Hoạch định và xây dựng đường sắt cao tốc Shinkansen

Hoạch định và xây dựng đường sắt cao tốc Shinkansen

Hoạch định và xây dựng đường

sắt cao tốc Shinkansen

UMEDA Masashi

Phòng xây dựng đường sắt đệm từ thực nghiệm

Ban xây dựng đường sắt

Cơ quan xây dựng đường sắt và Kỹ thuật giao thông Nhật Bản

１． Vai trò của Cơ quan xây dựng đường sắt và Kỹ thuật giao thông Nhật

Bản

Vai trò của Cơ quan xây dựng đường sắt và

Kỹ thuật giao thông Nhật Bản

Cơ quan xây dựng đường sắt và Kỹ thuật giao thông Nhật Bản

là tổ chức duy nhất tại Nhật Bản tập hợp các chuyên gia kỹ thuật trên toàn quốc để đảm

nhiệm việc xây dựng đường sắt và thúc đẩy sự phát triển của mạng lưới đường sắt thông

qua việc xây dựng các tuyến đường sắt cao tốc hay các tuyến đường sắt đô thị với tư cách là

Cơ quan xây dựng đường sắt và Kỹ thuật giao thông Nhật Bản là tập thể những kỹ thuật viên nắm giữ nhiều

kỹ thuật bậc cao, có khả năng thực hiện từ việc hoạch định, khảo sát cho đến xây dựng đường sắt.

<Đặc điểm và vai trò>

〇 Tích lũy nhiều kỹ thuật đa dạng

Nắm giữ các bí quyết kỹ thuật đa dạng về khảo sát, hoạch định và xây dựng đường sắt cao tốc Shinkansen, đường sắt đô thị, đường sắt nối với sân bay, đường sắt một ray, các hệ thống giao thông mới.

Tích lũy nhiều kỹ thuật trong nhiều lĩnh vực như hệ thống an toàn chạy tàu, kỹ thuật thiết kế, thi công các công trình đường sắt(đường hầm dưới biển, đường hầm qua núi, đường hầm đào khoét, đường hầm NATM

đô thị, đường hầm đào lộ thiên, cầu PC, cầu thép, cầu cạn bê tông).

〇 Tích cực trao đổi hợp tác kỹ thuật với các nước

Hợp tác kỹ thuật với các nước với nhiều hình thức như tham gia các hội nghị quốc tế, trao đổi kỹ sư, tiếp nhận nghiên cứu sinh,… nhằm phát huy các kỹ thuật và kinh nghiệm phong phú.

[Nắm bắt tất cả các kỹ thuật xây dựng đường sắt như Shinkansen, đường

sắt đô thị]

Trên một đất nước ít đồng bằng như Nhật Bản, chúng tôi xây dựng các tuyến đường sắt với nhiều đòi hỏi cao về kỹ thuật như đường sắt cao tốc Shinkansen qua núi nối các đô thị lớn, đường sắt thi công trong môi trường chật hẹp tại các đô thị như Tokyo với mật độ dân cư dày đặc nổi tiếng trên thế giới

　 Chúng tôi đã thực hiện thành công rất nhiều công trình mang tầm cỡ thế giới như đường hầm Seikan qua eo biển dài nhât thế giới, đường hầm trên bộ qua núi dài nhất thế giới

○ Xây dựng đường sắt Shinkansen

　 Chúng tôi đã tiến hành xây dựng đường Shinkansen theo chỉ thị của chính phủ dựa trên luật pháp

　 Khi xây dựng, chúng tôi đã áp dụng các biện pháp kỹ thuật tiên tiến nhất, nhằm giảm giá thành xây dựng Hiện nay, cơ quan xây dựng đường sắt và Kỹ thuật giao thông Nhật Bản đang sở hữu các công trình đã xây dựng và cho JR là chủ thể quản lý thuê lại.

２． Cơ bản về đường sắt

Shinkansen hiện đại

Mạng lưới đường sắt Shinkansen

Tổng số Chiều dài tuyến đường

Hokuriku.Tsyukyo(Tsuruga~Nagoya)

Uetsu (Fuji~Nigata~Akita~Aomori)

Ou (Fukushima~Yamagata~Akita) Trung tâm (Tokyo~Osaka)

Sanin (Osaka~Matsue~Shimonoseki) Xuyên Tsyukoku (Okayama~Matsue) Shikoku (Osaka~Takamatsu~Oita)

Xuyên Shikoku (Okayama~Takamatsu~Koutsi) Đông Kyusyu (Fukuyama~Oita~Kogoshima) Xuyên Kyusyu (Oita~Kumamoto)

Đường Shinkansen hiện đại 340,8 km

MẠNG LƯỚI SHINKANSEN

◆ Nguyên tắc trong xây dựng đường sắt Shinkansen hiện đại ◆◆◆

・ Tôn trọng quyết định của JR – vốn đã được tư nhân hóa (có sự đồng ý của JR)

・ JR chỉ phải trả tiền thuê tối đa bằng lợi ích kinh tế, không phải trả tiền xây dựng (không tạo ra công ty đường sắt quốc gia thứ 2)

※ Lợi ích kinh tế là khoản chênh lệch về lợi nhuận khi có đường Shinkansen và khi không có đường Shinkansen)

・ Khởi công trên cơ sở có sự đồng ý của cơ quan hành chính địa phương về việc kinh doanh riêng biệt với các tuyến đường sắt hiện có và xác nhận về các điều kiện cơ bản như sự đồng ý của JR )

・ Tính toán về hiệu quả, chi phí (Thành lập uy ban đánh giá của chính phủ và đảng cầm quyền ) trước khi quyết định khởi công

・ Kinh phí xây dựng sẽ bao gồm ngân sách đầu tư nhà nước cùng lợi nhuận thu về từ các đường Shinkansen đã có và tiền của các cơ quan hành chính địa phương (bao gồm một phần tiền thuê)

◆ Cơ cấu nguồn vốn ◆◆◆

・ Đường sắt Shinkansen hiện đại được coi là một dịch vụ công cộng và được xây dựng bằng nguồn vốn từ ngân sách và chính quyền địa phương

・ Nguồn vốn xây dựng đường sắt Shinkansen Joetsu bao gồm 87% là vốn vay

※ Ngân sách = Ngân sách đầu tư nhà nước + nguồn thu do cho thuê các đường Sinkansen hiện có (72.4 tỉ yen/năm)

※※ Vốn từ cơ quan hành chính địa phương bằng ½ vốn ngân sách

ngân sách Chính quyền địa phương Vốn vay

Đường Shinkansen hiện đại

Đường Shinkansen Joetsu

Vốn ngân sách Chính quyền ĐP

３． Quy trình xây dựng đường

sắt Shinkansen hiện đại

Thủ tục xây dựng đường Shinkansen

Bộ trưởng Bộ đất đai hạ tầng và giao thông (Chỉ định cơ quan khảo sát và chỉ thị khảo sát)

Nộp báo cáo khảo sát

Bộ trưởng Bộ đất đai hạ tầng và giao thông (Chỉ định chủ thể kinh doanh)

（ Chỉ định chủ thể xây dựng ）

Bộ trưởng Bộ đất đai hạ tầng

và giao thông (Quyết định kế hoạch xây dựng)

Quy trình thủ tục xây dựng Shinkansen

Quy trình thi công đường sắt Shinkansen hiện đạiThuyết trình tại địa phương Trắc địa đường tâm Thảo luận thiết kế Thiết kế công trình

Khánh thành

Đóng cọc mốc công trình

Thương lượng, thu nhận mặt bằng

Đặt hàng

Thuyết trình công việc Thi công nền móng

Xây dựng đường ray

Xây dựng, lắp đặt máy móc, thiết bị điện

Kiểm tra hoàn công

(Cho thuê)

４． Những điểm lưu ý khi

thiết kế tuyến đường

Đường sắt Shinkansen nghĩa là

Tốc độ

Trong Luật xây dựng đường sắt Sinkansen toàn quốc (ban hành

năm 1970), đường sắt Shinkansen được định nghĩa là “Đường

sắt chủ chốt mà trên đó tàu có thể chạy với tốc độ trên 200km/h ở phần

lớn khu gian ”

Khổ ray

Quy định về tiêu chuẩn kỹ thuật đường sắt (phát hành năm 2002)

đã quy định rằng “khổ ray phải đảm bảo cho đoàn tàu chạy an toàn

và ổn định dựa trên cấu tạo toa tàu và tốc độ thiết kế tối đa ” Tiêu

chuẩn quốc tế 1435mm hiện đang được áp dụng nhằm vận hành tốc độ

cao

(Đường sắt trên thế giới sử dụng khổ ray này là phổ biến, gọi là “khổ

ray tiêu chuẩn” nhưng các tuyến đường sắt của Nhật Bản thường

sử dụng khổ ray hẹp 1,067mm)

Giới hạn xây dựng và giới hạn toa tàu đều được thiết kế cao hơn

so với các tuyến đường sắt cũ để thích ứng với vận chuyển khối lượng lớn

Để đáp ứng yêu cầu của vận hành tốc độ cao, chính phủ đã phê duyêt một

luật đặc biệt về hoạt động đường sắt gọi là [Luật đặc biệt xử phạt các hành

vi xâm phạm an toàn chạy tàu Shinkansen] năm 1964, trong đó xử phạt các

hành vi như xâm phạm chỉ giới của đường sắt Shinkansen.

Như vậy, về mặt luật pháp cũng có những quy định khác so với các

tuyến đường sắt truyền thống.

Thiết bị.toa tàu

i h

ạn x

ây dựn

g c ủa

đu ờn

g S hin ka

nsen

So sánh giới hạn của hai loại đường sắt

Chú ý: Giới hạn toa tàu của đường sắt truyền thống là giới hạn thu nhỏ loại một

Chiều dài tuyến đường ５１５ ５５４ ４９７※1

設計最高速度（ km/h） ２００ ２５０ ２６０ ２６０ ２６０ ２６０ ３００ ３００ 最小曲線半〇（ m） ２，５００ ４，０００ ４，０００ ４，０００ ４，０００ ４，０００ ４，０００ ７，０００

Hokuriku (Takasaki- Nagano)

Kyusyu (Shinyatsushiro -Kagoshima)

TGV (Pháp) Tuyến đông nam

ICE (Đức)

Nguyên tắc lựa chọn tuyến đường ShinkansenNhà ga

○ Nguyên tắc cơ bản 〇設置都市の 〇〇の〇展性 、在〇線を含めた 他交通機〇との整合性

等〇合的な見地から〇設置による需要の〇加および誘〇〇果を推定 して位置を決定する。

• Quyết định vị trí xây dựng nhà ga dựa trên đánh giá về hiệu quả đi kèm và sự gia

tăng nhu cầu khi xây dựng nhà ga dựa trên quan điểm tổng hợp về khả năng phát triển trong tương lai của đô thị, sự kết hợp hài hòa với các phương tiện giao thông khác như đường sắt truyền thống

○ Tiêu chuẩn vị trí

の他の線〇での重要な位置を占め、新幹線〇の設置に伴い誘〇旅客 需要が見〇まれ、誘〇による〇入〇が相〇見〇めること。

Đoạn trung gian

• Khoảng cách giữa các ga không được quá nhỏ, quá lớn ( Tốc độ tối đa 200km/h trên

20 km, tốc độ tối đa 250 km/h trên 30 km )

(a) Khu đô thị • Ở khu đô thị có nhiều vật cản trở và khó khăn trong việc giải phóng mặt bằng Cần nhiều

cuộc thương lượng về thiết kế với nhiều vấn đề phức tạp Vì vậy cần lưu ý các điểm sau.

• Cần hướng tới sự kết hợp hài hòa với kinh doanh phát triển đô thị và đường bộ đô thị đã qui hoạch

• Phát huy có hiệu quả nhất các công trình công cộng như đường sắt, đường bộ, sông ngòi Đặc biệt phát huy có hiệu quả nền đường sắt của tuyến đường truyền thống, chọn tuyến đường song song kề cận sẽ có hiệu quả lớn trong việc giảm thời gian thi công và giảm chi phí xây dựng

〇河川、水路、沼地および〇地〇は支障物件が少ないが、地質上十分留意す る。 軟弱地盤〇策とル〇ト迂回の〇〇比較は十分に行う。

(b) Khu đồng

bằng • Đồng bằng là khu vực tương đối dễ dàng trong việc “Chọn tuyến đường thẳng” để

vận hành tốc độ cao, đặc điểm nổi bật của Shinkansen Tuy nhiên, khi lựa chọn cần lưu ý kỹ các điểm sau

• Phải hết sức tránh việc tách biệt các khu phố , nghĩa trang, đền chùa miếu mạo, di tích văn hoá, nhà trường, bệnh viện,… Vì vậy, cần sử dụng đường vòng lớn, độ dốc thấp không cản trở đến việc vận hành tốc độ cao.

• Nơi sông suối, kênh ngòi, ao hồ và đầm lầy có ít vật cản nhưng cần chú ý kỹ về nền

đất Cần tiến hành so sánh kỹ tính kinh tế giữa xây dựng đường tránh và giải pháp gia cố nền móng.

(c) Khu miền

núi • Ở miền núi, lựa chọn xây dựng đường hầm là vấn đề chủ yếu Cần quyết định tuyến

đường lý tưởng nhất dựa trên quy trình thi công, chi phí xây dựng, chất đất và hình dạng đường.

• Xét về hình dạng, đường hầm nên là đường thẳng, cần hết sức tránh độ nghiêng

Độ dốc phải trên 3/1000 để nước có thể chảy tự nhiên

• Tiến hành khảo sát địa chất, so sánh việc có hay không đứt đoạn địa chất, mạch

nước ngầm và độ mềm cứng của đá để quyết định tuyến đường dễ thi công

• Việc thi công đường hầm ảnh hưởng lớn đến tiến độ hoàn thành của toàn tuyến

đường nên cần xem xét kỹ thời điểm khởi công và việc phân chia công việc

• Phải tránh chọn xây dựng đường hầm nơi có trượt đất, có áp lực đất hay có vấn đề

về phòng cháy chữa cháy, nhưng trong trường hợp bất khả kháng, phải khảo sát kỹ

và thực hiện phòng chống tai nạn

Bản đồ sơ lược tuyến đường sắt

Shinkansen Hokuriku

５． Công trình xây dựng trên

đường sắt Shinkansen

★Cầu cạn khung cứng ★Cầu dầm

Các công trình xây dựng tạo nên

Shinkansen (kết cấu lộ thiên)

Geotextile Gabions

Tường bê tông (Bê tông đúc tại chỗ)

Nền đất

★Phương pháp thi công đất gia tải

★khoét lõm

Cầu đường sắt bằng bê tông (Cầu dây văng xiên PC đầu tiên của đường Shinkansen)

Các công trình xây dựng tạo nên Shinkansen

Các công trình xây dựng tạo nên Shinkansen

(Đường hầm)

Các đường hầm dài nhất thế giới (tháng 10 năm 2004)

Đường rải đá balat Đường tà vẹt bê tông

• Đường tà vẹt bê tông không sử dụng đá balat nên ít xảy ra cong vênh đường ray,

đảm bảo an toàn chạy tàu và tiết kiệm công bảo dưỡng

• Đường tà vẹt bê tông có thể tạo ra mặt ray với độ chính xác cao nhờ tàvẹt có thể

vi chỉnh được

• Đường tà vẹt bê tông cho phép thi công với năng suất cao, tốc độ nhanh

Đường ray Chân ray

Tầng chèn Tấm bê tông đường ray

Mấu

Các công trình xây dựng tạo nên Shinkansen

Các công trình xây dựng tạo nên Shinkansen

(Đường hầm)

Các công trình xây dựng tạo nên Shinkansen

Các công trình xây dựng tạo nên Shinkansen

(đường tà vẹt bê tông)

Đường tà vẹt bê tông hình khung

khu vực lộ thiên Đường tà vẹt bê tông hình khung trong đường hầm

Ví dụ về xây dựng nhà ga

（ Ga Karuizawa – Tuyến Hokuriku ）

Ga Hachinohe

Thiết kế theo hình tượng biển, bến tàu và chim mòng biển

Ga Hachinohe

Sân ga rộng rãi thoáng đãng

Thiết bị điện (Dây tải điện ở ngoài trời)

６． Biện pháp môi trường của đường sắt Shinkansen

新 幹 線 と 環 境 の 調 和

種別 地域〇分 〇音 1) Chấn động 2)

Ⅰ - Khu vực chủ yếu là khu dân cư

７０dB

Ⅱ - Khu vực đảm bảo cuộc sống bình

thường, không phải loại I ７５dB

７０dB

２． Biện pháp giảm thiểu tiếng ổn

Hài hòa giữa môi trường và đường sắt Shinkansen

Tiêu chuẩn môi trường của đường Shinkansen (Thông báo 1) và báo cáo 2) của cục môi trường)

1)

(1) Toa tàu – Giảm trọng lượng, kéo dài phần che bánh xe, giảm số lượng giá tiếp điện, thu nhỏ, cải tiến giá tiếp điện, làm vỏ bọc cho giá tiếp điện, thiết bị phát hiện trơn trượt và làm sạch bề mặt (2) Đường điện – Dây cáp treo hỗn hợp, giảm khoảng cách dây treo

(3) Đường ray – Dài hóa đường ray, nặng hóa đường ray, mài sạch đường ray, đệm đá ballast, tấm bê tông chống rung, tà vẹt đàn hồi, đá ballast giảm thanh

(4) Công trình – dầm thép chống ồn, gắn vật liệu chống rung, dầm hóa SRC, không sử dụng dầm thép

(5) Tường chống ồn – Tường chống ồn trực tiếp, Tường chống ồn kiểu L ngược, vật liệu hấp thụ

âm, tường chống ồn kiểu giao thoa

3 ． Biện pháp giảm thiểu chấn động

(1) Toa tàu – Giảm trọng lượng

(2) Công trình – Tăng độ cứng của dầm-xà, tăng trọng lượng vật liệu

(3) Nền móng – Tường cách ly bê tông, tường cách ly Uretan, thay đổi hình dạng rãnh trống, cải tạo nền móng

Hài hòa với môi trường (Tường chống ồn)

逆Ｌタイプ防音壁

標準タイプ防音壁 Chống ồn kiểu tiêu chuẩn

Chống ồn kiểu chữ L ngược

吸音材

７． Hiệu quả xây dựng đường

sắt Shinkansen

Hiệu quả xây dựng đường sắt Shinkansen

Shinkansen với khả năng vận chuyển nhanh, an

toàn, chắc chắn vượt trội và tính thân thiện với môi

trường đã đóng góp vào việc kích thích sự phát

triển của khu vực

Đặc điểm

(1) Vận chuyển nhanh => Giảm rất nhiều thời

gian vận chuyển

Tốc độ vận hành tối đa hiện nay (ngoại trừ

đường Shinkansen Sanyo) là 300km/h (gấp

2 lần đường sắt truyền thống)

(2) Tính an toàn => Từ khi khánh thành đường

Shinkansen Tokkaido, [tai nạn chết

người là 0]

(năm 1995, tại ga Misima có tai nạn chết người

do nhảy tàu)

(3) Tính chắc chắn => Vượt trội so với ô tô và

máy bay về vận hành đúng giờ

(4) Đặc tính môi trường => Hiệu suất năng

lượng cao, thải ít khí CO2, nguyên nhân gây ra

hiện tượng ấm lên của trái đất

Hiệu quả

(1) Hiệu ứng lan tỏa về kinh tế => Hiệu ứng khi xây dựngCác doanh nghiệp mở rộng sản xuất: tập trung vào các doanh nghiệp xây dựng, chế tạo xe máy Kích thích nền kinh tế nhờ vào việc trang bị hạ tầng tại khu vực quanh nhà ga

=> Hiệu ứng sau khi khánh thànhGia tăng dân số, văn phòng … Tăng mức tiêu thụ, mức thuế

Gia tăng số người sử dụng đường sắt nhờ

xây dựng đường Shinkansen

Hokuriku Shinkasen (Takazaki~Nagano) Số người sử dụng trung bình 1 ngày (người/ngày)

3/2000)

Năm thứ 3 sau khi khánh thành (4/2000~

3/2001)

Năm thứ 4 sau khi khánh thành (4/2001~

3/2002)

Năm thứ 5 sau khi khánh thành (4/2002~

3/2003)

Năm thứ 6 sau khi khánh thành (4/2003~

3/2004)

Năm thứ 7 sau khi khánh thành (4/2004~ 9/2005)

※Sô liệu về trước và năm thứ nhất sau khi khánh thành lấy từ [Tin tức JR Đông Nhật Bản]

※Sô liệu của các năm thứ 2-6 lấy từ [Đường sắt nhìn từ các con số 2005], số liệu của năm thứ 7 lấy từ [Điều tra thông kê đường sắt của Bộ đất đai hạ tầng và giao thông Nhật bản]

Tohoku Shinkasen (Morioka~Hachinohe)

Số người sử dụng trung bình 1 ngày (người/ngày)

11/2004)

Năm thứ 3 sau khi khánh thành (12/2004~

11/2005)

Từ [Tin tức JR Đông Nhật Bản]

Kyusyu Shinkasen (Sinyatsushiro~Kagosima)

Số người sử dụng trung bình 1 ngày (người/ngày)

Trước khi khánh thành (13/3/2003~

Năm thứ 1 sau khi khánh thành (13/3/2004~

Năm thứ 2 sau khi khánh thành (13/3/2005~

Từ [Tin tức JR Kyusyu]