triển
các loại kết cấu chống mới.
Có rất nhều phơng pháp phân loại kết cấu chống giữ công trình ngầm theo các
dấu hiệu khác nhau nh:
+ Phân loại theo vật liệu: gỗ, thép, kim loại, đá, bê tông, vật liệu tổng hợp.
+ Phân loại theo chức năng nhiệm vụ: kết cấu gia cố tạm và kết cấu chống cố định .
SV: Phạm Văn Hiệp Lớp XDCTN & Mỏ K51
14
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
+ Phân loại theo đặc điểm cấu tạo: khung chống, vỏ chống, kết cấu tích hợp
vào khối đá.
+ Phân loại theo hình dạng kết cấu: hình thang, chữ nhật, đa giác, hình vòm,
elíp.
ở đây xin trình bày phơng pháp phân loại theo chức năng và nhiệm vụ của kết

2.8.2. Kết cấu chống cố định.
- Kết cấu chống cố định có nhiệm vụ đảm bảo độ bền và độ ổn định lâu dài cũng
nh chức năng kỹ thuật của công trình ngầm trong quá trình sử dụng công trình
ngầm.
- Đối với các công trình ngầm có thời gian tồn tại không lớn, kết cấu gia cố tạm có
khả năng đảm bảo độ bền và độ ổn định cho công trình trong thời gian sử dụng thì
kết cấu gia cố tạm đó đóng vai trò là kết cấu chống cố định. Trong những trờng hợp
đó ít có sự phân biệt kết cấu gia cố tạm và kết cấu chống cố định.
- Các kết cấu chống cố định thờng đợc sử dụng chống giữ công trình ngầm bao
gồm:
+ Kết cấu bê tông cốt thép đổ liền khối: có u điểm là độ bền và độ ổn định cao,
độ liền khối lớn nên ít phát sinh ứng suất cục bộ phá hủy kết cấu, thờng kết hợp với
các loại vỏ gang, vỏ thép tăng khả năng cách nớc. Nhng nhợc điểm là thi công phức
tạp, khối lợng bê tông kết cấu lớn, thiết bị thi công cồng kềnh, chi phí xây dựng tốn
kém, lợi ích kinh tế không cao, không có khả năng chịu lực ngay sau khi lắp dựng.
+ Kết cấu bê tông cốt thép lắp ghép: Vỏ chống bê tông cốt thép thờng đợc chế
tạo trợc trong nhà máy ở dạng toàn khối hay phân chia thành các tấm nhỏ (tubing)
đợc vận chuyển và lắp dựng vào đờng hầm sau khi khai đào. Kết cấu này có u điểm
SV: Phạm Văn Hiệp Lớp XDCTN & Mỏ K51
15
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
là có khả năng chịu lực ngay sau khi lắp dựng, chất lợng vỏ bê tông cao và đồng
đều do đợc chế tạo hàng loạt trong nhà máy. Tuy nhiên nhợc điểm là dễ phát sinh
ứng suất cục bộ, thi công đòi hỏi tính chính xác cao.
+ Kết cấu bê tông phun ở dạng bê tông kết cấu: Kết cấu bê tông phun đợc thiết
kế với chiều dày lớn thờng phun có cốt thép( lới thép) hay sử dụng bê tông phun sợi
thép. Ưu điểm là thi công đơn giản, kích thớc vỏ chống nhỏ hơn so với bê tông liền
khối, hiệu quả kinh tế lớn. Tuy nhiên kết cấu này khó đánh giá đợc chất lợng vỏ
chống, chất lợng thi công.
2.8.3. Chọn kết cấu chống hợp lý.

3
10
4
10
5
10
1 ngày
30
20
10
8
6
5
4
2
3
1
1 tuần
1 tháng
1 năm
10 năm
Khẩu độ, m
Thời gian tồn tại ổn định (giờ)
Vùng không cần chống
Vùng sập lở
tức thì
20
30
40
50

k

m
a
s
s

r
a
t
i
n
g
Hình 2.1. Phân loại khối đá theo Bieniawski
Hình 2.5: Thời gian tồn tại không chống của công trình ngầm theo Bieniawski
Theo đó thì thời gian tồn tại không chống của đờng hầm với khẩu độ 11,0m tại các
vị trí nh trong bảng sau.
Bảng 2.5. Thời gian tồn tại không chống của các vị trí trong đờng hầm theo
Bienawski.
Lý trình Loại đá RMR Q
Thời gian tồn tại
không chống(giờ)
PK 0+00 PK 0+21,19
II 61-72 18-26 1 tháng
PK 0+21,19 PK
0+41,19
III 46-61 3,5-12 1 tuần
PK 0+41,19 PK
2+39,17
II 61-72 18-26 1 tháng

+ Với đoạn hầm đào trong đá nhóm III và đoạn chuyển tiếp cửa vào sử dụng
kết cấu gia cố tạm là neo dính kết bê tông cốt thép kết hợp với bê tông phun vảy dày
5
ữ
10cm.
2.8.3.2. Lựa chọn kết cấu chống cố định.
- Với thời gian tồn tại của đờng hầm là 5-:-7 năm không phải là lớn nhng do điều
kiện lu lợng nớc chảy qua hầm là rất lớn mùa khô tới 915m
3
/s, mùa lũ tới 1507 m
3
/s
đo đó áp lực nớc và mức độ bào mòn kết cấu vỏ chống là rất lớn. Do đó cần lựa chọn
kết cấu chống cố định là vỏ bê tông cốt thép liền khối.
+ Xác định kích thớc tiết diện đào thân hầm.
- Chiều dày vỏ chống cố định : d (m)
d = (0,1ữ 0,15).R = (0,1ữ 0,15).5 = 0,5 (m)
Với R_bán kính tiết diện sử dụng vòm hầm.
- Chiều dày nền hầm: do nền hầm đặt trên đá cứng vững nên chọn chiều dày
nền hầm d
n
= 0,3m
Vậy kích thớc đào phần thân hầm là : S
đ
=
2
.
2
d
R

= 2.R
đ
= 11 (m)
Diện tích gơng đào: S
đ
=
2
.
2
d
R

+ h
t
.B
đ
=
2
5,5.14,3
2
+ 5,3.11 = 105,8( m
2
)
Vậy diện tích tiết diện đào của thân hầm dẫn dòng là S
đ
= 105,8 m
2
SV: Phạm Văn Hiệp Lớp XDCTN & Mỏ K51
19
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ

+ d
o
= 5 + 0,6 + 0,06 = 5,66 (m)
d
2
_chiều dày lớp vỏ chống cố định đoạn chuyển tiếp, d
2
= 0,6 (m)
h
t2
_chiều cao đào của tờng, h
t2
= R + d
n
= 5 + 0,4 = 5,4 (m)
d
n
- chiều dày bê tông nền đoạn chuyển tiếp, d
n
= 0,4 (m)
B
đ
_chiều rộng đào, B
đ
= 2.R
đ2
= 11,32 (m)
SV: Phạm Văn Hiệp Lớp XDCTN & Mỏ K51
20
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ

đ
= 105,8 m
2
Chiều rộng vòm phá hủy: a
1
= a + H
đ
.tg(
2
90
) (2.1)
Chiều cao vòm phá hủy:
b
1
=
1
90
. ( )
2

a H tg
a
f f


+
=

(2.2)


áp lực sờn tại nóc công trình : q
s1
=
1
b.

.tg
2
(
2
45
0


)
áp lực sờn tại nền công trình : q
s2
=

.(b
1
+H
đ
).tg
2
(
2
45
0


2
(2.0,84 + 10,8)tg
2
(45
0
-
60
2
o
)
q
s
= 1,2 T/m
SV: Phạm Văn Hiệp Lớp XDCTN & Mỏ K51
22
Đồ án tốt nghiệp ngành XDCTN & Mỏ
áp lực sờn phân bố bên sờn hầm khi kể đến hệ số vợt tải:
q
s
= k
qt
= 1,5.q
s
= 1,5.1,2 = 1,8 T/m
2.9.1.3. Xác định áp lực đất đá nền hầm.
Theo kinh nghiệm với đá nền có f

8 thì áp lực nền là rất nhỏ có thể bỏ qua.
2.9.2. Xác định áp lực đất đá đoạn chuyển tiếp cửa hầm.
Đoạn chuyển tiếp cửa hầm đợc tính toán theo giả thiết áp lực của K.Terzaghi.








=
tg
B
H
k
n
o
e
tg.k
B
q
1
1
1
Với H
o


5B
1
Trong đó:
B
1


H
o
Chiều sâu đặt công trình.
* Tính toán áp lực đất đá
B
1
=
2
b
+ h.tg(
2
90
) =
11,32 90 60
11, 06 8,624
2 2
o o
tg m


+ =
ữ

Phía trên nóc hầm gồm 5 lớp đất đá có chiều dày và trọng lợng thể tích nh sau:
Bảng 2.6 Đặc điểm các lớp đất đá phía trên đờng hầm
Lớp, đới
Chiều dày
H
i

o
o
H
k tg
tg
B
n qt
o
B
q k e e
k tg
tg



= = =

T/m
* áp lực hông
q
s

+ Tại vị trí nền hầm, z = h = 11,06 m
( )
'' 2
1,5. 2,68.11,06 19,35 15 5,3
o
s
q tg= + =
T/m
+ áp lực phân bố bên sờn.

' "
1, 4 5,3
3,35
2 2
s s
s
q q
q
+
+
= = =
T/m
2.10.Thiết kế kỹ thuật kết cấu chống giữ đ ờng hầm.
2.10.1. Thiết kế kết kỹ thuật kết cấu gia cố tạm.
2.10.1.1. Kết cấu gia cố tạm thân hầm.
Theo mục 2.3.3.1 kết cấu gia cố tạm cho thân hầm dự kiến là neo bê tông cốt
thép bố trí theo mạng trên nóc hầm. Thép neo sử dụng thép neo là thép có gờ,
25



z
+ k.h
fh
+ L
k
(m) (4.2)
Trong đó:
L
z
- chiều dài khóa neo, L
z
= 0,3 -:- 0,5 m
Lấy L
z
= 0,5 m (thiên về an toàn)
h
fh
- chiều cao vòm phá huỷ, h
fh
= 0,84 m
k - hệ số an toàn, k = 1,5
L
k
chiều dài bu lông và bản đệm, L
k
= 0,07 m
Thay số vào công thức (4.2) ta có:
L
n
= 1,5.0,5 + 1,5.0,84 + 0,07 = 2,08 m

1
= F
c
. R
a
.k
lv
(T/neo) (2.5)
Trong đó:
F
c
tiết diện thanh neo; m
2

F
c
= .
2
n
2
d






= 3,14.
2
2

2
:
P
2
= . d
n
.
1
.L
z
.k
z
.k
lvz
(T/neo) (2.6)
Trong đó:
L
z
chiều dài khóa neo, L
z
= 0,5 m

1
- lực dính kết giữa thanh neo và bê tông, với bê tông mác 300,

1
= 7,3 MPa = 730 T/m
2
SV: Phạm Văn Hiệp Lớp XDCTN & Mỏ K51
25