XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ MẶT CẮT DỌC
Sơ đồ mặt cắt dọc hầm:
- Loại hầm: Đường cao tốc theo tiêu TCVN 5729 -2012
XÁC ĐỊNH LOẠI HẦM GIAO THÔNG VÀ KHỔ HẦM
Loại hầm: Đường cao tốc theo tiêu TCVN 5729 -2012
Khổ hầm được xác định theo khổ hầm TCVN5729- 2012 nhánh phải
XÁC ĐỊNH DẠNG ĐỊA CHẤT
Dạng địa chất được xác định: 29 chia cho 20 dư 9
Kết quả: Dạng địa chất số 17
Ta có bảng thông số địa chất:
Bảng 1-1: Số liệu địa chất lớp phủ lớp 1
LA LB loại đất đá f ɣ(T/m3)
XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN TRÊN TRẮC DỌC HẦM
L2=0 – chiều dài lớp địa chất 2 trong tuyến ( 1 lớp địa chất)
L1= 340m – Chiều dài lớp địa chất 1 trên tuyến
H=5m – chiều cao tỉnh không tính từ điểm cao nhất của của phần xe chạy
P=1m – Bề rộng phần bộ hành
C=0.25m – Trị số quy ước theo cấp đường
S=0.5m - Chiều rộng dải an toàn
B=7m – Chiều rộng phần xe chạy
G1=G2=1.5m –Vát góc phía khổ hầm
CÁC SỐ LIỆU KHÁC
Hầm đường ô tô có chiều dài L65m< 400m hầm thông gió tự nhiên
Võ hầm tường cong vì n)0(nén) o R1=(1/3:1/2)R2 suy ra nhằm đảm bảo biểu đồ kháng lực
S b phải đi qua vị trí 0
- Nếu giả thiết sai thì: o R1 ma sát cản trở chuyển vị ngang của chân vòm => độ cứng được khai báo rất lớn
0 do tính toán trong hệ phẳng OXZ
Do tính toán trong hệ phẳng Oxy
Kn Hệ số kháng đàn hồi tại chân vòm dn Chiều dày tiết diện chân vòm b=1m
In momen quán tính tại chân vòm
3.2.3 Trình tự tính toán chi tiết kết cấu vỏ hầm theo phương pháp thay thanh bằng phần mềm SAP2000
Sau khi thiết lập đơn vị
Bước 1: Nhập sơ đồ tính vào chương trình
Nhập số liệu từ sờ đồ tư cad, chú ý chọn đơn vị T,mm,C khi từ cad chuyển vào
Để vẽ đường trục hầm, bạn hãy nhấp vào biểu tượng "Vẽ" trên thanh công cụ hoặc chọn "Vẽ > Vẽ Khung/Dây/Cáp" Sau đó, kết nối các nút lại với nhau và xóa các gốc ở chân vỏ hầm.
Hình 3.2-1 nhập số liệu từ cad
Bước 2: Thiết lập hệ thống đơn vị đo và mặt phẳng làm việc
Chọn lại đơn vị T,m,C, sau đó thay nhản Edit > Change Labels
Hình 3.2-2 Thay đổi nhãn phần tử số thanh
Bước 3: Khai báo vật liệu
Vào Define > Materials => Hộp thoại Define Materials Chọn Add New
Material… để khai báo thêm vật liệu mới
Material Name and Display Color: Tên vật liệu và màu thể hiện
Material Type: Loại vật liệu
Weight per Unit Volume: Dung trọng riêng
Modulus of Elasticly, E: Mô đun đàn hồi của vật liệu
Poisson, U: Hệ số nở ngang => Nhấn OK
Hình 3.2-3 Khai báo vật liệu bê tông vỏ hầm M200
Hình 3.2-4 Khai báo vật liệu Gối kéo
Hình 3.2-5 Khai báo vật liệu gối nén
Bước 4: Khai báo mặt cắt
Due to the variation in tunnel shell cross-sections, it is essential to specify the section properties at each segment division To do this, navigate to Define > Section Properties > Frame Section, which will open the Frame Properties dialog box.
Kích vào Add New property… để khai báo mặt cắt, xuất hiện hộp thoại Add Frame Section Property Trong Frame Section Property Type chọn Concrete
Hình 3.2-6 Khai báo mặt cắt 1
Để khai báo nhanh thì sử dụng Excel để khai báo Edit > Interactive Database
Editing => Xuất hiện hộp thoại Choose Tables for Interactive Editing Chọn như hình trên
Hình 3.2-7 Khai báo nhanh các mặt cắt bằng excel
Bước 5: Gán vật liệu và tiết diện cho phần tử
Gán mặt cắt cho gối Chọn phần tử cần gán => Assign > Frame > Frame
Gán mặt cắt cho vỏ hầm Chọn 1 phần tử cần gán => Assign > Frame > Frame
Tiến hành gán nhanh cho các phần tử còn lại bằng Excel
Hình 3.2-8 Khai báo tiết diện MC_n
Hình 3.2-9 Khai báo tiết diện 1
Hình 3.2-10 Gán nhanh các tiết diện bằng excel
Hình 3.2-11 Kết quả sau khi gán các mặt cắt
Bước 6: Khai báo điều kiện biên
Mô hình ngàm đàn hồi cho chân vòm
Chọn nút tại vị trí hai chân vòm > Assign > Joint > Springs…
- Spring Type: Loại Chọn Simple
- Spring Coordinate System: Kiểu hệ thống tọa độ
- Translation Global X, Y, Z: Độ cứng chuyển vị theo phương X, Y, Z
- Rotation Global X, Y, Z: Độ cứng chống xoay quanh lần lượt các trục
Hình 3.2-12 Khai báo ngàm đàn hồi tại chân hầm
Khai báo gối đàn hồi thay cho kháng lực đàn hồi của địa tầng, sử dụng các gối đàn hồi được mô hình hóa bằng các thanh 2 đầu khớp dài 1m với tiết diện hình chữ nhật Nút phía địa tầng được khai báo là ngàm.
Chọn các nút thanh đầu phía địa tầng => Assign/Joint/Restraint => Xuất hiện hộp thoại Joint Restraint
Để tạo thành thanh 2 đầu khớp, chọn các thanh => Assign > Frame > Resleases
> Partial Fixity … => Xuất hiện hộp thoại Assign Frame Resleases
Chọn giải phóng Moment theo trục 2-2 và 3-3 ở đầu và cuối thanh
Hình 3.2-13 Khai báo gối tựa
Bước 7: Khai báo và gán các trường hợp tải trọng
Khai báo trường hợp tải trọng
Tải trọng tác dụng lên kết cấu bao gồm:
- Trong lượng bản thân kết cấu, áp lực địa tầng thẳng đứng, áp lực địa tầng nằm ngang Define/Load Patterns => Xuất hiện hộp thoại Define Load
- Sau đó khai báo các trường hợp tải trọng như hình vẽ
Hình 3.2-14 Khai báo các tải trọng
Sau đó gán các tải trọng vào các thanh
Bước 8: Tổ hợp tải trọng theo các trường hợp
Các tải trọng được tổ hợp theo các TTGH, theo các trường hợp để tọa ra nội lực lớn nhất trong kết cấu
Define > Load Combination… > Add New Combination => Xuất hiện hộp thoại Load Combination Data
Hình 3.2-15 Khai báo tổ hợp tải trọng TH1
Hình 3.2-16 Khai báo tổ hợp tải trọng TH2
Có thể nhấn f5 hoặc biểu tượng chạy trên thanh công cụ
Hình 3.2-18 Xuất được kết quả như hình
Hình 3.2-19 Xuất ra hình vẽ
Hình 3.2-20 Thực hiện kiểm tra và thany thanh
Hình 3.2-21 Xuất biểu đồ momen TH1
Hình 3.2-22 Xuất biểu đồ lực cắt TH1
Hình 3.2-23 Xuất kế quả lực cắt TH2
Hình 3.2-24 Xuất kết quả momen TH2
Sau khi xuất biểu đồ ta xuất file excel
Bảng 3-4 xuất số liệu sang excel
Text m Text Text Tonf Tonf-m
KIỂM TOÁN TIẾT DIỆN VỎ HẦM
N 3.3.1.1 Trường hợp lệch tâm bé
Thì là lệch tâm bé ta kiểm tra: 2 n 2
3.3.1.2 Trường hợp lệch tâm lớn
Thì ta kiểm tra theo công thức: 1.75 .
3.3.2 Kiểm toán toàn bộ tiết diện
Kiểm tra toàn bộ tiết diện của vỏ hầm bằng excell
Bảng 3-5 Kiểm toán toàn bộ tiết diện
Frame Station OutputCase P M3 e Trường hợp [N] Kết luận
Text m Text Tonf Tonf-m m Text Tonf Text
41 0.56911 TH1 -66.605 2.35699 0.0353876 lệch tâm bé 361.66097 Đạt
42 0 TH1 -66.605 2.35699 0.0353876 lệch tâm bé 361.66097 Đạt
44 0 TH2 -62.683 1.52277 0.0242932 lệch tâm bé 368.42266 Đạt
59 0.56887 TH1 -30.5 5.30685 0.1739951 lệch tâm lớn 804.6044 Đạt
60 0 TH1 -30.5 5.30685 0.1739951 lệch tâm lớn 804.6044 Đạt
75 0.56889 TH2 -62.683 1.52277 0.0242932 lệch tâm bé 368.42266 Đạt
77 0.56911 TH1 -66.605 2.35699 0.0353876 lệch tâm bé 361.66097 Đạt
78 0 TH1 -66.605 2.35699 0.0353876 lệch tâm bé 361.66097 Đạt
3.3.2.1 Tại tiết diện chân vòm
Kiểm tra toàn bộ tiết diện bằng excel Phần trên
3.3.2.2 Tại tiết diện đỉnh vòm
Kiểm tra toàn bộ tiết diện bằng excel Phần trên
3.3.2.3 Tiết diện phần tường có mô men lớn nhất
Kiểm tra toàn bộ tiết diện bằng excel Phần trên.
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THI CÔNG HẦM
CHỌN PHƯƠNG ÁN THI CÔNG HẦM
4.1.1 Trình bày các phương án thi công hầm
Lựa chọn sơ đồ thi công hầm là yếu tố then chốt trong thiết kế và xây dựng hầm, ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ và chi phí của dự án Dưới đây là những phương pháp thi công hầm phổ biến.
4.1.1.1 Phương pháp đào toàn tiết diện
Phương pháp đào toàn tiết diện được thực hiện bằng cách mở gương đào trên toàn bộ tiết diện ngang của hầm, sau đó dựng vì chống tạm và đổ bê tông vĩnh cửu Phương pháp này thường được áp dụng cho đá ổn định với độ cứng f ≥ 4.
Tổ chức thi công đơn giản, các bước thi công ít chồng chéo nhau
Tạo được không gian rộng, có thể đưa máy móc có kích thước lớn, công suất cao, từ đó cho phép cơ giới hóa
Tổng biến dạng của hầm nhỏ, nổ mìn một lần ít ảnh hưởng đất đá xung quanh
Quá trình nổ mìn có hệ số sử dụng thấp do chỉ có một mặt thoáng Mặt gương lớn yêu cầu phải có biện pháp chống đỡ để đảm bảo an toàn.
Tổ chức thi công tuần tự, khoan và thải đá không đồng thời, phối hợp giữa các công tác không cao
4.1.1.2 Phương pháp đào bậc thang
Áp dụng trong các địa tầng có độ cứng trung bình và yếu, đối với hầm có tiết diện lớn thì áp dụng hợp lý
Điều kiện nổ mìn bậc dưới mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm hai mặt thoáng giúp tăng cường hiệu quả nổ Hệ số sử dụng nổ mìn cao hơn và chi phí giảm đáng kể so với việc nổ mìn toàn tiết diện.
Các quá trình thi công phối hợp với nhau, thời gian chu kì được rút ngắn tốc độ đào tăng
Phần vòm đào trước cho phép hiệu chỉnh số liệu thăm dò và chuyển phương án thi công khi gặp đất yếu
Chiều cao gương đào không cao, tăng độ ổn định cho gương đào, dễ lắp đặt khoan nổ mìn
Tồn tại bậc thang gây khó khăn cho quá trình thi công, phải cấu tạo thêm dốc cho phương tiện di chuyển
Biến dạng vách hang đào lớn hơn
Phải chia ra nổ mìn nhiều lần ảnh hưởng đến khối đá xung quanh
Diện tích thi công hẹp gây khó khăn cho công tác thi công trong hầm thấp
4.1.1.3 Lựa chọn pháp pháp thi công
Căn cứ địa chất tuyến hầm là đi qua núi có địa chất tốt, có hệ số f=5.5 là điều kiện địa chất thuận lợi
Hầm có chiều dài 345m, tiết diện hầm cao 8.17m, rộng 11.86m, diện tích tiết diện ngang là S= 84.74m2
Kết luận, hầm nằm trong lớp địa chất tốt với tiết diện ngang và chiều cao khoảng 8m, không quá lớn Điều này cho thấy hầm có đủ điều kiện để áp dụng máy móc cơ giới một cách dễ dàng Do đó, phương án đào toàn tiết diện để xây dựng hầm là lựa chọn hợp lý.
Hình 4.1-1 Tiếp diện gương đào
LỰA CHỌN MÁY MÓC THI CÔNG
Lựa chọn máy móc thi công phù hợp với phương pháp đào hầm là rất quan trọng để đảm bảo năng suất cao và tính kinh tế trong quá trình thi công Việc này cũng cần phải phù hợp với cơ giới hóa, giúp tối ưu hóa hiệu quả công việc.
Lựa chọn thiết bị khoan cần căn cứ đặc trưng cơ học của đất đá và kích thước tiết diện gương đào
Hầm nằm trong lớp địa chất cát kết cứng chắc có hệ số kiên cố cao,
Máy khoan hầm BOOMER 352 của hãng ATLASCOPCO là sự lựa chọn tối ưu với các tính năng hiện đại, phù hợp với điều kiện địa chất và kích thước của hầm.
Một số tính năng của máy khoan
Kích thước và trọng lượng
- Chiều cao x chiều rộng x chiều dài: 3100 x 2500 x 14350 mm
- Bán kính quay: ra ngoài là 7100mm, vào trong là 4400mm
- Chiều cao khoan tối đa 9000mm,
- Bề rộng tối đa tại chân tường 12.4m
- Đường kính lỗ khoan là Phi 45
- Diện tích mặt cắt ngang lớn nhất 90m2
- Tốc độ tối đa: 300 vòng/phút
Cần dãn hướng mũi khoan
- Độ sâu lỗ khoan 4640mm
- Độ mở rộng lớn nhất của cần dẫn hướng: 1800mm
- Trọng lượng đầu búa: 640kg
- Hành trình xi lanh: 1600mm
- Góc nghiêng lớn nhất: 70 độ
- Góc quay lớn nhất: ± 45 độ
- Kí hiệu xe: Atlascopo DC26
- Tốc độ di chuyển lớn nhất: 16Km/h
Hình 4.2-2 mặt cắt khai thác ngang hầm
4.2.2 Chọn phương tiện xúc bốc
Xúc bốc là một công đoạn nặng nhọc và chiếm phần lớn thời gian trong một chu kì đào, vì vậy cần cơ giới hóa tối đa
Khi lựa chọn phương tiện xúc bốc, cần xem xét kích thước hang đào, năng suất yêu cầu và tính chất của đất đá Hiện nay, máy xúc chuyên Caterpillar 966F là một trong những lựa chọn phù hợp nhất cho công việc này.
Các thông số của máy xúc Caterpillar 966F
- Động cơ: Caterpiallar 3306, công suất 164,1Kw, 2200 vòng/phút, 6 xi lanh
- Dung tích bình nhiên liệu: 304 lít
- Dung tích gầu xúc: gầu xúc ngang miệng gầu 3,1m3; gầu xúc có ngọn
- Kích thước: chiều dài gầu khi ở mặt đất: 8366mm
- Hệ thống thủy lực: áp lực van 20684,3Kpa; năng suất bơm 302 lít, dung tích 205 lít
Hình 4.2-3 thiết bị xúc lật
Hình 4.2-4 máy xúc lật caterpilla
Hình 4.2-5 Thiết bị xúc lật
Hình 4.2-6 Thiết bị xúc lật
Hình 4.2-7 Thông số kỷ thuật
4.2.3 Chọn phương tiện vận chuyển đất
Do điểu kiện làm việc trong hầm chật hẹp do đó chọn xe VOLO A25G là ô tô tự đổ có khớp quay
Các chỉ tiêu kỉ thuật
Trọng lượng không tải 22500kg
Trọng lượng có tải: 46500kg
- Công suất bánh đà: 235Kw
- Tốc độ động cơ tối đa: 2100vong/phut
- Momen xoắn cực đại: 1950 Nm
- Dung tích bình dầu: 380litrpillar
- Hộp số: 6 số tiến, 2 số lùi
- Vận tốc tối đa: 53km/h
- Vận tốc lùi tối đa: 13km/h
Năng lực chịu tải: 2400kg
Áp lực bánh lên nền;
- Bánh trước: không tải 132kg, có tải 152kg
- Bánh sau: không tải 148kg, có tải 159kg
Thùng xe : dung tích thùng 11,7m3, dung tích thùng có ngọn: 15m3
Hình 4.2-9 Thông số kỷ thuật xe volvo A25G
4.2.4 Chọn phương tiện vận chuyển bê tông
Thiết bị vận chuyển bê tông: CIFA-RHS 120 của Cifa có các chỉ tiêu kỉ thuật
- Tốc độ quay thùng: 14 vòng/phut
- Điều khiển thùng chứa: động cơ riêng
Hình 4.2-10 thiết bị vẫn chuyển bê tông
4.2.5 Thiết bị bơm bê tông Để cơ giới hóa thi công, lựa chọn thiết bị bơm bê tông PUTZMEISTER BSA 1490D với các tính năng kĩ thuật sau:
- Áp suất bơm bê tông: 71/106 bar
- Động cơ DEUTZ DIEXL TURBO 141KW làm mát bằng nước
- Đường kính xi lanh bơm: 200mm
- Chiều dài xi lanh: 1400mm
- Xi lanh bơm mạ crom
- Thời gian chuyển van chữ S; 0,2s
- Hệ thống thủy lực: FFH
- Thể tích phễu chứa bê tông: 400l
Hình 4.2-11 Thiết bị bơm bê tông
Hình 4.2-12 thiết bị bơm bê tông
Chọn máy phun như kích thước trong hình
Hình 4.2-13 thiết bị phun bê tông
Hình 4.2-14 phạm vi thi công theo phương đứng
Hình 4.2-15 phạm vị áp dụng thi công theo phương mặt bằng
4.2.7 Chọn ván khuôn di động
Chọn ván khuôn di động bằng thép, có trang bị kích để nâng hạ, đặt trên ray để di chuyển
Hình 4.2-16 ván khuôn thép có trang bị kích để nâng hạ
Hình 4.2-17 Ván khuôn di động
TRÌNH TỰ THI CÔNG TRONG MỘT CHU KỲ ĐÀO
Định vị vị trí lỗ khoan trên gương đào
Nạp thuốc nổ vào lỗ mìn
Đưa máy móc, nhân công đến vị trí an toàn
Đưa gương về trạng thái an toàn
Xúc bốc, vận chuyển đất đá
Khoan neo lắp đặt neo
THIẾT KẾ KHOAN NỔ MÌN
TIẾT DIỆN GƯƠNG ĐÀO VÀ PHƯƠNG PHÁP KHOAN NỔ MÌN
Ta có S.74m 2 đào toàn tiếp diện, do hệ số kiên cố bằng f=5.5 Chọn tiết diện gương đào như hình vẽ
Hình 5.1-1 Tiết diện gương đào
5.1.2 Chọn phương pháp nổ mìn
Chọn phương pháp nổ mìn tạo biên:
Các lỗ biên được sắp xếp gần nhau và sử dụng thuốc nổ có sức công phá nhỏ, với lượng thuốc nổ hạn chế, nhằm giảm thiểu khối lượng đất đá bị phá hủy Điều này giúp giảm khối lượng đào vượt, tiết kiệm chi phí cho công tác xúc bốc và vận chuyển, đồng thời giảm khối lượng bê tông vỏ hầm.
Phương pháp nổ mìn tạo biên giúp làm phẳng vách hang, cải thiện điều kiện chống tạm cho hang đào và giảm nguy cơ sụt lở cục bộ Tuy nhiên, chi phí cho công tác khoan nổ theo phương pháp này tăng từ 10-15% so với phương pháp nổ mìn thông thường.
Phương pháp này bao gồm việc khoan các lỗ khoan song song dọc theo biên mái hố đào, với đường kính lỗ khoan từ 40 đến 75mm và khoảng cách giữa các lỗ từ 0,5 đến 0,9m Thuốc nổ được nạp vào các lỗ mìn theo phương pháp phân đoạn.
Sau khi thực hiện nổ phá, sóng ứng suất sẽ tác động làm vỡ đất đá dọc theo biên mái đào, đi qua các lỗ khoan Quá trình này giúp nổ phá phần đất đá trong khu vực cần đào, tạo ra hố đào với mái nhẵn, đúng theo thiết kế ban đầu.
- Giúp khoan nổ đúng yêu cầu thiết kế và biên đào phẳng, nhẵn
- Rãnh hẹp nổ phá tạo nên màng ngăn sóng địa chấn do đó không phá hoại biên móng công trình như các phương pháp nổ khác sau
- Đẩy nhanh tốc độ thi công, có hiệu quả kinh tế
- Kỹ thuật khoan nổ rất phức tạp cần có thiết bị chuyên môn trang bị đủ.
LỰA CHỌN VẬT LIỆU NỔ MÌN
Thuốc nổ phổ biến nhất trong xây dựng hầm là thuốc nổ amonit, bao gồm hỗn hợp Nitrat amon tinh thể (79-85%) và thuốc nổ trotyl dạng bột (5-21%), cùng với các thành phần khác như bột nhôm và mùn gỗ, mang lại tính an toàn và kinh tế Thuốc nổ Amonit nén N0 6 và thuốc nổ cứng N0 1 nổi bật với tính ổn định chịu nước và khả năng phá nổ cao, không thua kém các loại thuốc nổ mạnh khác.
Bảng 5-1 Vật liệu nổ mìn
Dạng thuốc nổ Độ chặt của thuốc nổ
∆(g/cm 3 ) Đường kính thỏi thuốc nổ dn(mm)
Chiều dài thỏi thuốc nổ có trọng lượng 200g (m)
Amonit cứng No.1 dạng ép 1,45÷1,50 36 0.135
Amonit cứng No.6 và B6 (dạng bột) 1,00÷1,15 32 0.25
Hình 5.2-1 Thuốc nổ công nghiệp amonit
Chọn kiếp điện do Thủy Điển chế tạo:
Kíp điện vi sai được thiết kế để có thời gian chậm nổ khi có dòng điện chạy qua, với các mức thời gian như sau: số 0 tương ứng với 0ms, số 1 là 25ms, số 2 là 50ms, và các mức khác Thông tin về số vi sai được ghi trên tem gắn vào dây kíp, trên vỏ hộp kíp và được dập chìm ở đáy kíp.
Hình 5.2-2 Kíp mìn điện và dây nổ điện
CHỌN ĐƯỜNG KÍNH VÀ CHIỀU SAU LỖ MÌN
Lựa chọn bước đào W=3.3m – Chọn 3.3m để tận dụng hết khả năng của máy móc
Bảng 5-2 Bước đào theo độ kiến cố
Sau khi lựa chọn bước đào, ta tính và lựa chọn chiều sâu lỗ mìn:
L chọn 0.9 Từ đó chọn Lk=3.7m
Có thể chọn Lk theo mức độ cơ giới hóa hay điều kiện thi công nhưng kết quả vẫn là Lk=3.7m
5.3.2 Chọn đường kính lỗ khoan, thuốc nổ
Phương pháp nổ mìn tạo biên bao gồm việc khoan các lỗ khoan song song dọc theo biên mái hố đào với đường kính khoảng 40 đến 75mm, cách nhau từ 0,5 đến 0,9m Thuốc nổ được nạp vào các lỗ mìn theo phương pháp phân đoạn, với lựa chọn đường kính lỗ khoan là ΦlkBmm.
Bảng 5-3 Các thông số bố trí lỗ mìn
Loại lỗ mìn đường kính lỗ khoan (cm) Đường kính thuốc nố(cm)
Loại thuốc nỗ Bố trí Chiều dài thuốc nỗ(cm)
Amonit cứng No.1 dạng ép
Amonit cứng No.6 và B6 (dạng bột)
Amonit cứng No.6 và B6 (dạng bột)
Amonit cứng No.1 dạng ép
Bố trí lỗ mìn như hình:
Hình 5.3-1 Bố trí các lỗ mìn
TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ LỖ MÌN TRÊN GƯƠNG ĐÀO
5.4.1 Tính toán số lượng lỗ mìn
5.4.2 Tính toán số lượng lỗ mìn
Số lượng lỗ mìn theo phương pháp nổ mìn tạo biên được xác định theo công thức
- P0 - Chu vi hang đào theo đường biên thiết kế không kể đáy,
- a0 - Khoảng cách giữa các lỗ mìn biên
- P1 - Chiều rộng đáy hang đào
- a1 - Khoảng cách giữa các lỗ mìn đáy
- S`- Diện tích nhân trong tiết diện hang đào và bằng toàn bộ diện tích hang đào trừ đi phần diện tích phá nổ bởi các lỗ mìn tạo biên, m2
- d -Đường kính thỏi thuốc nổ
- q0 -Lượng tiêu hao thuốc nổ đơn vị
- k3 -Hệ số lấp đầy lỗ mìn
- -Độ chặt của thuốc nổ
- k Hệ số làm chặt trong quá trình nạp
Lựa chọn các thông số như sau:
- Trong tính toán sơ bộ a0 có thể xác định theo bảng dưới đây phụ thuộc vào hệ số kiên cố và mức độ nứt nẻ: Chọn luôn a0=0.6m
Mức độ nứt nẻ của đất đá(m) Toàn khối ít nứt nẻ nứt nẻ nhiều
- Sơ bộ a1 có thể tính theo công thức: a 1 (0.4 0.5) W Với W là bước đào Chọn a1= 1.8 vs W=3.3m
- Để xác định S`cần xác định đường kháng nhỏ nhất (w) o w a 0
m =0.67 trong đó: m là hệ số điều chỉnh lấy bằng 0.9 vs đất đá mềm, nứt nẻ o S`X.063m 2
- d đường kính lỏi thuốc nổ d=3.6cm
- Lượng tiêu hao thuốc nổ đơn vị q0 phụ thuộc vào loại thuốc nổ và độ cứng của đá Tra bảng: Chọn q0 =0.9kg/m 3
Loại thuốc nổ Hệ số kiên cố
12 ÷16 10 ÷12 8 ÷10 6 ÷8 4 ÷6 3 ÷4 2 ÷3 Amonit cứng No.1 1.45 1.35 1.05 0.9 0.75 0.65 0.55 Amonit No.6 và
Amonit No.6 dạng ép vàπ* B20 1.7 1.6 1.25 1.05 0.9 0.75 0.65
- k3- Hệ số nạp thuốc lỗ mìn lấy theo bảng sau: (khi đường kính lỗ mìn 32÷36 mm Chọn k3=0.6
- ∆ =1.45( g/cm 3 )- Độ chặt của thuốc nổ
- k∆ =1 Hệ số làm chặt trong quá trình nạp
N lỗ ( bao gồm 40 lỗ biên 7 lỗ đáy 51 lỗ đột phá và phá)
5.4.3 Bố trí lỗ mìn trên gương đào
Số lỗ mìn ban đầu chỉ mang tính chất tham khảo Sau khi thực hiện tính toán, cần bố trí lỗ mìn một cách đồng đều trên gương đào và điều chỉnh số lượng lỗ nếu cần thiết để đảm bảo hiệu quả.
Các lỗ mìn đột phá được bố trí ở giữa hang đào nhằm đảm bảo công tác khoan diễn ra thuận lợi Kích thước của lỗ đột phá phụ thuộc vào độ cứng của đất đá, với hệ số kiên cố lớp đất là 5.5, chọn a=0.5m, b=2m và số lỗ là 4.
Bảng 5-7 thông số bố trí lỗ mìn đột phá
Hệ số kiên cố f a(m) b(m) α(độ) số lỗ
Các lỗ mìn biên được bố trí đều quanh chu vi của hang, ngoại trừ đáy hang, với khoảng cách 15-20 cm từ đường biên thiết kế Chúng được khoan xiên để đảm bảo đáy lỗ nằm trên đường biên thiết kế, nhằm tạo ra vách hang sau khi nổ có hình dạng đúng theo yêu cầu thiết kế.
a lỗ và cách biên 15cm
- Các lỗ mìn đáy: được bố trí ở phần đáy hang đào và cách đường biên hang thiết kế 10÷20 cm Chọn cách đáy 15cm 1
a lỗ và cách thành biên 15cm
Các lỗ mìn phá được sắp xếp thành từng hang và phân bố đều theo tiết diện của hang đào, song song với biên thiết kế Thứ tự bố trí các hang từ biên vào giữa hang đào đảm bảo tính hiệu quả trong quá trình thi công.
Khoảng cách giữa lỗ mìn biên đến hang lỗ phá đầu tiên được tính như sau:
Bảng 5-8 Xác đinh khoảng cách
Hàng thứ nhất cạnh lỗ biên 0.8 0.9 0.8 0.8 0.8 0.8 0.75 0.8 0.75 0.75 Các hang tiếp theo 1 1 1 1 1 1 0.9 0.9 0.85 0.9
Hàng cuối cạnh các lỗ đột phá
Bảng 5-9 Đường khánh nhỏ nhất
Diên tích hang đào Đường kháng nhỏ nhất w
Hàng thứ nhất cạnh lỗ biên 0.8 0.9 0.96 1.08
Hàng cuối cạnh các lỗ đột phá 0.9 1
Hình 5.4-2 Bố trí lỗ mìn trên gương đào
5.4.4 Tính lại thông số của các lõ mìn bố trí thực tế
Lỗ mìn đột phá: 4 lỗ
TÍNH KHỐI LƯỢNG THUỐC NỔ CẦN THIẾT CHO 1 CHU KỲ ĐÀO
Lượng thuốc nổ sơ bộ cho 1 chu kỳ đào được tính theo công thức:
Tính khối lượng thuốc nổ cho Nb lỗ mìn biên: Qb=Nb*qb9*1.0179.663kg
Lượng thuốc nổ trung bình cho 1 lỗ mìn phá hoặc đáy (tính đến 100g):
Tổng thuốc nổ mìn phá và đáy Qtb= 3.533*567.848kg
Lượng thuốc nổ trung bình cho 1 lỗ mìn đột phá: q dp 1.2 3.533 4.24 kg
Tổng thuốc nổ mìn đột phá Qdp=4.24*4.96kg
Tổng khối lượng thuốc nổ cần thiết cho 1 chu kỳ đào
Bảng 5-11 Thống kê khối lượng thuốc nỗ
STT STT của lỗ mìn
Mức độ vi chậm (miligiây)
Tổng khối lượng thuốc nổ (Kg)
LẬP HỘ CHIẾU KHOAN NỔ MÌN
STT Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Số lượng
5 Hệ số sử dụng lỗ mìn - 0.9
7 Tổng chiều dài các lỗ khoan m 367.1
8 Khối lượng thuốc nổ Q kg 254.273
9 Số lượng kíp nổ Kíp 99
10 Số lượng dây nổ cho lỗ mìn biên Dây 78
11 Chiều dài dây nổ cho lỗ mìn biên m 288.6
12 Lượng tiêu hoa thuốc nổ đơn vị thực tế q kg/m 3 0.9
XÁC ĐỊNH NĂNG SUẤT XÚC BÔC, VẬN CHUYỂN
Năng suất máy khoan phụ thuộc vào độ cứng của đất đá dạng thiết bị khoan và được xác định theo công thức sau
Trong một giờ, xe khoan có thể đạt được chiều dài lỗ khoan là Qs, với số cần khoan đặt trên xe là n=2 Hệ số làm việc đồng thời của máy khoan là ko=0,9, do n=2 Hệ số tin cậy của máy khoan được chọn là kh=0,9, nằm trong khoảng từ 0,8 đến 0,9.
∆t: thời gian của công việc phu chọn 1,2ph/m
Vm: tốc độ cơ học của máy khoan chọn Vm=1m/ph
Từ các thông số trên ta thay vào (3-25) ta có: Qs= 44,29 (m/h)
5.7.2 Năng suất xúc bốc và vận chuyển
Máy xúc lật thực hiện trung bình 110 chu kì trong 1 giờ, năng suất được tính dựa trên công thức:
N= 8 × Sck × Kgq × Ki × Vg × Kg
Sck: số chu kì thực hiện trong một giờ
Kgq: hệ số ảnh hưởng góc quay từ nơi xúc đến nơi đổ Kgq=1
Ki: hệ số sử dụng thời gian Ki= 0,75
Vg: thể tích gầu Vg= 3,1m3
Kg: hệ số đầy gầu Kg= 0,8
Thay và công thức ta có: N= 1636,8 m3/ca = 204,6 m3/h
Năng suất xúc bốc còn phụ thuộc vào sơ đồ tổ chức điều động xe ở gương đào Đối với ô tô tự đổ
𝜑= 0,9 hệ số sử dụng máy t1: thời gian đổ xe lấy bằng 1,5p t3: thời gian mất mát
𝜇: hệ số xúc đầy xe lấy bằng 0,95
Vậy năng suất thực tế của 1 xe xúc bốc là P6m3/h
Số lượng xe Ôtô tự đổ được xác định từ điều kiện làm việc liên tục của máy xúc theo công thức sau: d n 1 oto m n
Trong đó: td : Thời gian quay vòng của xe d
tp : Thời gian đổ đất đá 0,1 h vc Vận tôc xe chạy trung bình 20 km/h
L Chiều dài đường chạy từ gương tới bãi đổ đất đá 5 km tn : Thời gian xúc bốc đổ đầy ôtô
𝑃 𝑡 năng suất kĩ thuật của máy xúc 126m 3 /h
K3 hệ số kể đến điều kiện xúc bốc 0,8
0,1 + 0,116+ 1 = 4,31(𝑥𝑒) Vậy số ô tô là 5 xe
5.7.3 Năng suất bơm bê tông
Dùng thiết bị bơm bê tông có năng suất kĩ thuật là Nkt= 56m3/h
Năng suất khai thác: P=Pt Kn
Trong đó kn hệ số sử dụng thiết bị kn=0,6
TÍNH TOÁN GIA CỐ CHỐNG TẠM
TỔNG QUAN VỀ GIA CỐ BẰNG NEO
Khi nổ mìn để tạo hang, vùng đất đá xung quanh sẽ bị chấn động, gây ra hiện tượng nứt nẻ Để phòng ngừa tình trạng sụt lở vách hang, việc sử dụng neo và bê tông phun để gia cố là rất cần thiết Chúng ta sử dụng neo bê tông cốt thép (BTCT) với nhiều ưu điểm nổi bật.
Cấu tạo đơn giản rẻ tiền, đảm bảo chất lượng neo trong nhiều loại đá có tính chất khác nhau
Độ bền cao vì neo được bảo vệ bởi bê tông phun
Neo liên kết với đất đá xung quanh thành lỗ khoan nên có tác dụng chịu cắt tốt
Neo làm việc khi vữa trong neo đạt cường độ
Chỉ cố định các lớp đất đá, mà không có tác dụng nén ép
Kết luận, nên chọn neo bê tông cốt thép và bê tông phun dày 10cm với f=5.5, sử dụng cốt thép loại AIII có đường kính ∅25 và vữa xi măng, cùng với lỗ khoan có đường kính 42mm.
TÍNH TOÁN CẤU TẠO NEO
6.2.1 Tính toán chiều dài neo
Tính toán chiều dài neo: l l 1 l 2 l 3 0.1 2.372 0.85 3.322 3.34( ) m
- l1 Chiều dài phần neo nhô trong hang đào (lấy l1 =0,1m)
Chiều dài l2 được xác định bằng chiều sâu của vùng phá hoại tính sơ bộ, cụ thể là l2 = k1.B0^0.860 x 0.2 = 2.372m Trong đó, B0 là nhịp hang đào với giá trị B0 = 11860 mm, và k1 là hệ số phụ thuộc vào độ kiên cố và độ nứt nẻ của đất đá, với k1 = 0.2.
Bảng 6-1:Xác đinh hệ số K 1
Hệ số kiến cố của đất đá f
Hệ số k1 mức độ nứt nẻ của đất đá nứt nẻ ít nứt nẻ nứt nẻ nhiều
- l3 Chiều dài phần ngàm neo với bê tông; xác định dựa trên điều kiện dính bám giữa thép với bê tông và được xác định theo công thức:
Cường độ cốt thép neo đạt 400 kg/cm² với đường kính cốt thép là 25mm Lực dính bám giữa bê tông và cốt thép được xác định là 25 kg/cm² Điều kiện cần thiết là chiều dài l phải lớn hơn hoặc bằng 0.5m.
6.2.2 Tính khoảng cách giữa các neo
Xác định theo giá trị nhỏ nhất của 3 điều kiện sau: a min( , a a a 1 2 , 3 ) 1 m
6.2.2.1 Theo điều kiện tạo vòm
Theo điều kiện tạo vòm (hình thành vòm áp lực).(a1)
- kB = 0.3 Hệ số phụ thuộc vào hình dạng hang đào và độ ổn định của đất đá Tra bảng hệ số kiên cố f=5.5>5
- c – Lực dính của đất đá trong vùng phá hoại Để tính toán sơ bộ có thể lấy: c?=3*5.5.5(T/m 2 )
- q= 1.5*2.372*2.5=8.895T/m 2 – Cường độ tính toán của áp lực địa tầng thẳng đứng Tùy thuộc vào f và B0 mà lựa chọn công thức tính
6.2.2.2 Theo điều kiện ổn định của khối đất đá giữa các neo
Theo điều kiện ổn định của đá giữa các neo (a2)
- c – Lực dính của đất đá trong vùng phá hoại Để tính toán sơ bộ có thể lấy: c?=3*5.5.5(T/m 2 )
- q= 1.5*2.372*2.5=8.895T/m 2 – Cường độ tính toán của áp lực địa tầng thẳng đứng Tùy thuộc vào f và B0 mà lựa chọn công thức tính
6.2.2.3 Theo khả năng chịu tải của neo
Theo khả năng chịu tải của neo 3
- Na Sức chịu tải của neo được xác định theo công thức:
Xác định theo nguyên lý: Ở trạng thái tới hạn trọng lượng khối đất đá xung quanh neo bằng khả năng chịu lực của neo
6.2.3 Kiểm tra điều kiện tụt neo
Kiểm tra điều kiện tụt neo là cần thiết để đảm bảo mối liên kết giữa vữa xi măng và đất đá xung quanh không bị ảnh hưởng bởi tải trọng.
Liên kết giữa vữa xi măng và khối đất đá xung quanh được đảm bảo khi thỏa mãn công thức:
- dc= 4.2cm Đường kính lỗ khoan
- c 25 kg cm / 2 Lực dính bám giữa vữa và vách hang;
Bảng 6-2: Hộ chiếu chống tạm
STT Chỉ tiêu Kí hiệu Đơn vị Gía trị
3 Chiều sâu vùng phá hoại l2 m 2.372
Chiều dài phần ngàm neo với bê tông l3 m 0.85
6 Tính theo điệu kiện tạo vòm a1 m 0.782
7 Tính theo điều kiện ổn định a2 m 1.462
8 Tính theo khả năng chịu tải neo a3 m 1.68
9 Sức chịu tải của neo Na T 16.681
10 Liên kế giữa vữa và khối đất đá Nk T 28.0245
TỔ CHỨC THI CÔNG VÀ LẬP BIỂU ĐỒ CHU KỲ ĐÀO
TÍNH TOÁN THỜI GIAN CHO 1 CHU KỲ ĐÀO
Nội dung chu kì đào được phân ra thành các công đoạn như sau:
- Công tác khoan nổ mìn
- Nạp thuốc nổ di chuyển máy móc về nơi an toàn, nổ mìn và thông gió
- Chống tạm vách hang đào
- Thời gian xúc bốc vận chuyển
- Thời gian thực hiện công tác phụ
7.1.1 Thời gian công tác chuẩn bị
Thời gian cho công tác đánh dấu gương khoan và chuẩn bị xe khoan lấy trung bình là : t 1 = 0,5 (h)
7.1.2 Thời gian công tác khoan nổ mìn
Thời gian cho công tác khoan lỗ mìn: t2
L = 367.1 m là tổng chiều dài các lỗ khoan
Q0 :năng suất thực tế của máy khoan trong Ca làm việc n số máy khoan
7.1.3 Thời gian nạp thuốc nổ, di chuyển máy móc về nơi an toàn, nổ mìn và thông gió
Di chuyển máy móc về nơi an toàn:
Thời gian cho công tác nạp thuốc:
Thời gian nổ mìn & thông gió :
Thời gian cho công tác kiểm tra đưa gương đào về trạng thái an toàn:
7.1.4 Thời gian xúc bốc, vận chuyển
S: diện tích tiết diện hầm S = 84.74 m 2
W: bước đào W=3,3 m k: hệ số tơi của đất đá f = 5.5 => k = 2
Pc :năng suất xúc bốc thực tế của tổ hợp Ôtô -máy xúc Px= 126 m 3 /h t * : thời gian cho công tác chuẩn bị và kết thúc, t * =0,5 h lấy t 7 =5.5(h)
7.1.5 Thời gian chống tạm vách hang đào
Thời gian cho công tác khoan neo: t8
Mỗi bước đào với chiều dài W = 3,3 m, chúng ta sẽ khoan 2 hàng neo so le Tổng số neo cần khoan cho mỗi bước đào là n x 2 + 16 = 46 neo Tổng chiều dài lỗ khoan neo cho một bước đào cũng được tính toán dựa trên số lượng neo cần thiết.
Tổng thời gian khoan neo là:
Thời gian lắp đặt neo:
Thời gian phun bê tông chống tạm t 10 = tcb+tph = 30 ph = 0,5h, chọn t 10 = 0,5 h tcb Thời gian chuẩn bị mặt để phun 10ph tph Thời gian phun bê tông
F=3,3x23.605 = 77.896 m 2 Diện tích phun cần phun bê tông hph=0,1m Chiều dày lớp bê tông phun r=0,69 Hệ số thoát ra của bê tông
Máy phun có năng suất kỹ thuật đạt 56 m³/h, với hệ số kc là 1,1 Hệ số xét đến phương pháp đào hang kt được xác định là 0,8, trong khi hệ số sử dụng thời gian ko là 1,25 Ngoài ra, cũng cần xem xét hệ số liên quan đến lượng bê tông rơi vãi.
7.1.6 Thời gian thực hiện công tác phụ
Thời gian cho công tác đưa thiết bị ra khỏi gương & lắp đặt đường ống t 11 = 0,5 h
Hình 7.1-1 Biểu đồ chu kì đào
