Bài giảng môn học Công trình ngầm - PGS.TS. Nghiêm Hữu Hạnh

Bài giảng môn học Công trình ngầm cung cấp cho người học các kiến thức: Khái quát về công trình ngầm, tính toán ổn định công trình ngầm, một số phương pháp pháp thi công công trình ngầm, quan trắc công trình ngầm. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng môn học Công trình ngầm - PGS.TS. Nghiêm Hữu HạnhBỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNTBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢIBỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬTBÀI GIẢNG MÔN HỌCCÔNG TRÌNH NGẦMBiên soạn: PGS.TS. Nghiêm Hữu HạnhHÀ NỘI 20121MỤC LỤCMục1.11.21.32.12.22.33.13.24.14.2Chương 1Khái quát về công trình ngầmGiới thiệu chungSơ lược về lịch sử xây dựng công trình ngầmMột số khái niệmChương 2Tính toán ổn định công trình ngầmCông tác khảo sát dự ánỔn định của công trình ngầm đào bằng phương pháp đào mởỔn đinh của công trình ngầm đào bằng phương pháp đào kínChương 3Một số phương pháp pháp thi công công trình ngầmThi công công trình ngầm theo phương pháp đào mởThi công công trình ngầm theo phương pháp đào kínChương 4Quan trắc công trình ngầmQuan trắc hố đào và công trình lân cậnQuan trắc đánh giá và đo đạc đường hầmTài liệu tham khảoTrang333112424396682821151441441511672Chương 1Khái quát về công trình ngầm1.1 Giới thiệu chungCông trình ngầm là công trình nằm trong lòng đất.Theo mục đích sử dụng, có thể phân chia như sau:Công trình ngầm giao thông: hầm đường sắt, hầm đường ô tô xuyên núi,hầm cho người đi bộ, tầu điện ngầm, hầm vượt sông.Công trình thủy lợi ngầm: hầm công trình thủy điện, hầm dẫn nước tướitiêu, hầm cấp thoát nước, hầm đường thủyCông trình ngầm đô thị: hầm giao thông đô thị (hầm ở nút giao thông, hầmcho người đi bộ, hầm tầu điện ngầm…) hầm cấp thoát nước, hầm cáp thông tin,năng lượng (collector), gara ngẩm, hầm nhà dân dụng, hầm nhà xưởng, garangầm, các công trình công công (cửa hàng, nhà hát, phố ngầm…)Công trình ngầm khai khoáng: hầm chuẩn bị, hầm vận tải, hầm khai thác,hầm thong gió…Công trình đặc biệt: Hầm chứa máy bay, tầu thuyền, kho tàng, nhà máy…Theo kích thước, công trình ngầm có thể được chia ra thành:Công trình ngầm tiết diện nhỏ: bề ngang sử dụng l < 4m,Công trình ngầm tiết diện trung bình: bề ngang sử dụng 4m < l 10mTheo phương pháp thi công có thể chia ra:Công trình ngầm thi công theo phương pháp đào mở,Công trình ngầm thi công theo phương pháp đào kínCông trình ngầm thi công theo phương pháp hạ chìm.1.2 Sơ lược về lịch sử xây dựng công trình ngầmTừ lâu, trước công nguyên, ở Babilon, Ai cập, Hy Lạp, La Mã các côngtrình ngầm đã được khai đào với mục đích khai khoáng, xây lăng mộ, nhà thờ,cấp nước, giao thông. Một số công trình còn giữ nguyên được cho đến ngày nay.3Công trình ngầm được coi là lâu đời nhất trên thế giới là đường hầm xuyên quasông Eupharate ở thành phố Babilon được xây dựng vào khoảng năm 2150 trướcCông Nguyên. Vào những năm 700 trước Công Nguyên, một đường hầm dẫnnước đã được xây dựng ở đảo Samosaite, HyLạp. Hầu hết các hầm cổ xưa đượcxây dựng trong nền đá cứng, có dạng vòm giống như các hang động tự nhiên,không cần vỏ chống. Thi công hầm bằng công cụ thô sơ như choòng, xà beng vàphương pháp nhiệt đơn giản: đốt nóng gương hầm, sau đó làm lạnh bằng nước.Vào cuối thời kỳ Trung Cổ, việc mở rộng giao thương đã thúc đẩy pháttriển các đường hầm giao thông. Hầm đường thủy đầu tiên trên thế giới dài 160mđược xây dựng tại Pháp từ năm 1679 đến năm1681. Sự xuất hiện của đường sắtđã thúc đẩy phát triển hầm đường sắt, những hầm đường sắt đầu tiên dài 1190mđược xây dựng trong những năm 1826- 1830 trên tuyến đường Liverpool –Manchester ở Anh. Cùng thời gian này người ta cũng đã xây dựng các hầmđường sắt ở Pháp và các nước Châu Âu khác. Công nghệ khai đào thời kỳ nàychủ yếu là khoan tay và thuốc nổ đen. Việc phát minh ra thuốc nổ Dinamite(1866) cùng với áp dụng máy khoan đập xoay đã tạo nên bước ngoặt trong xâydựng công trình ngầm như xây dựng các đường hầm xuyên qua dãy Alpe nốiPháp, Ý và Thụy Sỹ. Trước chiến tranh thế giới lần thứ nhất, người ta đã xâydựng được 26 đường hầm giao thông có chiều dài lớn hơn 5km, trong đó có hầmdài nhất thế giới là hầm Sinplon, dài 19780m. Vật liệu vỏ hầm chủ yếu là đá hộcvữa vôi hoặc vữa xi măng. Mãi đến những năm 70 của thế kỷ 20 bê tông mới trởthành vật liệu chủ yếu trong xây dựng công trình ngầm.Sau chiến tranh thế giới lần thứ nhất, nhịp độ xây dựng hầm giảm đi vì hệthống đường sắt đã tương đối hoàn chỉnh ở các nước châu Âu.Cùng với hầm xuyên núi, hầm dưới nước cũng được xây dựng với mụcđích giao thông đường sắt và đường bộ. Hầm dưới nước được xây dựng băngphương pháp khiên đào kết hợp với khí nén có vỏ hầm là các tấm lắp ghép bằnggang đúc sẵn (vì chống chu bin). Khiên hầm được sử dụng lần đầu tiên vào năm1825 trong xây dựng đường hầm qua sông Thames ở Anh. Chỉ riêng ở NewYork đã có 19 hầm lớn dưới nước. Hầm dưới nước trên tuyến đường sắt đi dướivịnh Simonosec, Nhật Bản (1936-1941) dài 6330m. Những năm gần đây, ngườita đã xây dựng những đường hầm dưới nước xuyên biển dài kỷ lục, như hầm qua4vịnh Suga Nhật Bản dài 36,2km, hàm qua eo biển Manche nối Anh và Pháp dàigần 40km.Một phương pháp được sử dụng để thi công hầm dưới nước là phươngpháp hạ chìm đoạn hầm đã được đúc sãn ...