Đồ án XDCTN dân dụng và công nghiệp năm 2012
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.4 MB, 69 trang )
Đồ án môn học
Bộ môn Xây dựng CTN & Mỏ
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
Đồ án môn học (Nhóm I)
Xây dựng CTN dân dụng và công nghiệp
theo ph-ơng pháp ngầm
Mở đầu
Sau một thời gian học tập và tích lũy kiến thức. Đặc biệt là học xong môn học
"Xây dựng công trình ngầm Dân dụng và Công nghiệp" của bộ môn xây dựng công
trình ngầm và mỏ thuộc khoa Xây dựng tr-ờng Đại học Mỏ Địa chất. Em đã có kiến
thức cần thiết để thiết kế thi công các đ-ờng hầm, đ-ờng lò phục vụ khai thác mỏ và
các mục đích khác.
Để làm quen với thực tế công việc của một kỹ s- Xây dựng Công trình ngầm và
Mỏ trong t-ơng lai. Đ-ợc sự đồng ý của bộ môn XDCTN, em đã đ-ợc giao đề tài:
Đề Bài:
Thiết kế thi công đ-ờng hầm ở độ sâu 150m với các thông số và yêu cầu:
-
Đ-ờng hầm đào tiến tr-ớc theo h-ớng dốc lên, độ dốc 30/00, g-ơng cách cửa
hầm 500m, từ của hầm tới bãi thải 500m;
-
Đ-ờng hầm hình vòm 1 tâm t-ờng thẳng với kích th-ớc tiết diện ngang sử dụng
(bên trong vỏ chống): bán kính vòm R=4m, chiều cao t-ờng H = 3m;
-
Phá vỡ đất đá bằng ph-ơng pháp nổ mìn tạo biên, thuốc nổ P3151 ( hoặc P.113),
kíp vi sai phi điện.
-
Kết cấu chống cố định: vỏ BTCT liền khối dày 30cm Mác 300
-
Đ-ờng hầm đào qua đá có hệ số kiên cố f = 6, RQD = 70, RMR = 50,
2,52T / m3 , l-u l-ợng n-ớc Q=9 m3/ngày-đêm. Tốc độ đào yêu cầu v =
90m/tháng; tốc độ đổ vỏ bê tông 90m/tháng.
Sau một thời gian tìm tòi và học hỏi em đã hoàn thành bản đồ án này. Nh-ng do
kiến thức và thực tế sản xuất có hạn nên bản đồ án này còn nhiều thiếu sót. Rất mong
đ-ợc sự chỉ bảo và h-ớng dẫn của các thầy trong bộ môn XDCTN và bạn đồng nghiệp.
SV: Cao Thế Anh.
1
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Đào Văn Canh và các
thầy trong bộ môn cũng nh- các bạn đồng nghiệp đã h-ớng dẫn, cung cấp tài liệu và
đ-a ra chỉ dẫn giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này.
Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2012
Sinh viên
Cao thế anh
SV: Cao Thế Anh.
2
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
Phần I
tổNG QUAN Về CÔNG TRìNH NGầM CầN THI CÔNG
CHƯƠNG 1
CƠ Sở Dữ LIệU PHụC Vụ THIếT Kế CÔNG TRìNH NGầM
1.1 Yêu cầu thiết kế
Thiết kế thi công đ-ờng hầm tiết diện lớn ở độ sâu 150m với các thông số và yêu
cầu:
-
Đ-ờng hầm đào tiến tr-ớc theo h-ớng dốc lên, độ dốc 3 0/00, khoảng cách giữa
bậc trên và bậc d-ới là 50m, g-ơng trên cách cửa hầm 500m, từ của hầm tới bãi
thải 500m;
-
Đ-ờng hầm hình vòm 1 tâm t-ờng thẳng với kích th-ớc tiết diện ngang sử dụng
(bên trong vỏ chống): bán kính vòm R=4m, chiều cao t-ờng H = 3m;
-
Phá vỡ đất đá bằng ph-ơng pháp nổ mìn tạo biên, thuốc nổ P3151 ( hoặc P.113),
kíp vi sai phi điện.
-
Kết cấu chống cố định: vỏ BTCT liền khối dày 30cm Mác 300
-
Đ-ờng hầm đào qua đá có hệ số kiên cố f = 6, RQD = 70, RMR = 50,
2,52T / m3 , l-u l-ợng n-ớc Q=9 m3/ngày-đêm. Tốc độ đào yêu cầu v =
90m/tháng; tốc độ đổ vỏ bê tông 90m/tháng.
Yêu cầu nội dung.
a. Lựa chọn sơ đồ công nghệ thi công, thiết bị thi công.
b. Đánh giá mức độ ổn định không chống của đ-ờng hầm từ đó làm cơ sở tổ chức
công tác đào và chống tạm, chọn chiều dài tiến g-ơng hợp lý; Lựa chọn sơ bộ
kết cấu chống tạm, chọn chiều dài tiến g-ơng hợp lý; Lựa chọn sơ bộ kết cấu
chống tạm theo chỉ dẫn của Bieniawsky (RMR) hoặc các chỉ dẫn khác; tính toán
kết cấu chống tạm bằng giải tích; từ đó so sanh và lựa chọn biện pháp chống
tạm thích hợp.
c. Thiết kế hộ chiếu, tổ chức thi công khoan nổ mìn phá vỡ đất đá.
d. Tính toán các công tác phụ phục vụ thi công: xúc bốc, vận tải, thông gió.
e. Tính toán, tổ chức thi công kết cấu chống tạm.
SV: Cao Thế Anh.
3
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
f. Tổ chức thi công kết cấu chống cố định.
g. Lập biểu đồ tổ chức chu kỳ đào chống tạm, chống cố định.
h. Lập dự toán đào chống tạm và chống cố định 1m đ-ờng hầm.
1.2 Điều kiện địa cơ học khu vực bố trí công trình, đánh giá phân loại khối đá
phục vụ thiết kế thi công CTN
-
Đ-ờng hầm đào trong đá có hệ số kiên cố f = 6, RQD = 70, , RMR = 50,
2,52T / m3 , l-u l-ợng n-ớc Q=9 m3/ngày-đêm. Tốc độ đào yêu cầu v =
90m/tháng; tốc độ đổ vỏ bê tông 90m/tháng.
-
Các nhóm khối đá theo quan điểm của Bieniawski đ-ợc chia ra theo bảng 1 sau
đây:
Bảng 1. Các nhóm khối đá
RMR =
I1 + I2 ++ I6
81 - 100
61 - 80
41 - 60
21 - 40
<20
Nhóm
I
II
III
IV
V
Mô tả
rất tốt
tốt
t-ơng đối tốt
xấu
rất xấu
Dựa vào kết quả đ-ợc đánh giá và nhận định thì CTN cần thiết kế nằm trong vùng
đất đá t-ơng đối tốt thuộc nhóm thứ III.
SV: Cao Thế Anh.
4
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
Phần II
THIếT Kế thi công
ch-ơng 2
THIếT Kế kết cấu chống giữ CTn.
2.1 Hình dạng, kích th-ớc và tiết diện công trình ngầm
Đ-ờng hầm mà ta thi công có dạng t-ờng thẳng vòm bán nguyệt với các thông số
nh- sau:
Kích th-ớc sử dụng của công trình:
-
Chiều cao t-ờng: Ht = 3m;
-
Bán kính của vòm bán nguyệt : R = 4m ;
-
Chiều rộng của hầm là B = 8m.
-
Diện tích sử dụng của hầm :
S
-
2
.R 2 H t .B
2
.4, 02 3.8, 0 49,13 m2
Kích th-ớc đào phá đất đá (Các kích th-ớc của đ-ờng hầm đã cho khi tính toán
phải cộng thêm phần kích th-ớc đào thêm do yêu cầu của vỏ chống cố định
(0,3m) và khoảng đào thừa trung bình do máy móc(0,05m)) :
-
Chiều cao t-ơng: Ht = 3m;
-
Bán kính của vòm : Rv = R+0,3+0,05=4,35m;
-
Chiều rộng của công trình: bo = 2(R+0,3+0,05)=8,7m;
-
Diện tích đào ra:
S
2
.R 2 H t .B
2
.4,352 3.8, 7 55,81 m2
2.2 Đánh giá mức độ ổn định không chống cho CTN
Theo tiêu chuẩn đánh giá khối đá của Bieniawski thì thời gian ổn định không
chống của đ-ờng hầm phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố quan trọng ( các đặc tính nứt nẻ,
h-ớng đào so với thế nằm, góc h-ớng của khe nứt, điều kiện n-ớc ngầm, độ bền nén
đơn trục của đá, khoảng cách giữa các khe nứt, ) của khối đá. Trên cơ sở các tham số
địa cơ học của khối đá Bieniawski đã tiến hành phân loại chúng thành 5 nhóm có tính
SV: Cao Thế Anh.
5
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
chất cơ học khác nhau. Bieniawski cũng đã đ-a ra thời gian ổn định và các biện pháp
gia cố hợp lý cho từng nhóm đã phân loại.
Công trình cần thiết kế đào qua lớp đất đá có hệ số kiên cố f = 6, RMR = 50, ( đá
loại III, là loại đá t-ơng đối tốt). Với lại đá này thời gian l-u không (1978) tối đa của
đ-ờng hầm là 1 tuần với khẩu độ tiến g-ơng là 5m (nội suy theo hình 1)
Hình 2.1: Phân loại khối đá theo Bieniawski năm 1973
Tiến độ nổ, cũng đ-ợc gọi là chiều dài nổ, khẩu độ nổ là chiều dài của đoạn công
trình ngầm đào đ-ợc sau một lần khoan nổ mìn. Đây là chỉ tiêu có tính quyết định đến
tốc độ thi công, cũng nh- thời gian thi công, trong thực tế th-ờng theo yêu cầu của chủ
đầu t-. Tuy nhiên tiến độ nổ cũng phụ thuộc vào mức độ ổn định của khối đá xung
SV: Cao Thế Anh.
6
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
quanh khoảng trông công trình sau khi đào. Rõ ràng nếu khối đá ổn định, có thể đào
với tiến độ lớn; còn khi khối đá kém ổn định phải đào với tiến độ nhỏ. Tiến độ đào hay
nổ cũng phụ thuộc vào ph-ơng thức phá đá. Trong tr-ờng hợp đào bằng ph-ơng pháp
khoan nổ mìn thì tiến độ nổ phụ thuộc vào ph-ơng thức nổ mìn trên g-ơng. Với tốc độ
đào yêu cầu v = 90m/tháng, ta có thể xác định chiều dài của mỗi chu kỳ khoan nhtrong phần tính tính chiều sâu khoan nổ.
2.2 Tính toán kết cấu chống tạm cho CTN phù hợp với sơ đồ đào
Kết cấu chống tạm cho đ-ờng hầm căn cứ chủ yếu vào điều kiện ổn định tự nhiên
của khối đá, tức là căn cứ vào độ bền, độ nứt nẻ, điều kiện địa chất thủy văn, điều kiện
ổn định không chống của đ-ờng hầm. Với khối đá có độ ổn định trung bình và lớn, ít
dịch chuyển hoặc dịch chuyển vào phần trống công trình thì kết cấu gia cố có hiệu quả
và kinh tế nhất là neo bê tông cốt thép kết hợp bê tông phun, ng-ợc lại với khối đá
mềm yếu, nứt nẻ lớn, thời gian ổn định không chống ngắn, dịch chuyển lớn, dễ sập lở
cần có các biện pháp gia cố nhanh chóng với kết cấu có tính bền vững và chịu tải tức
thời nh-: kết cấu neo, khung thép, vỏ chống bê tông liền khối hoặc bê tông cốt thép cố
định.
Hình 2.2 Sơ đồ lựa chọn loại hình kết cấu chống giữ hợp lý cho công trình ngầm trong
khối đá rắn cứng theo Cummings và Kendorski 1982
SV: Cao Thế Anh.
7
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
1 - Đ-ờng cong giới hạn mức độ an toàn thấp cho kết cấu chống giữ ( mức độ ổn định
thấp cho khối đá)
2 - Đ-ờng cong giới hạn giới hạn mức độ an toàn cao cho kết cấu chống giữ (mức độ
ổn định cao cho khối đá).
* Vùng I Vùng đặc tr-ng cho tính không ổn định, sụt lở mạnh của khối đá
* Vùng II Vùng giới hạn bởi đặc tính sụt lở cục bộ của khối đá
* Vùng III Vùng an toàn cao cho kết cấu chống giữ, mức độ ổn định cao cho khối
đá.
Kết luận: Dựa vào sơ đồ lựa chọn loại hình kết cấu chống giữ hợp lý cho công
trình ngầm trong khối đá rắn cứng và số liệu bài toán đ-a ra đ-ờng hầm đào qua đá có
hệ số kiên cố f = 6, RQD = 70, RMR = 50, tao lựa chọn loại kết cấu chống tạm là neo
cốt thép đơn dày trung bình và bê tông phun làm kết cấu chông tạm cho công trình
ngầm.
Tính toán chiều cao vòm sụt lở của đất đá quanh đ-ờng hầm
Bê tông phun chiều dày 5 cm
BTCT chiều dày 30cm
R4000
7350
3000
3000
8000
8000
8700
DIệN TíCH sử DụNG
Tỷ Lệ 1:200
DIệN TíCH éO
Tỷ Lệ1:200
Hình 2.3 Tiết diện công trình ngầm sử dụng và tiết diện đào
SV: Cao Thế Anh.
8
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
Vì diện tích của mặt cắt ngang công trình >18 m2 nên theo cụng thc ca
V.M.Moxtkov 1 chiều cao vòm phá hủy sẽ đ-ợc tính là :
hph = k . b0
trong ú:
k hệ số phụ thuộc vào hệ số kiên cố của đất đá f = 6 ta có k = 0,15
bo chiều rộng của đ-ờng hầm, bo = 8,7 m
Thay số vào ta đ-ợc :
hph = 0,15 . 8,7 = 1,305 (m)
Và áp lực thẳng đứng tác dụng trên nóc công trình: qn = .. hph
trong ú:
- trng lng riờng ca ỏ núc cụng trỡnh ngm, = 2,52( T / m3 )
- hệ số v-ợt tải tính cho tải trọng nóc, ly = 1,2
Thay s vo ta c : qn = 1,2 x 2,52 x 1,305 = 3,95 ( T / m2 )
2.3 Tính toán kết cấu neo theo nguyên lý treo
Lựa chọn sơ bộ loại thép làm cốt neo phổ biến hiện nay có số hiệu là : AII, 22 , có
c-ờng độ chịu kéo tính toán Ra= 2800kG/cm2, diện tích tiết diện ngang thanh neo: F =
3,8 cm2 = 3,8.10-4m2. Đ-ờng kính lỗ khoan là 45mm. Mác của bê tông dính kết là 250.
2.3.1 Chiều dài của neo.
Chiều dài của neo đ-ợc xác định theo điều kiện giữ đầu neo ở ngoài giới hạn của
vùng đất đá bị phá hủy : vòm phá hủy, sập lở cục bộ hay lớp đất đá do nổ mìn.
Theo Moxtkop 1 :
ln = h ph +1,5L3
trong đó:
hph chiều cao vùng phá hủy, hph = 1,305m
L3 chiều dài làm việc của neo cắm trong vùng đất đá vững chắc, L3 0,5 (
trong ngành thủy điện)
SV: Cao Thế Anh.
9
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
l3
N*
0,5 m
.d a . a
trong đó:
da - đ-ờng kính neo
N * - khả năng mang tải của thanh neo xác định theo công thức sau:
N
*
.da2 .Ra
4
3,14.2, 22.2800
10638,3kg
4
Ra lực kháng tính toán của cốt neo, lấy = 2800kG/cm2
a - lực dính kết giữa thanh neo và chất dính kết là bê tông xác định qua thí
nghiệm, đối với neo bê tông cốt thép Mác 250 thì a = 300T/m2
Suy ra:
l3
10638,3
51 cm
.2, 2.30
Vậy ta có:
ln = 1,305 + 1,5.0,51 = 2,07(m)
Để tăng thêm tính an toàn cho kết cấu neo ta tăng thêm chiều dài neo. Chọn chiều
dài neo thi công là 2,5 m tiện cho việc thi công.
2.3.2 Khả năng mang tải của neo
Xác định thông qua các điều kiện sau: 2
1.Tải trọng mang tải của thanh neo tính theo khả năng kéo đứt thanh neo là:
P1 =Fa .R k .k lv 3,8.104.28000.0,9 9,58 T
trong đó:
K lv - hệ số làm việc của thanh neo, K lv = 0,9;
Rk - khả năng chụ kéo của cốt thép Ra = 28000(T/ m2);
Fa - diện tích tiết diện cốt thép Fa = 3,8.10-4m2
SV: Cao Thế Anh.
10
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
2. Tải trọng mang tải của thanh neo tính theo khả năng kéo tụt thanh neo ra khỏi chất
dính kết.
P2 .dn .lz .1.kz .klv
trong đó:
dn - đ-ờng kính thanh cốt neo, dn = 2,2cm = 0,022m
1 dk* n 300T / m2 là lực dính kết giữa cốt thép và bê tông;
lz - chiều dài phần neo làm việc, lz = 0,51 m;
kz - hệ số điều chỉnh chiều dài khóa neo, ta lấy = 0,55;
klv- hệ số điều kiện làm việc của khóa neo trong môi tr-ờng ẩm -ớt, lấy = 0,7.
P2 = 3,14. 0,022.0,51.300.0,55.0,7=4,07(T)
3. Tải trọng mang tải của thanh neo tính theo khả năng kéo tụt thanh neo cùng chất
dính kết ra khỏi lỗ khoan.
P3 .dlk .lz . 2 .kz .klv
trong đó:
dlk - đ-ờng kính lỗ khoan. d lk = 0,045m;
2 - lực dính kết giữa chất dính kết với khối đất đá, lấy = 150T/m2
P3= 3,14.0,045.0,51.150.0,55.0,7 = 4,16 (T)
Vậy khả năng chịu tải của thanh neo là Pn Min( P1, P2 , P3 ) 4,07(T ) (T).
2.3.3 Tính mật độ neo.
Khoảng cách giữa các thanh neo đ-ợc lựa chọn theo các điều kiện:
+ Điều kiện tạo thành vòm sạt lở.
+ Điều kiện ổn định đất đá giữa các thanh neo.
SV: Cao Thế Anh.
11
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
+ Điều kiện bền gia cố neo.
1. Theo khả năng mang tải của neo. 2
a1
Pn
4, 07
1, 0 m
kt . .hph
1, 2.2,52.1,305
trong đó:
kt hệ số v-ợt tải của neo, lấy = 1,2.
2. Theo độ ổn định của đ-ờng biên đất đá giữa các neo. 1
a2
ln C ln 3 f
.
.
3 qn 3 qn
trong đó:
ln - chiều dài thanh neo, ln= 2,5 m
f - hệ số kiên cố của đất đá, f = 6
C - hệ số dính kết của đất đá vùng phá hủy,
qn - tải trọng thẳng đứng tính toán , qn =3,95 (T/m2)
thay số:
a2
2,5 3.6
.
1,8 m
3 3,95
3. Theo điều kiện tạo thành vòm sập lở. 2
a3 ln
kb .qn
(ln b0 ) , m
3. f
trong đó:
kb hệ số phụ thuộc vào độ kiên cố của đất đá, với f =6 thì kb=0,15
bo chiều rộng đ-ờng lò, bo = 8,7 m
a3 2,5
0,15.3,95
2,5 8, 7 2,13 m
3.6
Để đảm bảo khả năng mang tải của các thanh neo thì khoảng cách giữa các neo
đ-ợc chọn nhỏ hơn hoặc bằng mật độ tính nhỏ nhất, an = Min ( a1, a2, a3) =1,0 m.
Vậy chọn giá trị khoảng cách các neo là an = 1,0 m.
SV: Cao Thế Anh.
12
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
biết rằng:
G = .hph.an.bn
trong đó:
an khoảng cách giữa các neo trong 1 hàng, an = 1,0m;
bn khoảng cách giữa 2 hàng neo liền kề nhau, m.
G tải trọng tác dụng lên neo, G = Pn = 4,07 (T).
từ công thức trên suy ra :
bn
G
4, 07
1, 25m 125cm
.hph .an 2,52.1,305.1, 0
2.3.4 Tính số l-ợng neo cho một vòng chống.
Số l-ợng neo cho một vòng chống đ-ợc tính nh- sau
Nv
R
an
1
trong đó:
an khoảng cách bố trí neo.
Nv
.4
1, 0
1 13,56 , cái
Vậy chọn số neo cần bố trí trong một vòng chống là Nv = 14 (neo). Thông th-ờng
với f=6 thì ng-ời ta th-ờng chỉ sử dụng neo đối với phần vòm, còn phần t-ờng do áp
lực hông nhỏ nên ta có thể bỏ qua.
Vậy neo của chúng ta sẽ đ-ợc bố trí theo mật độ anxbn = 1,0 x 1,25 (m).
2.3.5 Tính chiều dày bê tông phun khi kết hợp với kết cấu Neo.
Theo .G.S.Moxtkop chiều dày lớp bê tông phun đ-ợc tính nh- sau: 1
k .an .
Pa
, m (m)
m.Rk
trong đó:
SV: Cao Thế Anh.
13
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
an khoảng cách giữa các thanh neo, lấy = 1,0m
k hệ số nói đến sự kết hợp của bê tông phun và neo, k = 0,25
m hệ số điều kiện làm việc của bê tông, m = 0,75
Rk - độ bền chịu kéo của bê tông 28 ngày.
Bê tông M300 Rk =300 T/ m2
thay số:
0, 25.1, 0.
3,59
0, 03 m 3, 0(cm)
0, 75.300
Vậy ta chọn chiều dầy lớp bê tông phun là = 0,05m = 5,0 cm để tăng hệ số an
toàn cho công trình.
2.3.6 Hộ chiếu chống tạm
A
Bê tông phun dày 5cm
Neo BTCT 22, L =2,5 m
Neo BTCT 22, L =2,5 m
Bê tông phun
dầy =5 cm
2500
1250
1000
2500
7350
8700
MT CT A-A
A
MT CT éNG HM CHNG NEO
Hình 2.4 Hộ chiều chống tạm bằng Neo và bê tông phun
2.3.7 Hộ chiếu chống cố định.
Kết cấu chống có định của đ-ờng hầm là vỏ BTCT liền khối dày 30 cm M300
SV: Cao Thế Anh.
14
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
hình vẽ.
Neo BTCT 22, L =2,5 m
Bê tông phun chiều dày 5 cm
1000x1250
Bê tông cốt thép chiều dày 30 cm
R4350
2500
3000
8700
Hộ chiếu chống cố định
Tỷ Lệ1:200
Hình 2.5 Hộ chiếu chống cố định
SV: Cao Thế Anh.
15
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
Ch-ơng 3
THIếT Kế Tổ CHứC THI CÔNG Công Trình Ngầm
3.1. Lựa chọn sơ đồ thi công trên mặt cắt ngang và trên mặt cắt dọc, ph-ơng pháp
phá vỡ đất đá
3.1.1 Lựa chọn sơ đồ thi công
Ta thầy rằng việc lựa chọn sơ đồ thi công là một khâu rất quan trọng trong quá
trình thi công một công trình ngầm tiết diện lớn cũng nh- tiết diện nhỏ. Việc lựa chọn
sơ đồ thi công hợp lý không những cho phép ta tận dụng đ-ợc chủng loại máy mọc
thiết bị đã có, yếu tố kinh tế mà còn giúp giảm thời gian thi công và hạ giá thành xây
dựng 1 mét đ-ờng hầm. Đ-ờng hầm của ta có chiều cao 7,35m và rộng 8,7m cho nên
để tăng tốc độ đào hầm ta lựa chọn sơ đồ đào toàn tiết diện thích hợp cho việc sử dụng
cần khoan Rocket Bommer WL3 C. Lựa chọn sơ đồ thi công nối tiếp toàn phần. Tức là
quá trình đào và chống tam sẽ đ-ợc thực hiện xuyên suốt chiều dài hầm. Sau khi đào
chống tạm hết chiều dài ấy ta sẽ đổ bê tông cố định với hệ thống cốp pha từ g-ơng hầm
quay trở ra sao cho thuận tiện cho công việc vận chuyển trang thiết bị và nguyên liệu
phục vụ cho quá trình đổ bê tông.
3.1.2 Ph-ơng pháp phá vỡ đất đá
Lựa chọn phá vỡ đất đá bằng ph-ơng pháp khoan nổ mìn-ph-ơng pháp truyền
thống.
Chọn thiết bị khoan.
Với chiều cao g-ơng là 7,35m và chiều rộng 8,7m ta chọn loại máy khoan có khả
năng bao quát toàn g-ơng, trong tr-ờng hợp này ta có thể sử dụng loại xe khoan
Rocket Bommer WL3 C với các thông số đ-ợc cho trong bảng sau:
SV: Cao Thế Anh.
16
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
Bảng 2: các thông số cơ bản cả xe khoan Rocket Bommer XL3 C . 5
STT
Các chỉ tiêu kỹ thuật
Thông số
1
Chiều cao, mm
3660
2
Chiều rộng, mm
2700
3
Chiều dài, mm
16960
4
Trọng l-ợng, T
42
5
Đ-ờng kính tròong khoan, mm
45
6
Chiều dài cần khoan tối đa, m
6,1
7
Di chuyển bánh nốp vmax, m/h
13
8
Số cần khoan, cần
3
9
Năng suất khoan, m/h
185
Hình 3.1 Xe khoan Rocket Boomer WL3 C. 5
SV: Cao Thế Anh.
17
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
3.2 Tính toán các thông số khoan nổ mình cho g-ơng có 1 mặt tự do
3.2.1 Chọn thuốc nổ và kíp vi sai phi điện.
Công tác khoan nổ mìn đ-ợc tiến hành bằng ph-ơng pháp nổ mìn tạo biên với
thuốc nổ P113 và kíp mìn vi sai phi điện, các thông số của nổ mìn và kíp đ-ợc cho
trong các bảng sau:
Bảng 3: Các thông số kỹ thuật của thuốc nổ P113
STT
Các chỉ tiêu kỹ thuật
Thông số
1
Sức công nổ P, cm3
330
2
Đ-ờng kính thỏi thuốc, mm
25 - 32
3
Chiều dài thỏi thuốc, mm
220 - 250
4
Trọng l-ợng một thỏi thuốc, kg
0,2
5
Mật độthỏi thuốc nổ, g/cm3
1,1 - 1,25
6
Khả năng chịu n-ớc
Rất tốt
7
Thời hạn bảo quản, tháng
6
8
Khoảng cách truyền nổ, cm
6
9
Tốc đổ nổ, km/h
4,2-4,5
Bảng 4: Các thông số kỹ thuật của kíp vi sai phi điện KVP - 8N
Số kíp nổ
Thời
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
25
50
75
100
125
150
175
200
250
300
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
350
400
450
500
600
700
800
950
1020 1125
21
22
23
24
25
26
27
28
29
gian
cháy
chậm,ms
Số kíp nổ
Thời
gian
cháy
chậm,ms
Số kíp nổ
Thời
30
gian
cháy
1225 1400 1675 1950 2275 2650 3050 3450 3900 4350
chậm,ms
SV: Cao Thế Anh.
18
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
KVP 8N với các thông số kỹ thuật:
- Vật liệu làm vỏ kíp: Nhôm
- Đ-ờng kính ngoài của kíp: 7,3mm
- Chiều dài kíp: 49- 65 mm
- Khả năng chịu n-ớc ( sâu 20m) : 24h
- Thời hạn đảm bảo : 24 tháng
- Chiều dài dây nổ : 2m, 4m, 6m, 9m, và tùy vào yêu cầu ng-ời sử dụng.
3.2.2 Tiến độ nổ, chiều sâu lỗ mìn.
Chiều sâu lỗ mìn là một trong những tham số quan trọng có ảnh h-ởng đến tốc độ
đào hầm, chi phí nhân công cho tất cả các công việc đào chống hầm. Chiều sâu lỗ mìn
hợp lý sẽ làm tăng tốc độ đào hầm, tăng năng suất lao động và giảm giá thành xây
dựng 1 m hầm. Có nhiều các xác định chiều sâu của công trình ngầm song ở đây khi đã
cho tr-ớc tốc độ đào hầm trong 1 tháng điều đó có nghĩa ta phải sử dụng công thức sau
đây: 4
llk =
Vth .Tck
T. 25ữ30 .
trong đó:
Vth - tốc độ đào trong một tháng theo yêu cầu của chủ đầu t-, Vth = 90m/tháng
Tck - thời gian một chu kỳ đào, Tck = 24h
(25 - 30) - số ngày làm việc trong một tháng, lấy 28 ngày.
- hệ số sử dụng lỗ mìn, = 0,85
T - thời gian làm việc trong một ngày đêm, T = 24h
thay số ta đ-ợc:
llk
90.24
3, 78 m
24.28.0,85
Để thuận tiện cho việc thi công ta chọn chiều sâu lỗ mìn là 4,0 m. Điều này có
nghĩa là tốc đồ đào lò của ta sẽ lớn hơn một chút.
Chiều sâu của các nhóm lỗ mìn nh- sau:
+ Vi nhóm lỗ tạo rạch:
SV: Cao Thế Anh.
19
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
Các lỗ khoan nhóm rạch khoan vuông góc với mặt phẳng g-ơng và đ-ợc khoan sâu
hơn các lỗ khoan nhóm khác 20 cm.
lrạch = 4,20 m.
+ Với nhóm lỗ phá:
lphá = llk = 4,0 m
+Các lỗ biên: khoan nghiêng 870 so với mặt phẳng g-ơng lò:
Lbiên = 4,0 m
Tiến độ tiến g-ơng sau 1 chu kỳ(với 0,85 là hệ số sử dụng lỗ mìn) là:
lck llk . 4,0.0,85 3, 4m
Khối l-ợng đất đá nổ ra sau 1 chu kỳ là:
Vck .Sd llk ..ko 1,1.55,81.4.0,85.1,8 376m3
trong đó:
- hệ số thừa tiết diện của công trình ngầm, =1,1;
S d - diện tích thi công của công trình, Sd = 55,81 m2;
llk - chiều sâu trung bình của lỗ mìn, 4 m;
ko - hệ số nở rời của đá, ko =1,8
3.2.3 Tính l-ợng thuốc nổ đơn vị
L-ợng thuốc nổ đơn vị tính theo GS.M.N.Pocrovsky là l-ợng thuốc nổ cần thiết để
phá vỡ 1 m3 đá nguyên khối, đ-ợc xác định nh- sau: 4
q (1, 2 1,5)q1. fc .e.kd
, kg/ m3
Vì diện tích của công trình ngầm là 55,81 m2 nên l-ợng thuốc nổ đơn vị là:
q 1,5.q1. f c .e.kd ,
kg/ m3
trong đó:
q1 -l-ợng thuốc nổ tiêu chuẩn, q1 = 0,1.f = 0,6(kg/ m3);
fc - hệ số cấu trúc của đá trên g-ơng, fc = 1,3;
e - hệ số xét tới sức công nổ, đ-ợc tính theo công thức e
380 380
1,15 , với P
P
330
- sức công nổ của thuốc nổ sử dụng, P = 330(cm3);
SV: Cao Thế Anh.
20
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
kd - hệ số ảnh h-ởng của đ-ờng kính thỏi thuốc, với thỏi thuốc có đ-ờng kính bằng
30-32mm thì hệ số kd = 1,0.
Thay số vào tính toán ta có: q = 1,5 . 0,6 . 1,3 . 1,15 . 1 = 1,35 (kg/ m3)
3.2.4 Đ-ờng kính lỗ khoan
Đ-ờng kính lỗ khoan, có thể đ-ợc lấy theo đ-ờng kính thỏi thuốc cộng thêm
khoảng nạp dễ dàng hay cũng có thế lấy theo đ-ờng kính troòng khoan của máy khoan
đã chọn, ở đây có đ-ờng kính lỗ khoan đ-ợc lấy bằng 45mm theo đ-ờng kính troòng
khoan của máy khoan hầm Bommer WL3 C. Tuy nhiên đối với những lỗ mìn ở nhóm
biên ta sẽ khoan những lỗ khoan nhỏ hơn và sử dụng loại thỏi thuốc nhỏ hơn để tăng
hiệu quả nổ tạo biên cho công trình.
3.2.5 Số lỗ mìn trên g-ơng
áp dụng ph-ơng pháp nổ mìn tạo biên, kết hợp với ph-ơng pháp nổ mìn cho đ-ờng
hầm trong tr-ờng hợp g-ơng có một mặt phẳng tự do, theo G.S.Pocrovsky số lỗ khoan
trên g-ơng sẽ đ-ợc chia làm ba nhóm là: 4
- Nhóm các lỗ mìn biên bố trí phía ngoài gần biên thiết kế;
- Nhóm lỗ mìn hàng phá (công phá) bố trí phía trong tiếp theo so với các lỗ mìn
biên (tính cả lỗ mìn phía nền hầm);
- Nhóm lỗ mìn rạch (đột phá) bố trí phía trong cùng.
NG Nb N r , f
Với tiết diện công trình ngầm lớn và để tăng hiệu quả nổ mìn ta sử dụng một lỗ
khoan trống đ-ờng kính 102mm
Số lỗ mìn tạo biên:
Số lỗ mìn biên cần bố trí là
Nb =
PB
1
b
, lỗ
trong đó:
P chu vi biên ngoài của đ-ờng hầm có thể đ-ợc tính theo công thức:
Nb =3,86 Sd , m
SV: Cao Thế Anh.
21
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
Với Sd là diện tích đào của công trình, là 55,81 m2.
B chiều rộng thi công của công trình ngầm, B = 8,7m;
b - khoảng cách giữa các lỗ mìn biên, b = 0,55m.
thay số liệu:
Nb =
3,86 55,81 8, 7
1 37, 61 , lỗ
0,55
Vậy số lỗ mìn biên cần bố trí là Nb = 38 lỗ mìn.
Số lỗ mìn đột phá, công phá và nền:
Nr , f =
q.Sd Nb . o
trong đó:
q - l-ợng thuốc nổ đơn vị, q = 1,35 kg/m3;
o - chi phí thuốc nổ trên 1 m dài lỗ mìn biên phụ thuộc vào hệ số kiên cố của đất
đá, f = 6 thì o 0,35 kg/m;
- chi phí thuốc nổ trên 1 m dài lỗ mìn phá phụ thuộc vào đ-ờng kính thỏi thuộc,
0,67 .
thay số:
Nr , f =
1,35.55,81 38.0,35
92, 6
0, 67
, lỗ
chọn là 93 lỗ.
Vậy tổng số lỗ mìn trên g-ơng là NG 38 93 131(lỗ).
Số lỗ mìn nền xác định bằng công thức:
Nn =
B 2.a
8, 7 2.0, 2
1
1 12
bn
0, 65
trong đó:
a là khoảng cách từ lỗ mìn biên đến biên công trình, a = 0,2 m;
bn khoảng cách giữa các lỗ mìn d-ới nên, lấy = 0,65 m.
Ta lựa chọn sơ đồ kết hợp lỗ khoan trống không nạp thuốc cùng với nhóm các lỗ mìn
tạo rạch ta lựa chọn là Nr = 12 lỗ. Từ đó suy là số lỗ mìn ở nhóm phá là:
N f = NG Nb Nn Nr 131 38 12 12 69 (lỗ)
SV: Cao Thế Anh.
22
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
3.2.6 L-ợng thuốc nổ chi phí cho một lần nổ
Với chiều sâu lỗ mìn nh- đã tính toán và diện tích g-ơng cần nổ ta có thể tính đ-ợc
l-ợng thuốc nổ chi phí cho một chu kỳ khoan nổ nh- sau: 4
Q = q.V , kg
trong đó:
V - thể tích khối nguyên đất đá cần nổ:
V = l . Sd , m3
Sd - diện tích g-ơng đào, Sd = 55,81 m2;
l - chiều sâu lỗ mìn tính toán, l = 4,0 m
V = 4,0 . 55,81 = 223,24m3;
q - l-ợng thuốc nổ tiêu chuẩn, q = 1,35 (kg/ m3).
thay số ta có: Q = 1,35 . 223,24 = 301,4 kg
L-ợng thuốc nổ trung bình cho mỗi lỗ khoan là :
qtb
Q 301, 4
2,3 , kg/lỗ
NG
131
Tính toán các thông số cho lỗ mìn nhóm tạo rạch:
Số l-ợng thuốc nổ sử dụng cho nhóm lỗ tạo rạch là:
Qr qr .Nr
trong đó:
N r - số lỗ mìn tạo rạch, 12 lỗ.
qr - l-ợng nạp thuốc nổ trong 1 lỗ mìn tạo rạch.
lr - chiều sâu lỗ mìn tạo rạch, khoan sâu hơn 20 cm so với chiều sâu lỗ mìn
nhóm phá, tức là lr 4,0 0, 2 4, 2cm .
Trong nổ mìn tạo biên theo kinh nghiệm l-ợng nạp trong lỗ tạo rạch lấy tăng 10 15
% so với qtb . Suy ra:
qr qtb 0,15.qtb 0,67.4, 2 2,65 (kG/lỗ)
Số thỏi thuốc cần sử dụng cho 1 lỗ mìn tạo rạch, với mỗi thỏi thuốc P113 nặng
0,2kg thì số thỏi cần dùng là:
SV: Cao Thế Anh.
23
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
nt
qr
2, 65
14, 0
0, 2 0, 2
Vì là nỗ mìn nổ đầu tiên có nhiệm vụ rất quan trọng trong việc tạo mặt thoáng cho
các nhóm lỗ tiếp theo. Khi ấy l-ợng thuốc nổ thực tế cần dùng:
Qr 0, 2.14.12 33,6(kg )
Chiều dài bua mìn:
Lbr lr nt .0, 22 4, 2 14.0, 22 1,12 (m).
Tính toán các thông số cho lỗ mìn nhóm phá và nền(đặc tính nh- nhau):
Theo ph-ơng pháp nổ mìn tạo biên thì lỗ mìn phá có l-ợng nạp qtb = 2,3 kg/lỗ
q f ,n 2,3 , kg/lỗ
Số thỏi thuốc cần dùng cho một lỗ mìn phá hoặc nền là:
nt
q f ,n
0, 2
2,3
11,5
0, 2
L-ợng thuốc nổ tổng cộng sử dụng cho lỗ mìn phá và nền là:
Q f ,n 0, 2.12.(12 69) 194, 4(kg )
Chiều dài bua mìn của nhóm các lỗ khoan này là:
Lbf ,n l f ,n nt .0, 22 4,0 12.0, 22 1,36(m)
Tính toán các thông số cho lỗ mìn nhóm tạo biên, ta có:
qb o .lb 0,35.4,0 1, 4 , kg/lỗ
o - chi phí thuốc nổ trên 1 m dài lỗ mìn biên phụ thuộc vào hệ số kiên cố của đất đá, f
= 6 thì o 0,35 kg/m.
Số thỏi thuốc cần dùng cho một lỗ mìn biên là:
nt
qb 1, 4
7, 0
0, 2 0, 2
L-ợng thuốc nổ tổng cộng sử dụng cho lỗ mìn biên là:
Qb 0, 2.7.38 53, 2(kg )
Trong tr-ờng hợp với lỗ mìn biên trong ph-ơng pháp nổ mìn tạo biên thì chúng
đ-ợc nạp phân đoạn không khí. Ta chọn số phân đoạn không khí phù hợp là 6 với chiều
dài phân đoạn là 20 cm. Do đó chiều dài bua mìn của nhóm các lỗ khoan này là:
SV: Cao Thế Anh.
24
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
Đồ án môn học
Xây dựng CTN dân dụng công nghiệp
Lbb lb nt .0, 22 6.0, 2 4,0 7.0, 22 6.0, 2 1, 26(m)
Nếu gọi là góc nghiêng của lỗ mìn biên với mặt phẳng g-ơng hầm (theo quan
điểm của ph-ơng pháp nổ mìn tạo biên) thì:
ArcCos(0,2/4,0) = 87o.
L-ợng thuốc nổ tổng cộng thực tế sử dụng trong một chu kỳ khoan nổ là:
Q Qb Q f Qr 53, 2 194, 4 33,6 281, 2(kg )
3.2.7 Bố trí các lỗ mìn trên g-ơng
Để sau khi nổ, biên công trình có hình dạng và tiết diện gần giống nh- thiết kế
nhất thì các lỗ mìn tạo biên đ-ợc bố trí khoan nghiêng một góc 87o, miệng lỗ khoan
nằm cách biên thiết kế một khoang 20cm (tùy vào thiết bị khoan). Nhóm các lỗ mìn
hàng phía trong khi bố trí phải tránh gây tác dụng không cần thiết đến nhóm các lỗ mìn
tạo biên, muốn vậy ta sẽ phải tăng khoảng cách giữa hàng lỗ biên và các lỗ khoan hàng
phía trong, khoảng cách này chính là Wb là khoảng cách giữa hàng lỗ biên và hàng lỗ
phá. Các lỗ khoan phá đ-ợc bố trí một cách hợp lý về khoảng cách để đảm bảo chia
đều khối l-ợng thuốc trong các lỗ khoan.
Thiết kế nhóm lỗ mìn đột phá:
Nhóm lỗ mìn này đóng vai trò rất quan trọng. Chúng có nhiệm vụ nổ đầu tiên và
hình thành mặt thoáng tự do thứ hai cho việc phá hủy đất đá của các nhóm lỗ mìn tiếp
theo. Khi hàng lỗ mìn đột phá(tạo rạch) nổ đạt yêu cầu thì l-ợng thuốc nổ cần thiết cho
các nhóm lỗ mìn phá sẽ ít đi, tiết kiệm vật liệu và giảm thời gian nạp thuốc. Ta chọn
cách bố trí các lỗ khoan của nhóm này theo dạng đột phá song song, gồm những vòng
đồng tâm với lỗ khoan lớn không nạp thuốc. Theo Blastec lỗ khoan này nhằm tạo thêm
mặt thoáng, giảm đ-ờng cản nhằm nâng cao hiệu quả nổ mìn. Ta chọn đ-ờng kính của
lỗ khoan =102mm. 4
Vòng thứ 1:
Khoảng cách từ tâm lỗ khoan lớn tới tâm lỗ mìn đột phá của ô nổ thứ
nhất a và khoảng cách giữa các lỗ khoan của vòng 1 là:
a = 1,5 = 1,5.102 = 153 mm
SV: Cao Thế Anh.
25
XDCT Ngầm&Mỏ - K53
