Nghiên cứu các giải pháp kiểm soát kỹ thuật để hạn chế rủi ro và sự cố trong xây dựng công trình ngầm ở thành phố hồ chí minh theo công nghệ kích đẩy luận văn thạc sĩ xây dựng cầu hầm

Do đó việc nghiên cứu lựa chọn giải pháp kiểm soát kỹ thuật để hạn chế rủi ro và sự cố trong xây dựng công trình ngầm theo công nghệ kích đẩy là một vấn đề cấp thiết và mang lại lợi ích

_

NGUYỄN THANH NGHỊ

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT KỸ THUẬT

ĐỂ HẠN CHẾ RỦI RO VÀ SỰ CỐ TRONG XÂY DỰNG

HÀ NỘI – 2014

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới Thầy hướng dẫn

là PGS TS Bùi Đức Chính, đã hết sức tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên

thường xuyên, tạo điều kiện thuận lợi và có nhiều chỉ dẫn khoa học có giá trị cao cho nội dung nghiên cứu của luận văn

Tác giả chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, động viên của quý Thầy, Cô công tác tại Bộ môn Cầu hầm, Trường Đại học Giao thông vận tải

Xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, động viên giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi của Ban Lãnh đạo Trường, Lãnh đạo các Khoa, Viện, Phòng, Ban, và các bạn đồng nghiệp trong quá trình thực hiện luận văn này

Tôi cũng không gửi lới cản ơn đến mọi người trong gia đình đã hỗ trợ, tạo động lực giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiên luận văn

Do nhận thức chuyên môn về lĩnh vực nghiên cứu còn chưa sâu sắc, do còn thiếu kinh nghiệm trong nghiên cứu khoa học, luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Tác giả mong nhận được ý kiến đóng góp, xây dựng từ phía quý Thầy, Cô, các chuyên gia và các bạn đồng nghiệp để nội dung của luận văn được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Học viên

Nguyễn Thanh Nghị

PHẦN MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Công nghiệp hóa, hiện đại hóa là quá trình chuyển đổi căn bản và toàn diện nền sản xuất xã hội từ sử dụng lao động thủ là chính với năng suất, chất lượng và hiệu quả thấp, sang sử dụng lao động được đào tạo ngày càng nhiều hơn cho năng suất chất lượng và hiệu quả cao hơn dựa trên phương pháp sản xuất công nghiệp, vận dụng những thành tựu mới của khoa học công nghệ tiên tiến Công nghiệp hóa, hiện đại hóa cũng là quá trình chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng tăng nhanh các ngành sản xuất có hàm lượng khoa học công nghệ cao, giá trị gia tăng cao Do vậy việc áp dụng công nghệ mới là một nhu cầu tất yếu của quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa

Trong thời gian khoảng 15 năm lại đây các thành phố Việt nam đã thể hiện sự tăng trưởng đáng kể về mọi mặt Nhưng cũng qua đó bộc lộ sự hạn chế của hạ tầng cơ sở

Ùn tắc giao thông, tiếng ồn, bụi, khí thải độc hại đều vượt quá ngưỡng cho phép Lụt lội khi có mưa kèm theo ứ đọng của nước thải không xử lý hết là mối nguy không chỉ đối với giao thông, đi lại mà còn là nguồn gây dịch bệnh đối với con người, đồng thời cũng thể hiện sự không hợp lý của hệ thống cống thoát nước thải Các hệ thống cáp điện, viễn thông trên mặt đất vừa không an toàn trong sử dụng, vừa làm mất mỹ quan của các thành phố Các hệ thống cống, ống dẫn không được quy hoạch trước thận trọng đã luôn gây ra các hiện tượng đào bới thiếu nguyên tắc, nhiều khi phá hoại

cả hệ thống đường hiện tại

Phát triển hạ tầng cơ sở của nước ta, đặc biệt trong các thành phố, đã đến lúc cần phải quan tâm nhiều hơn nữa đến hệ thống công trình ngầm

Ở Việt Nam hiện nay, nhiều hệ thống công trình ngầm thành phố đã được chú ý phát triển, xây dựng đặc biệt ở thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh, nhằm giải quyết dần những bất cập về giao thông, thoát thải nước, cải tạo cảnh quan và môi trường đô thị

Việc thi công các công trình ngầm còn hạn chế do nhiều nguyên nhân như diện tích thi công chật hẹp, quy hoạch chưa đồng bộ, công nghệ thi công còn nhiều hạn

chế,…Các thành phố ở Việt Nam nói chung và ở Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng việc phát triển các công trình ngầm là một điều cấp thiết hiện nay khi mà không gian sống trên mặt đất ngày càng bị thu hẹp

Công tác thi công các công trình ngầm hiện nay ở Thành phố Hồ Chí Minh chủ yếu sử dụng phương pháp đào hở Ưu điểm của phương pháp này là vốn đầu tư ít nhưng nhược điểm thì lại rất nhiều như cần phải có diện thi công lớn để triển khai máy móc trong khi diện thi công ở Thành phố Hồ Chí Minh thì không có nhiều, vấn

đề nữa là ô nhiễm môi trường, ô nhiễm tiếng ồn, sụt lỡ, tai nạn ảnh hưởng tới các công trình xung quanh, ảnh hưởng tới giao thông đi lại Mặt khác hệ thống kỹ thuật

hạ tầng ở Thành phố Hồ Chí Minh cũng đã xuống cấp nghiêm trọng ảnh hưởng không nhỏ tới đời sống nhân dân như việc mỗi khi mùa mưa tới là Thành phố Hồ Chí Minh lại ngập trong biển nước Việc tu sửa hệ thống hạ tầng kỹ thuật là một điều rất khó khăn trong tình trạng của Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay vì chúng ta không thể đào xuống được Bên cạnh đó việc hạ ngầm các đường dây điện, dây cáp ngầm để tạo cảnh quan cho đô thị cũng mang tính cấp thiết

Việc áp dụng nghiên cứu ứng dụng biện pháp thi công kích đẩy ống ngầm là một điều cần thiết để giải quyết những vấn đề cấp thiết tại Thành phố Hồ Chí Minh và phù hợp với chủ trương của Nhà nước, Bộ Giao thông vận tải, Bộ xây dựng

Tuy nhiên cho đến nay, quá trình thi công các hệ thống công trình ngầm đã gây không ít các sự cố ở mức độ khác nhau, làm thiệt hại nhiều của cải vật chất và cả tính mạng con người Rủi ro là những sự cố không mong muốn là khó tránh khỏi tuyệt đối trong xây dựng công trình ngầm Song nếu ý thức hết tác hại có thể xảy ra, chú ý trong mọi khâu công tác, từ quy hoạch, khảo sát, thiết kế, thi công đến khai thác vận hành sẽ có thể hạn chế rủi ro đến mức tối thiểu

Vì vậy cần phải có những nghiên cứu về kiểm soát kỹ thuật để tránh xảy ra những rủi ro, sự cố hoặc xử lý sự cố khi có các sự cố không mong muốn đó xảy ra Nó sẽ làm tăng năng suất thi công, giảm giá thành xây dựng cũng như nhanh chóng đưa công trình vào khai thác, sử dụng

Do đó việc nghiên cứu lựa chọn giải pháp kiểm soát kỹ thuật để hạn chế rủi ro và

sự cố trong xây dựng công trình ngầm theo công nghệ kích đẩy là một vấn đề cấp thiết và mang lại lợi ích to lớn

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu các giải pháp kiểm soát kỹ thuật để hạn chế rủi ro và sự cố trong xây dựng công trình ngầm theo công nghệ kích đẩy

Phương pháp nghiên cứu

Trên cơ sở nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước về các giải pháp kiểm soát

kỹ thuật để hạn chế rủi ro và sự cố, kết hợp với các điều kiện cụ thể ở Thành phố Hồ Chí Minh để đề xuất các giải pháp kiểm soát kỹ thuật hiệu quả nhằm hạn chế rủi ro

và sự cố khi xây dựng các công trình ngầm ở Thành phố Hồ Chí Minh theo công nghệ kích đẩy

Phạm vi nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu của đề tài, dự kiến nghiên cứu các vấn đề sau:

 Tổng quan về công nghệ kích đẩy được sử dụng trên thế giới và ở Việt Nam

 Phân tích về các rủi ro và sự cố có thể gặp phải trong quá trình thi công kích đẩy

 Đề xuất các giải pháp kiểm soát kỹ thuật hiệu quả để hạn chế rủi ro và sự cố khi xây dựng công trình ngầm ở Thành phố Hồ Chí Minh theo công nghệ kích đẩy

Kết cấu của luận văn

Gồm phần mở đầu, 3 chương và phần kết luận kiến nghị với nội dung chi tiết như sau:

Phần mở đầu

Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Chương 2: Kiểm soát kỹ thuật để hạn chế rủi ro và sự cố trong xây dựng công trình ngầm theo công nghệ kích đẩy

Chương 3: Nghiên cứu lựa chọn và kiến nghị các giải pháp kiểm soát kỹ thuật hiệu quả hạn chế rủi ro và sự cố trong thi công kích đẩy ở thành phố Hồ Chí Minh

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về rủi ro và sự cố trong xây dựng công trình ngầm

1.1.1 Tổng quan về rủi ro

1.1.1.1 Khái niệm về rủi ro

Rủi ro là một khái niệm được sử dụng khá phổ biến và được sử dụng thay thế cho nhau với các từ như cơ hội, khả năng và xác suất để chỉ ra rằng chúng ta không chắc chắn về tình trạng của mục đích vấn đề

Rủi ro là những thiệt hại, mất mát, nguy hiểm hoặc các yếu tố liên quan đến nguy hiểm, khó khăn hoặc điều không chắc chắn có thể xảy ra cho con người Rủi ro dự án

là tổng hợp những yếu tố ngẫu nhiên có thể đo lường xác suất không đạt được mục tiêu của dự án, là những bất trắc gây nên mất mát, thiệt hại

Rủi ro có thể hoặc đưa lại các cơ hội mới trong quá trình đầu tư, kinh doanh hoặc dẫn đến các mất mát, thiệt hại, tổn thất, và các yếu tố này có thể xác định được Tuy nhiên căn cứ vào thực trạng những dự án xây dựng công trình ngầm hiện chỉ đề cập đến các rủi ro mang lại thiệt hại hoặc những tác động bất lợi với dự án Tiếp cận theo quan điểm này, rủi ro chỉ phát sinh khi có một sự không chắc chắn về mất mát có thể xảy ra Khi có sự không chắc chắn về kết quả, tức là có rủi ro trong hoạt động Rủi ro

là những thiệt hại, mất mát hoặc các yếu tố có liên quan đến nguy hiểm, khó khăn, tổn thất hoặc điều không chắc chắn có thể xảy ra cho con người hoặc kết quả hoạt động của con người

Rủi ro của dự án mang tính chất tổng hợp các yếu tố ngẫu nhiên có thể đo lường xác suất không đạt mục tiêu của dự án, là những yếu tố gây nên mất mát thiệt hại Xây dựng công trình nói chung và xây dựng công trình ngầm nói riêng là một lĩnh vực phức tạp, nó phải sử dụng tới nhiều nguồn lực của xã hội vì bị ảnh hưởng bởi sự không ổn định của môi trường xung quanh như những yêu cầu về pháp luật, sự biến động của giá cả, các yếu tố đầu vào, các vấn đề liên quan đến quy hoạch và sử dụng đất đai, các vấn đề giải phóng mặt bằng, môi trường cấp phép, tuyển dụng lao động,

sự thay đổi của công nghệ và trình độ quản lý điều hành, và tính an toàn trong xây dựng…, do đó nó có nhiều rủi ro

1.1.1.2 Quản lý rủi ro dự án

Quản lý rủi ro dự án thường được hiểu là việc nhận dạng, đo lường mức độ rủi ro, trên cơ sở đó lựa chọn, triển khai và quản lý các hoạt động nhằm khắc phục rủi ro trong suốt vòng đời dự án Quản lý rủi ro là một quá trình bao gồm nhiều nội dung,

từ việc xác định rủi ro đến phân tích đánh giá rủi ro và đề ra những giải pháp, chương trình để quản lý rủi ro

Hệ thống nhằm mục đích phát hiện, đánh giá định lượng mức độ rủi ro hoặc các sự

cố tiềm tàng có thể xảy ra, lựa chọn và thực hiện các biện pháp cần thiết nhằm giảm nhẹ hoặc kiểm soát rủi ro khi chúng xảy ra theo hướng có lợi nhất

Trong thi công công trình ngầm ngày nay, bên cạnh tính linh hoạt của thiết kế, thi công công trình thì hệ thống quản lý rủi ro được xem là yếu tố quan trọng để hướng tới công trình xây dựng đảm bảo chất lượng và hiệu quả kinh tế

Một nguyên tắc cơ bản để kiểm soát ổn định bề mặt, hạn chế đến mức thấp nhất hiện tượng lún là phát triển các công nghệ kỹ thuật đặc biệt Tuy nhiên, để việc áp dụng các kỹ thuật này đạt được mục tiêu đề ra, cần áp dụng hệ thống quản lý quá trình đào hầm và dựa trên các nguyên tắc cơ bản của kế hoạch quản lý rủi ro

Kế hoạch quản lý rủi ro là một phần quan trọng của hệ thống quản lý quá trình thi công công trình ngầm, bao gồm những bước chính sau:

 Nhận dạng rủi ro

 Lượng hóa rủi ro

Các biện pháp chủ yếu cho các rủi ro đã được nhận dạng (các biện pháp giảm thiểu rủi ro, bao gồm việc lựa chọn biện pháp thiết kế, thi công đúng)

 Đánh giá các rủi ro ngoài dự tính

 Đề xuất trước các phương án để giảm thiểu rủi ro ngoài dự tính

Để kiểm soát rủi ro nói chung và kiểm soát lún bề mặt nói riêng trong thi công công trình ngầm đô thị, cần phải tiến hành và xác định các nội dung quan trọng cần được thực hiện đầy đủ, nghiêm túc để kiểm soát lún bề mặt trong thi công ngầm trong đô thị bằng tổ hợp máy đào TBM

 Thăm dò, khảo sát điều kiện địa chất khu vực thi công ngầm đầy đủ, chính xác

 Tìm hiểu các nguyên nhân gây lún bề mặt khi thi công ngầm bằng tổ hợp máy đào TBM

 Áp dụng các phương pháp để dự đoán lún bề mặt xảy ra khi thi công ngầm

 Áp dụng các biện pháp thi công nhằm giảm hiện tượng lún bề mặt

 Thường xuyên tiến hành quản lý và quan trắc để đánh giá lún bề mặt trong suốt quá trình thực hiện dự án

Theo kinh nghiệm và thực tế của các nước đi trước chúng ta cho thấy có thể giảm thiểu nguy cơ rủi ro và ảnh hưởng của rủi ro bằng cách thiết lập và duy trì một hệ thống quản lý rủi ro trong quá trình quản lý dự án Điều quan trọng là phải thấy được các rủi ro tiềm ẩn và từ đó sớm tiến hành các hoạt động đối phó với các nguy cơ một cách có hiệu quả

Sự thành công của một công trình phụ thuộc vào nhiều yếu tố khách quan và chủ quan Có nhiều yếu tố dẫn đến những sự cố và rủi ro cho dự án Những yếu tố khách quan ví dụ như điều kiện khí tượng thủy văn, điều kiện tự nhiên phức tạp, bão, lũ lụt… Các yếu tố chủ quan là do con người, ví dụ như điều tra đo đạc thiếu chính xác, thiết kế tính toán không chính xác, không đầy đủ, thi công chất lượng không đảm bảo, kỹ thuật thi công không an toàn Đúng trước những nguy cơ do các yếu tố này gây ra thì các nhà quản lý dự án phải làm gì để giảm thiểu đến mức tối đa những thiệt hại đồng thời dự đoán và ngăn chặn các rủi ro tiếp theo có thể xảy đến với dự án Đây

là vấn đề vẫn luôn được quan tâm, nhưng cho đến nay chưa thể có câu trả lời chính xác và biện pháp triệt để Vì vậy cần có những nghiên cứu và trải nghiệm để đưa ra các giải pháp khắc phục và hướng tới hoàn thiện

1.1.2 Tổng quan về sự cố

1.1.2.1 Khái niệm về sự cố

Theo định nghĩa khoản 29 điều 3 của Luật xây dựng số 16/2003/QH11 thì sự cố công trình là những hư hỏng vượt quá giới hạn an toàn cho phép, làm cho công trình xây dựng có nguy cơ sụp đổ, đã sập đổ một phần hoặc toàn bộ công trình hoặc công trình không sử dụng được theo thiết kế

Thi công công trình ngầm luôn gắn liền với nguy cơ xảy ra sự cố kỹ thuật rất cao

do sự biến đổi bất thường, không lường trước của điều kiện thi công như điều kiện địa chất, địa chất thủy văn… và thường làm tăng giá thành thi công, chậm tiến độ

hoàn thành công việc Khái niệm công trình ngầm ở đây được hiểu theo nghĩa rộng bao gồm các công trình ngầm giao thông, thủy lợi, thủy điện, giao thông, quốc phòng, các công trình ngầm trong thành phố, tầng hầm của các nhà cao tầng cũng như các đường lò trong khai thác khoáng sản

Trong những năm gần đây, kỹ thuật xây dựng công trình ngầm trên thế giới đã có những tiến bộ vượt bậc, đặc biệt là thi công công trình ngầm qua vùng đất mềm yếu trong khu vực thành phố có nguy cơ sự cố cao Nhiều công trình ngầm trên thế giới được xây dựng thành công an toàn và hiệu quả qua vùng đất yếu Tuy nhiên cũng có không ít các sự cố kỹ thuật xảy ra trong quá trình thi công và hậu quả để lại cũng rất lớn Dễ thấy nhất là chi phí để khắc phục sự cố kỹ thuật là rất lớn Tại Anh, chi phí

để khắc phục sự cố kỹ thuật xãy ra trong đường hầm vượt qua eo biển Măng sơ thi công bằng TBM, chống giữ bằng vỏ tubing bê tông cốt thép lắp ghép, vượt tới 4200% so với đơn giá ban đầu Thông thường, chi phí để khắc phục sự cố kỹ thuật (thay thế kết cấu bị phá hủy) không nhỏ hơn 2 lần so với đơn giá thi công ban đầu Chính vì hậu quả đặc biệt nghiêm trọng do các sự cố kỹ thuật trong xây dựng công trình ngầm gây ra nên phòng ngừa sự cố kỹ thuật xãy ra trong quá trình thi công công trình ngầm là rất cần thiết Sự cố kỹ thuật luôn gắn liền với công tác thi công và là điều khó tránh khỏi Kết quả nghiên cứu khoa học, cải tiến kỹ thuật có thể làm tăng hiểu biết chung, giúp lý giải được những nguyên nhân dẫn đến sự cố kỹ thuật và cho phép tìm được các giải pháp phòng ngừa nhất định Tuy nhiên, vì khối đất đá là vật thể địa chất phức tạp, do vậy đến nay kinh nghiệm thực tế cũng vẫn rất quan trọng Những người làm việc trong lĩnh vực xây dựng công trình ngầm vẫn phải triển khai công việc trên cơ sở các kinh nghiệm tích lũy được, các kinh nghiệm và bài học từ những sự cố kỹ thuật, những thất bại của chính mình và của đồng nghiệp

Sự cố kỹ thuật trong công trình ngầm có thể hiểu là những biểu hiện, sự kiện làm thay đổi thậm chí phá vỡ chức năng sử dụng của các hạng mục, kết cấu của công trình cũng như làm thay đổi trình tự thi công các hạng mục đã được dự kiến trước đó Các sự cố kỹ thuật khi xãy ra đều theo một chuỗi những biểu hiện, hiện tượng nhất định, cụ thể là:

 Những hiện tượng, điều kiện bất lợi đồng thời xuất hiện

 Khối đất đá đòi hỏi phải được chống đỡ tăng cường hơn

 Tốc độ thi công giảm dần và có thể đạt đến các giá trị giới hạn

 Hệ thống thiết bị cho thấy có trục trặc trong vận hành

 Giải pháp khắc phục được triển khai chậm và sự cố kỹ thuật xuất hiện

Sự cố kỹ thuật trong xây dựng công trình ngầm đặc biệt nghiêm trọng và có tần suất xảy ra lớn hơn nhiều so với các loại hình công trình xây dựng khác Trong quá trình thi công công trình ngầm trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã gặp phải rất nhiều sự cố kỹ thuật khác nhau Mỗi sự cố kỹ thuật xảy ra đều là những bài học hữu ích đối với những người xây dựng Do chứng ta chưa có nhiều kinh nghiệm và nhận thức về các sự cố kỹ thuật trong thi công các công trình ngầm, nên tìm hiểu các khả năng xảy ra sự cố kỹ thuật và nguyên nhân để có thể có các giải pháp phòng ngừa và

xử lý có hiệu quả là rất cần thiết

Sự cần thiết của các công trình ngầm và những lợi ích mà chúng mang lại đã được đánh giá cao Công trình ngầm cải thiện việc kết nối và rút ngắn tuyến Trong những năm qua, nhu cầu rất lớn của các công trình ngầm đã phổ biến ở tất cả các nước trên thế giới Việc sử dụng không gian ngầm cho nhà máy lưu trữ năng lượng, xử lý nước,

tổ chức dân quân tự vệ và các hoạt động khác thường phải chú ý đến không gian hạn chế, hoạt động an toàn, bảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng

Trên thực tế, các công trình ngầm có thể tác động kinh tế to lớn và xuất hiện như

là một giải pháp thích hợp nhất cho việc cải thiện chất lượng cuộc sống trong bất kỳ môi trường đô thị nào, ở mọi nơi trên trái đất

Tuy nhiên việc xây dựng công trình ngầm đầy rủi ro Các mối nguy hiểm nhiều và không bao giờ có thể loại trừ hết được và thường dẫn tới làm tăng giá thành thi công, chậm tiến độ hoàn thành công việc Các sự cố bất ngờ có thể thấy rõ và tất cả mọi nỗ lực phải được thực hiện để tránh hoặc giảm thiểu hậu quả do chúng gây ra Vì vậy, các yếu tố bất định cần phải được hiểu rõ và được kiểm soát Một cách làm hiệu quả

là xác định các mối nguy hiểm, đánh giá rủi ro của chúng và cũng như học hỏi từ các công trình trước đó

Điều đó dễ dàng hiểu tại sao các nhà quản lý bảo hiểm cảm thấy lo ngại khi họ nghe thấy từ “ xây dựng công trình ngầm”: tiền bồi thường là rất lớn và đôi khi có thể vượt quá giá trị hợp đồng ước tính ban đầu của một dự án Mức độ nghiêm trọng của

tai nạn và sự ảnh hưởng của những hậu quả đó đến quá trình xây dựng tiếp theo, liên quan đến chi phí, thời gian chậm trễ, và việc mất hình ảnh thương hiệu là rất lớn

Sự tác động của các mối nguy hiểm trong công trình ngầm đã được đưa lên mối quan tâm hàng đầu trong những năm gần đây sau một số vụ tai nạn thảm khốc ở những nơi khác nhau trên thế giới Gần đây, số lượng các sự cố cũng tăng lên, điều này có thể

do một số yếu tố, chẳng hạn như:

Hệ thống công trình ngầm gia tăng trong môi trường đòi hỏi khắc khe hơn Các phương pháp đang được sử dụng với bởi những người không quen với kỹ thuật này

 Các mối nguy hiểm không được xác định, quản lý và kiểm soát đầy đủ

 Chủ quan trong một số phương pháp

 Có sự công khai hơn về việc báo cáo các thất bại đã gặp phải

 Vội vàng khi quyết định đào ngầm

Ngoài ra các tai nạn trong công trình ngầm đang xây dựng là đặc biệt nguy hiểm Trong khi xây dựng, có một xác suất thất bại nhất định như đá đột ngột rơi xuống gương đào, khung chống đỡ biến dạng và sụp đổ, nước và đất chảy vào Mỗi tai nạn đều là một sự kiện không được kiểm soát mà có thể dẫn đến hậu quả nặng nề Tham chiếu đến các sự cố đường hầm Isaksson (2002) là những ví dụ của các sự kiện không mong muốn liên quan đến điều kiện vật lý Rõ ràng, các sự kiện không mong muốn có thể xảy ra phụ thuộc vào phương pháp thi công ngầm được sử dụng Tần suất của các tình huống khẩn cấp trong quá trình thi công ngầm và mức độ nghiêm trọng của các vụ tai nạn cao hơn các ngành xây dựng dân dụng khác do có các điều kiện đặc biệt của công trình ngầm

Đối với hầu hết các loại dự án xây dựng khác nhau, sự hiểu biết về vật liệu xây dựng là tương đối cao Các đặc trưng vật liệu như cường độ nén hoặc kéo của các vật liệu xây dựng như bê tông hoặc thép thường cho thấy giới hạn biến đổi Sự biến đổi lớn nhất trong các đặc trưng vật liệu xây dựng đối với hầu hết các loại dự án bị hạn chế các vật liệu nền móng Một kết cấu công trình ngầm không chỉ được xây dựng trên mặt đất như các tòa nhà, nhưng bản thân đất nền như các tòa nhà, nhưng bản thân đất nền lại là vật liệu xây dựng chủ yếu cho toàn bộ kết cấu Đất hoặc khối đá xung quanh cũng chịu tải và chống đỡ cho một công trình ngầm (mỗi công trình ngầm cũng được chịu tải hoặc chống đỡ bởi đất hoặc khối đá xung quanh) Do tính

chất phức tạp của điều kiện địa chất là luôn luôn có một sự thay đổi trong các yếu tố quan trọng như hàm lượng bụi quặng hoặc các đặc tính của đá, đá cuội cũng như số lượng khe nứt và điều kiện mối nối Số lượng các khảo sát sơ bộ thường bị giới hạn

do thiếu thời gian hoặc tiền bạc, có một số giải thích chủ quan kết quả từ các cuộc khảo sát, điều đó gây khó khăn cho việc đưa ra một dự báo đáng tin cậy về các điều kiện địa chất

Sự thất bại của công trình ngầm thường được coi là kết quả của sự thiếu hiểu biết hoặc hiểu sai về các nguyên nhân và tác động mà làm phát sinh một sự kiện bất ngờ gây hậu quả nghiêm trọng tác động xấu đến các khía cạnh an toàn của cấu trúc nền đất Các loại thất bại của công trình ngầm có thể khác nhau đáng kể từ sự sụp đổ, nổ vật lý và nước chảy tràn Sự thiệt hại vật chất của công trình ngầm không nhất thiết luôn luôn là một đặc trưng sự thất bại công trình ngầm Ví dụ như các tình huống nơi

mà các vụ nổ đã xãy ra trong đường hầm và gây ra những thiệt hại mất mát cho cuộc sống con người không nhất thiết dẫn đến sự sụp đổ đường hầm

Trong trường hợp này, sự sụp đổ xảy ra bất thình lình, đột ngột không kiểm soát được mặt đất dẫn đến sự mất hầu hết hoặc tất cả các mặt cắt ngang của một đường hầm hoặc giảm đáng kể vật liệu Hơn nữa có thể nói rằng sự sụp đổ có thể xảy ra ở tất cả các bước của quá trình xây dựng Và sự sụp đổ cũng ảnh hưởng đến các biện pháp cơ giới nhiều hơn các biện pháp thông thường Vì thực tế các khiên đào chống lại sự sụp của thành hầm không có nghĩa rằng khiên đào tiến lên phía trước không gặp trở ngại gì Các vấn đề có thể xuất hiện khi nó gặp khu vực chứa đầy đất yếu Đầu cắt có thể mắc kẹt do đất tạp tích tụ hoặc thành khối Nếu thu khiên đào lại và loại bỏ các vấn đề bề mặt, sau đó nhiều đất hoặc khối đất có thể được thu vào trong khoang chứa

Hiện nay việc xây dựng công trình ngầm đã trở thành một quá trình phức tạp Nó bao gồm các sự cân nhắc về các đặc tính khác nhau như địa chất, địa kỹ thuật, việc tổ chức các công việc và nền kinh tế Trên tất cả, sự an toàn của người lao động và người sử dụng phải được đảm bảo cũng như dịch vụ tiện lợi của công trình ngầm trong một thời gian dài

Trong cuộc thảo luận về qui định an toàn, có hai ý kiến được đưa ra Thứ nhất, các

sự cố là điều không thể tránh khỏi Thứ hai, các sự cố đều rất tốn kém và việc phòng

tránh sự cố có ý nghĩa kinh tế rất lớn Do đó nguyên nhân gây ra sự cố hay nói đúng hơn là sự sụp đổ nhìn nhận và các chương trình, quy phạm, quy định đã được thành lập để giảm thiểu các sự cố Việc giảm số lượng và mức độ nghiêm trọng của các sự

cố làm giảm thiểu các sự cố Việc giảm số lượng và mức độ nghiêm trọng của các sự

cố làm giảm thiểu chi phí bảo hiểm và các hạng mục khác chịu tác động rõ ràng của các sự cố

Trong những năm gần đây, kỹ thuật công nghệ trong xây dựng công trình ngầm trên thế giới đã có những tiến bộ vượt bậc, đặc biệt khi thi công công trình ngầm qua vùng đất mềm yếu trong khu vực thành phố có nguy cơ sự cố cao Rất nhiều công trình ngầm trên thế giới đã được xây dựng thành công, an toàn và hiệu quả qua vùng đất yếu Tuy nhiên, cũng đã có không ít các sự cố kỹ thuật xảy ra trên thế giới

Chính vì hậu quả đặc biệt nghiêm trọng do các sự cố kỹ thuật trong xây dựng công trình ngầm gây ra nên phòng ngừa sự cố kỹ thuật xảy ra trong quá trình thi công công trình ngầm là rất cần thiết Sự cố kỹ thuật luôn gắn liền với công tác thi công và

là điều khó tránh khỏi Kết quả nghiên cứu khoa học, cải tiến kỹ thuật có thể làm tăng hiểu biết chung, giúp lý giải được nguyên nhân dẫn đến sự cố kỹ thuật và cho phép tìm được các giải pháp phòng ngừa nhất định Tuy nhiên vì khối đất đá là vật thể địa chất phức tạp, do vậy đến nay kinh nghiệm thực tế cũng rất quan trọng Những người làm việc trong lĩnh vực xây dựng công trình ngầm vẫn phải triển khai công việc trên

cơ sở các kinh nghiệm tích lũy được, các kinh nghiệm và bài học từ những sự cố kỹ thuật, những thất bại của chính mình và của đồng nghiệp

1.1.2.2 Một số sự cố trong xây dựng công trình ngầm giao thông đô thị

a Sự cố Heathrow Express Link, Anh, năm 1994 [5]

Tuyến Heathrow Express Link là tuyến tàu nhanh nối sân bay London với ga tàu hỏa Padington Trong khi đường hầm được thi công bằng TBM , thì hai ga tại sân bay cũng đựơc xây dựng bằng phương pháp bê tông phun Vì phương pháp này được

sử dụng lần đầu tiên để thi công trong đất sét London, do vậy người ta đã tiến hành đào hầm dẫn thử nghiệm, để có thể chứng minh là phương pháp này cũng thích hợp cho nền đất khó khăn của London và cũng để đúc rút kinh nghiệm

Mặc dù công tác thi công hầm dẫn thử nghiệm đã thành công và sau đó nhiều đoạn hầm cũng được xây dựng không xảy ra vấn đề gì, nhưng vào ngày 21 tháng 10 năm

1994 đã xảy ra sự cố Đầu tiên người ta phát hiện có vết nứt và tách vỡ vỏ bê tông phun tại một trong ba gương thi công Sau đó xuất hiện phễu lún sụt trên mặt đất Tiếp đó sự cố lan dần ra cả hai gương còn lại Cuối cùng cả ba đoạn hầm bị sập lở,

kế tiếp nhau và nhiều ngôi nhà trên mặt đất bị phá hủy

Sau khi sự cố xảy ra, người ta đã lấp đầy các khoảng trống bằng bê tông bọt Các ngôi nhà lân cận có thể bị nguy hại, đều được bảo vệ Trong quá trình khắc phục, đầu tiên đào một giếng tiết diện tròn (đường kính 50m, sâu 40m), sử dụng tường cọc khoan nhồi cắt nhau (các lỗ khoan giao cắt nhau) Phần đất các đoạn hầm bị phá hủy phía trong giếng lại được đào bằng phương pháp thông thường

b Sự cố Vành Trude của tàu điện ngầm thành phố Muenchen (Munich), Đức, năm

1994 [5]

Tuyến tàu điện ngầm U1 được kéo dài để khai thác khu hội chợ nằm tại phía đông Muenchen Các đường hầm của công đoạn thi công “vành Trude” được thi công bằng phương pháp bê tông phun Một đề nghị đặc biệt của các nhà thầu là nên đào đường hầm phía dưới lớp sét cách nước, để không gây ảnh hưởng đến khối nước ngầm phía trên

Hình 1.1 Sự cố sập hầm tàu điện ngầm tại Munich Sau khi bắt đầu công tác đào đã xảy ra hiện tượng sập lở tại một gương Các thợ đào hầm không còn khống chế được nước và vật chất sập vào và do vậy đã rời khỏi

hầm sau thời gian ngắn Trên mặt đất, gần ngã tư đường phố đã xuất hiện nhanh một phễu lún sụt, cũng bị nước ập vào nhanh Một xe buýt, đang đứng chờ tại ngã tư, không kịp chạy ra khỏi khu vực sập đất và bị tụt xuống phễu lún Ba hành khách đã

bị chết “đuối” (hình 1.1) Để không gây nguy hại cho khu vực xung quanh, người ta

đã lấp đầy phễu sập đất bằng bêtông

Để khắc phục, nhà thầu đã tiến hành thi công một vòng tường vây quanh bằng cọc khoan nhồi và đào xúc đất phía trong thận trọng, trước hết là để đào lấy thi thể người chết Khi đào, ngời ta phát hiện rằng chiều dày lớp đá phấn (Mergel) nằm giữa hai lớp cuội chứa nước, mỏng hơn so với trong tài liệu thiết kế Ngoài ra các khe nứt trong đá phấn chứa cát đã dẫn đến hiện tượng thấm nước và đó là nguyên nhân của

sự cố Sau đó tuyến hầm được thi công bằng cách sử dụng phương pháp buồng khí nén

c Sự cố xây dựng tàu điện ngầm tại Đài Bắc, Đài Loan, năm 1994/1995 [5]

Vào năm 1990, có năm tuyến của mạng tàu điện ngầm của thành phố Đài Bắc được tiến hành xây dựng Thoạt đầu đường hầm được thi công bằng máy khiên đào cân bằng áp lực đất, trong đất sét mềm Trong khi khởi đầu đào và khi kết thúc đi ra các giếng và các ga đã gây ra sập lở hầm vào những năm 1994 và 1995 Các sự cố này đã gây ra thiệt hại lớn về kinh tế và gây ra hư hỏng các ngôi nhà lân cận Ngoài

ra một số máy khiên đào phải bỏ lại trong lòng đất

Nguyên nhân của phần lớn các sự cố là do các khối bê tông nén ép (khối bê tông

sử dụng làm tấm đệm để kích đẩy máy khiên đào), tại các tường của giếng và các hào thi công ga, đã được thi công không đảm bảo kỹ thuật Đúng ra các tấm này phải đảm bảo an toàn trong khi đẩy các đầu khiên vào và ra Các khối bê tông đặc này đã cho thấy không đủ kín nước, vì chất lượng kém và phát hiện thấy có các thứ bỏ thải trong đất (như tất, các dụng cụ bằng thép), vì thế nước và vật liệu đã xâm nhập vào tường

và gây ra sập lở

Công tác khắc phục đã gặp nhiều khó khăn và gây nhiều thiệt hại về kinh tế Người ta đã sử dụng nhiều giải pháp khác nhau, như khoan phụt, đóng băng và cả phương pháp đào sử dụng buồng khí nén để khắc phục sự cố

d Sự cố xây dựng đường hầm thoát nước tại Hull, Anh, năm 1999 [5]

Để thi công đường hầm thoát nước dài 10,5 km trong khu vực phía đông của Hull, người ta sử dụng một máy khiên cân bằng áp lực đất, đường kính 3,85m Vỏ chống phía trong của đường hầm là bê tông cốt thép lắp ghép (tubing) Trong một chu trình đào, gần ngay giếng khởi hành (giếng bắt đầu để đẩy máy khiên đào) vỏ hầm phía nền đã bị biến dạng Nước và cát đã chảy vào hầm qua khe hở của vỏ tubing Để tránh gây sập lở người ta đã làm ngập toàn bộ đoạn hầm Do khối đất sụt lở vào trong đường hầm nên đã gây ra lún sụt trên mặt đất, gây hư hỏng đáng kể các ngôi nhà, đường phố và hệ thống cấp nước Kết quả đo đạc cho thấy rằng tại vị trí xảy ra sự cố các đường hầm đã lún sụt sâu đến 1,2m về phía máy khiên đào Vì vậy máy khiên đào cũng bị bỏ lại (hình 1.2)

Công tác điều tra đã cho thấy rằng, khi đẩy đầu đào đã gây biến động cao độ của mực nước ngầm Điều này dẫn đến hiện tượng dịch chuyển đường hầm theo phương thẳng đứng mà đã không được tính đến trước đó Dịch chuyển này đã làm mở rộng khe nối giữa các tấm tubing và đã gây nên ụp nước, cát vào trong đường hầm

Để khắc phục sự cố, người ta đã tiến hành đóng băng khối đất xung quanh đường hầm dưới sự bảo vệ của khí nén, tiếp đó đã thi công lại các đoạn hầm bằng phương pháp bê tông phun

Hình 1.2 Đường hầm thoát nước ở Hull, sụt lún mặt đất và giếng thi công

e Sự cố xây dựng tàu điện ngầm ở Taegu, Hàn Quốc, năm 2000 [5]

Khi xây dựng tuyến tàu điện ngầm ở Taegu đã gặp phải tai nạn nghiêm trọng vào ngày 22 tháng 1 năm 2000 Sự cố gây phá hủy một tường hào nhồi đã dẫn đến trượt

lở một phần hào thi công ga và đã vùi một xe buýt (hình 1.3) Ba hành khách bị chết

và lái xe bị thương nặng, các ngôi nhà ở vùng lân cận bị hư hỏng nặng

Nguyên nhân được phát hiện là khi thiết kế đã không chú ý đến một trường hợp tải trọng, do không chú ý hết điều kiện của khối đất nền Đó là biến động mạnh của mực nước ngầm đã gây ra dịch chuyển của các lớp cát, cuội không được khảo sát Trường hợp tải trọng này đã không được tính đến khi thiết kế tường hào nhồi

Biện pháp được sử dụng ngay là lấp đầy toàn bộ đoạn hào có sự cố và khoan phụt

xi măng vào khối đất trên diện rộng Các đoạn tường không bị phá hủy cũng được gia cường, để tránh bị phá hủy khi đào lại đoạn hào Một số phần của ga được đào lại bằng phương pháp ngầm

Hình 1.3 Sụt lún mặt đất tại Taegu, Hàn Quốc gây nứt vỡ các tòa nhà, thậm chí sập

cả một đoạn phố

1.2 Tổng quan về công tác kiểm soát kỹ thuật trong xây dựng công trình ngầm

1.2.1 Khái niệm kiểm soát kỹ thuật trong xây dựng

Kiểm soát kỹ thuật trong xây dựng là đảm bảo độ bền vững kết cấu và an toàn chịu lực cũng như không để xảy ra sự cố trong xây dựng Tất cả các phần thi công đều tuân thủ theo các quy định có liên quan phải được kiểm soát, từ giai đoạn thiết kế tới

khi hoàn thành công trình bằng cách tiến hành thẩm tra thiết kế và giám sát công trường Đồng thời việc đáp ứng các quy định địa phương, các điều kiện quy chuẩn khác được tuân thủ cũng được xem như một hình thức bảo hiểm chuyên biệt

Làm tốt công tác kiểm soát sẽ mang lại:

 Chuyên nghiệp hóa công tác quản lý điểu hành: quản lý công việc một cách khoa học chứ không phải thuần túy bằng cảm tính

 Sự quản lý sẽ được thực hiện bằng cơ chế và quy chế chứ không phải thuần túy dựa vào lòng tin

 Nắm được rủi ro và nguy cơ của dự án đang xây dựng

 Trong quá trình xây dựng công trình ngầm luôn tồn tại những rủi ro, do đó phải thiết lập một hệ thống kiểm soát chặt chẽ để hạn chế những rủi ro đó Hệ thống kiểm soát được cụ thể hóa bằng các cơ chế quản lý nhằm giảm thiểu những rủi ro làm cho

dự án đạt được độ an toàn trong xây dựng

 Cơ chế quản lý do một cá nhân, một nhóm người hay một bộ phận nào đó ban hành nhằm làm cho quá trình xây dựng đạt được mục tiêu đề ra

 Cơ chế kiểm soát là các thủ tục được xác lập nhằm mục đích ngăn chặn hoặc phát hiện rủi ro Khi các thủ tục (cơ chế) này được vận hành một cách hữu hiệu (thông qua việc thực hiện một cách nghiêm ngặt các quy chế quản lý) thì các rủi ro cũng sẽ được ngăn chặn hoặc phát hiện một cách đầy đủ, chính xác và kịp thời

 Cơ chế kiểm soát phải thể hiện được một số thủ tục kiểm soát căn bản: thủ tục phê duyệt, thủ tục định dạng trước, báo cáo bất thường, phải được bảo vệ tài sản, kiểm tra và theo dõi

 Thủ tục phê duyệt: việc kiểm soát phải theo phù hợp với các tiêu chuẩn, quy chuẩn

đã được phê duyệt Phê duyệt có nghĩa là ra quyết định cho phép ai được làm một cái

gì đó hay chấp nhận cho một cái gì đó xảy ra, do vậy người phê duyệt phải có thẩm quyền

 Thủ tục định dạng trước là thủ tục kiểm soát hữu hiệu được áp dụng rộng rãi chương trình máy tính vào công tác quản lý Là thủ tục hữu hiệu vì máy tính sẽ không cho phép nghiệp vụ được xử lý nếu các yêu cầu không được tuân thủ Nhược điểm của thủ tục này là nếu có sai sót thì sẽ sai sót hàng loạt

 Thủ tục báo cáo bất thường:

Tất cả các cá nhân, tất cả các bộ phận phải có trách nhiệm báo cáo về các trường hợp bất thường về các vấn đề bất hợp lý mà họ phát hiện ra ở mọi nơi và mọi lúc, ở

cả trong và ngoài bộ phận của mình

Phải báo cáo ngay khi phát hiện ra hay báo cáo sau nhưng phải kịp lúc

Phải báo cáo cho người có trách nhiệm và đúng thẩm quyền để xem xét và có hướng xử lý từng trường hợp Các báo cáo này có thể do máy tính thực hiện hay do con người thực hiện

 Thủ tục bảo vệ tài sản: là tập hợp tất cả các hoạt động nhằm giảm thiểu tài sản bị mất mác, lãng phí, lạm dụng, hư hỏng, phá hoại

 Thủ tục kiểm tra và theo dõi: bộ phận kiểm soát tự kiểm tra và theo dõi, giúp khám phá những sai sót lớn nghiêm trọng, tạo hiệu ứng có lợi cho môi trường kiểm soát

 Nguyên tắc sử dụng các thủ tục kiểm soát

 Sử dụng cơ chế kiểm soát thích hợp

 Xem xét tính hiệu quả của cơ chế sử dụng (so sánh lợi ích và chi phí)

 Có thể sử dụng một cơ chế hay phối hợp một số cơ chế để kiểm soát một rủi ro

 Vừa dùng cơ chế kiểm soát để ngăn ngừa rủi ro, vừa dùng cơ chế kiểm soát để phát hiện rủi ro

Trên cơ sở các quy chế kiểm soát được xác lập, ban lãnh đạo sẽ ban hành các quy chế kiểm soát nhằm thực hiện các cơ chế kiểm soát này

 Quy chế kiểm soát bao gồm cơ chế kiểm soát và cơ chế quản lý Một dự án có thể gặp các trường hợp sau :

 Không có hệ thống quy chế quản lý hoàn chỉnh, hoặc có nhưng manh mún

 Có hệ thống quy chế quản lý tương đối đầy đủ, nhưng trong các quy chế ít chứa đựng các cơ chế kiểm soát

 Có hệ thống quy chế quản lý tương đối đầy đủ, và trong các quy chế có chứa đựng hầu hết các cơ chế kiểm soát, nhưng các quy chế quản lý này không thực thi triệt để

và do đó các cơ chế kiểm soát không được vận hành

 Có hệ thống quy chế quản lý tương đối đầy đủ, trong các quy chế có chứa đựng hầu hết các cơ chế kiểm soát, và các quy chế quản lý này được thực thi triệt để và do đó các cơ chế kiểm soát được vận hành một cách hữu hiệu

Kiểm tra giám sát việc thực thi các quy chế quản lý cũng chính là việc kiểm soát giám sát sự vận hành các cơ chế kiểm soát Việc kiểm tra giám sát phải đảm bảo đầy

 Có quy trình và phương pháp kiểm tra khoa học

 Thành lập bộ phận chuyên trách thực hiện giám sát

1.2.2 Những vấn đề kiểm soát kỹ thuật trong xây dựng công trình ngầm

1.2.2.1 Khái quát nội dung kiểm soát

Là hoạt động kiểm tra, xác định chất lượng của sản phẩm xây dựng, bộ phận công trình hoặc công trình xây dựng, cấu kiện, vật liệu xây dựng so với yêu cầu của thiết

kế và quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật, chỉ dẫn kỹ thuật thông qua việc thí nghiệm kết hợp với việc xem xét, đánh giá hiện trạng bằng trực quan

Nội dung bao gồm:

a Tổ chức kiểm định lập đề cương kiểm soát bảo đảm chất lượng trình tổ chức, cá nhân có yêu cầu kiểm định xem xét chấp thuận Nội dung của đề cương bao gồm các công việc chủ yếu sau:

 Mục đích, yêu cầu, nội dung thực hiện, quy trình và phương pháp kiểm soát bảo đảm chất lượng

 Các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật được áp dụng trong việc thực hiện kiểm soát bảo đảm chất lượng

 Danh sách nhân sự và người được phân công chủ trì thực hiện kiểm soát bảo đảm chất lượng các thông tin về năng lực của các cá nhân tham gia thực hiện

 Các thiết bị chính, phòng thí nghiệm được sử dụng để thực hiện kiểm soát bảo đảm chất lượng

 Chi phí thực hiện, thời gian dự kiến hoàn thành việc kiểm soát bảo đảm chất lượng

 Các điều kiện khác để thực hiện kiểm soát bảo đảm chất lượng

b Tổ chức kiểm định, kiểm soát bảo đảm chất lượng thực hiện kiểm soát bảo đảm chất lượng theo đúng đề cương được chấp thuận

c Tổ chức kiểm soát bảo đảm chất lượng lập báo cáo đánh giá, kết luận theo nội dung yêu cầu kiểm định, kiểm soát bảo đảm chất lượng của hợp đồng và gửi cho tổ chức,

cá nhân có yêu cầu kiểm định, kiểm soát bảo đảm chất lượng

1.2.2.2 Biện pháp kiểm soát chi tiết

a Kiểm soát vật liệu:

 Trước khi đưa vật tư vào tạo nên sản phẩm xây dựng phải đưa mẫu và các chỉ tiêu cho bên mời thầu duyệt và mẫu cũng như các chỉ tiêu phải lưu trữ tại nơi làm việc của bên mời thầu ở công trường Chỉ tiêu kỹ thuật cần được in thành văn bản như là chứng chỉ xuất xưởng của nhà cung ứng

 Cử cán bộ kỹ thuật kiểm tra kỹ tất cả các vật liệu được đưa vào công trình: về nhãn mác, xuất xứ, số lượng và chất lượng theo thiết kế được duyệt

 Phân loại và sắp xếp các vật liệu ngay ngắn, đảm bảo sử dụng đúng chủng loại và tiết kiệm cho từng khu vực

b Thiết bị, dụng cụ:

 Các thiết bị, dụng cụ được lựa chọn phải đáp ứng được chất lượng đề ra

 Khi vận chuyển vào công trường phải được cán bộ kỹ thuật thi công kiểm tra kỹ: đảm bảo đúng tính năng, sử dụng tốt trong quá trình thi công

c Chất lượng thi công:

 Nhà thầu sẽ trình tất cả các chỉ tiêu đánh giá của các công tác sẽ thi công cũng như các thông số của các thiết bị cần thiết để đạt được các chỉ tiêu đó

 Nhà thầu cử cán bộ kỹ thuật thường trực để kiểm soát sự làm việc của công nhân: đúng với yêu cầu về kỹ thuật và chất lượng đề ra

1.3 Tổng quan về công nghệ kích đẩy trong xây dựng công trình ngầm

1.3.1 Khái niệm về công nghệ kích đẩy

Thuật ngữ “kích đẩy” ở đây bao gồm hai nghĩa: thứ nhất nó chỉ một công nghệ cụ

thể để lắp đặt công trình ngầm trong đất, thứ hai nó cũng có nghĩa là một nguyên lý chung áp dụng cho một số kỹ thuật đào kín Theo định nghĩa của hiệp hội kỹ sư xây dựng Hoa Kỳ có thể hiểu như sau: công nghệ kích đẩy là một hệ thống gồm nhiều đốt ống được lắp đặt trực tiếp ở phía sau một đầu đào/khiên đào, được đẩy đi bằng hệ

kích thuỷ lực, từ một giếng kích đẩy (drive shaft/pit) đến một giếng nhận (receiving

shaft/pit) để tạo thành một công trình ngầm liên tục trong lòng đất Những đặc điểm

chung nhất của công nghệ kích đẩy ống là : được điều khiển từ xa, có dẫn hướng,

được kích đẩy theo hướng tuyến đã định và đất nền được chống đỡ liên tục Công

nghệ này đảm bảo khi công trình ngầm được thi công đến đâu sẽ có ngay một công trình ngầm hoàn chỉnh, có khả năng chịu lực và kín nước

Việc đào đất trong công nghệ kích đẩy có thể là bằng thủ công hoặc bằng cơ giới

Có khá nhiều loại đầu đào/khiên đào, hệ chống đỡ hang đào và gương đào để dùng cho các điều kiện đất khác nhau Việc đào đất thường được tiến hành bên trong một khiên đào kiểu dùng khí ép hoặc một TBM, vụn đất thải được vận chuyển ra ngoài

theo chính đường ống đã đào Việc lái và điều chỉnh hướng và cao trình đào được

thực hiện tại khiên bằng cách dùng các kích, kết hợp với việc khảo sát thường xuyên các điểm tham chiếu cố định

1.3.2 Phạm vi áp dụng

Phạm vi áp dụng chủ yếu của công nghệ kích đẩy ống gồm : xây mới các công trình ngầm dạng nhỏ và vừa như các hệ thống tuynen kỹ thuật, các hệ thống và công trình thoát nước, các hệ thống đường ống dẫn khí và dẫn nước, các đường ống dẫn dầu, các hệ thống lắp đặt cáp điện và cáp viễn thông…Những ứng dụng đặc thù trong giao thông vận tải bao gồm : thi công các công trình ngầm có tiết diện chữ nhật hoặc

có tiết diện tròn để làm các hầm chui bộ hành và các hầm đường bộ Công nghệ này

có thể được dùng để xây dựng các công trình ngầm qua các chướng ngại chẳng hạn như : đường ôtô, đường sắt, sông, kênh, toà nhà và sân bay…nằm trên tuyến của các

dự án đặt công trình ngầm để giảm đến mức tối thiểu sự xáo trộn mặt bằng thường đi kèm với kỹ thuật đào hở ở các khu vực đô thị Công nghệ kích đẩy có nhiều ưu điểm

so với các công nghệ xây dựng công trình ngầm khác và thường được sử dụng để thi công các công trình ngầm nằm dưới thân đê, đường bộ và đường sắt, nơi mà các kỹ thuật đào hở là đặc biệt không kinh tế vì cần phải duy trì giao thông liên tục

Do đặc điểm con người có thể tham gia vào quá trình thi công, đường kính nhỏ nhất của công trình ngầm thi công theo công nghệ kích đẩy yêu cầu phải lớn hơn

1067mm (42 inch) Về lý thuyết không có giới hạn trên về kích thước công trình

ngầm thi công theo công nghệ kích đẩy Hiện nay kích thước lớn nhất đối với công trình ngầm thi công theo công nghệ này dạng mặt cắt tròn là đường kính 4700mm

(185 inch), đối với dạng mặt cắt chữ nhật là (20x7)m Theo các chuyên gia trong lĩnh

vực, giới hạn trên chủ yếu phụ thuộc vào khả năng vận chuyển và cẩu lắp các đốt của công trình ngầm cần kích đẩy

1.3.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ kích đẩy ở nước ngoài

1.3.3.1 Tình hình chung

a Sơ lược về quá trình phát triển của kỹ thuật đào kín

Nhận thức được những lợi ích của kỹ thuật đào kín, các nước phát triển đã tập trung nghiên cứu và hoàn thiện các công nghệ trong kỹ thuật này từ những năm 50

của thế kỷ trước Đến năm 1986, Hội kỹ thuật đào kín quốc tế (International Society

of Trenchless Technology-ISTT) được thành lập Đây là tổ chức quốc tế của những

nhà nghiên cứu, những nhà thầu xây dựng và những hãng chế tạo thiết bị liên quan đến lĩnh vực xây dựng công trình ngầm theo kỹ thuật đào kín Hiện nay tổ chức này

đã có gần 30 tổ chức thành viên là các hội kỹ thuật đào kín của các nước trên khắp

các châu lục Những ấn phẩm của ISTT như “Trenchless Technology Magazine” (bắt

đầu từ 1992), các tài liệu hướng dẫn về kỹ thuật đào kín, tuyển tập các hội thảo quốc

tế về kỹ thuật đào kín …là những tài liệu bổ ích đối với những người quan tâm đến

kỹ thuật đào kín Hàng năm, các hội thảo quốc tế về kỹ thuật đào kín được tổ chức bởi ISTT mang lại nhiều thông tin mới, bổ ích Trong kỹ thuật đào kín, công nghệ kích đẩy và TBM được đặc biệt quan tâm do phạm vi ứng dụng của nó là xây dựng

các công trình ngầm từ nhỏ đến lớn

b Sơ lược về quá trình phát triển của công nghệ kích đẩy

Công nghệ kích đẩy ra đời ở Hoa Kỳ cách đây trên 100 năm (do Công ty đường

sắt Northern Pacific sử dụng lần đầu tiên khi kích đẩy ống bằng gang đúc từ những năm 1860- 1890) Ban đầu công nghệ kích ép sử dụng lao động thủ công để đào đất,

do đó chỉ có thể thi công được các tuyến ngắn Sau đó người ta cải tiến bằng việc sử dụng các máy đào dạng khoan guồng xoắn Từ năm 1979, người Nhật và sau đấy là

người Đức đã thu nhỏ một số dạng máy khoan hầm (TBM) để đào đất thi công các

hầm đường kính nhỏ Các thiết bị này được điều khiển từ xa Sự phát triển của công nghệ cho phép thi công các tuyến ống ngày càng dài và tốc độ thi công ngày một cao hơn

Trước và sau chiến tranh thế giới lần thứ hai, công nghệ kích đẩy tuy với phương tiện còn rất thô sơ nhưng đã tỏ ra rất có hiệu quả trong xây dựng công trình ngầm, đặc biệt là ở các trường hợp khó khăn và hứa hẹn những triển vọng khả quan

Công nghệ kích đẩy được sử dụng lần đầu tiên ở Liên Xô (cũ) vào năm 1936, để

làm cống thoát nước mà không cần chiếm dụng mặt bằng xây dựng Trong những

năm sau đó công nghệ này được sử dụng để xây dựng công trình ngầm (cống, hầm bộ

hành ) dưới nền đường sắt, đường bộ Như trong năm 1969, chỉ trong 14 ngày

người ta đã làm xong hầm metro dài 6km, đường kính 5,5 m chui qua 9 đường ga đang khai thác ở khu đầu mối Moskva-Zamoskvorets

Nhìn chung, trước những năm 1960 việc ứng dụng công nghệ kích đẩy vẫn còn mang tính nhỏ lẻ và tự phát, rồi sau đấy, mới được phát triển tương đối nhanh, chủ yếu là ở CHLB Đức và Nhật Bản Trong giai đoạn này các công trình ngầm được xây

dựng theo công nghệ kích đẩy cũng được tiến hành ở nhiều nước khác như Hoa Kỳ,

Pháp, Thụy Sỹ,…với quy mô ngày càng lớn và tiến độ thi công ngày càng nhanh với nhiều ứng dụng mới trong công nghệ

Vào năm 1960, trong 3 tháng người ta đã đẩy xong đường hầm dài 395m ở

National City (Hoa Kỳ) Năm 1970, đẩy hai đốt hầm bê tông 8,3 m x 3,7 m dài 40m làm đường ô tô chui dưới đường sắt ở Watford (Anh Quốc) Tại Lorach (Đức) làm

hầm ngầm dưới đường phố dài 1,25 km, đường kính 2,5 m Vỏ hầm bằng thép cuốn tròn, hoặc BTCT tiết diện tròn, chữ nhật, hình thang,…

Tóm lại, công nghệ kích đẩy rất thích hợp với công trình ngầm không lớn, đặt nông, phương thức rất giống như thi công công trình ngầm bằng khiên Đốt công trình ngầm đầu tiên có gắn kèm lưỡi cắt xắn đất dưới sức đẩy của hệ kích đẩy bố trí ở giếng kích, nên rất an toàn cho con người, ít gây lún cục bộ và lún bề mặt…Công nghệ này sử dụng được hầu như trong mọi loại địa chất như sét, cát, kể cả bùn mà không cần hạ thấp mức nước ngầm, hoặc các giải pháp gia cố đất quá phức tạp và tốn kém

c Những kết quả, thành tựu trong việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ

Mặc dù được phát triển đầu tiên tại Hoa Kỳ cách đây khoảng 100 năm, nhưng mãi cho đến những năm 1960 thì nguyên lí‎ cơ bản của công nghệ mới được trình bày chi tiết trong các tài liệu của Hiệp hội kích đẩy Hoa Kỳ (APJA) và những nghiên cứu của

các tác giả khác như Richardson (1970), Hough (1974), Drenmon (1979) và Thomson (1983),…Vào cuối những năm 80 và những năm 90 của thế kỷ trước, hiệp

hội kích đẩy ống của Vương Quốc Anh cũng đã công bố các chỉ dẫn cho việc thiết kế

và thi công công trình ngầm theo công nghệ này Những năm gần đây công nghệ kích đẩy đã có những phát triển mạnh mẽ bằng việc sử dụng các kỹ thuật hiện đại đặc biệt

là ở CHLB Đức và Nhật Bản Cho đến nay công nghệ này đã có thể áp dụng trong mọi điều kiện địa chất với tuyến cong trên mặt đứng và mặt bằng các nghiên cứu nhằm tối ưu hóa công nghệ này vẫn thường xuyên được tiến hành trong cả thiết kế và thi công Về mặt nghiên cứu cơ bản đã có rất nhiều luận án tiến sỹ được thực hiện chủ yếu ở Hoa Kỳ, Pháp, Vương Quốc Anh

Kết quả của các nghiên cứu này cùng rất nhiều nghiên cứu khác của các nhà khoa học trên rất nhiều nước đã giải quyết được một cách tương đối hoàn chỉnh vấn đề tính toán thiết kế trong công nghệ kích đẩy Các chỉ dẫn thiết kế của các hiệp hội về kích đẩy cũng đã ngày càng được hoàn thiện dựa trên các kết quả nghiên cứu này

Ban đầu, chiều dài kích đẩy (khoảng cách từ giếng kích đẩy đến giếng nhận)

thường bị hạn chế do khả năng của kích, nhưng với việc sử dụng các trạm kích trung gian, các phương tiện định hướng hiện đại, các biện pháp bôi trơn trong quá trình

kích đẩy…Hiện nay chiều dài kích đẩy đã tăng đáng kể (đến 2500m) góp phần giảm

bớt việc xây dựng giếng kích/giếng nhận và phát huy hơn nữa các ưu điểm của công nghệ này

Những tiến bộ gần đây trong công nghệ kích đẩy chủ yếu tập trung vào thiết bị đào như : cải tiến lưỡi cắt; cải tiến cách vận chuyển bùn đất thải…Sự phát triển của các thiết bị đào đã làm tăng hiệu quả của công nghệ một cách rõ nét nhất Với việc đào bằng thủ công như thời kỳ sơ khai chỉ có thể đào được trong đất tốt, có khả năng tự

ổn định và không có nước ngầm Tiếp sau đó là sự ra đời của các thiết bị đào dạng khiên từ dạng khiên hở đến dạng khiên kín Cho đến ngày nay các thiết bị đào hiện đại nhất đã ra đời có thể cho phép đào đất trong các điều kiện địa chất khó khăn phức tạp như thiết bị TBM cân bằng áp lực vữa, thiết bị TBM cân bằng áp lực đất, thiết bị

có hệ thống tự điều chỉnh hướng,…Sự phát triển của hệ thống thiết bị này đã có đóng góp lớn cho sự phát triển của công nghệ kích đẩy:

 Tăng hiệu quả đào đất

 Đảm bảo tính ổn định cao trong quá trình đào

 Đảm bảo hướng tuyến chính xác

 Tăng chiều dài đoạn kích đẩy

Hệ thống kiểm soát trong quá trình thi công cũng là một lĩnh vực được phát triển rất mạnh Ban đầu hệ thống kiểm soát tuyến chỉ là các thiết bị đo đạc bình thường như máy kinh vĩ, sau đó là hệ thống lazer Tuy nhiên các thiết bị này chỉ có thể đảm bảo hiệu quả trong đoạn chiều dài kích đẩy ngắn, tuyến thẳng Khi tuyến ống nằm

trên đường cong (có thể cả cong đứng và cong bằng) thì người ta phải cần đến các

thiết bị đo đạc đặc biệt hơn như các thiết bị hồi chuyển, hệ thống định vị gắn trực tiếp với hệ thống điều khiển phía trên Việc áp dụng các hệ thống này có thể giúp đạt được độ chính xác của tuyến ống một cách nghiêm ngặt nhất Các hệ thống trang thiết bị khác phục vụ thi công kích đẩy cũng đã được phát triển nhanh chóng cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật

1.3.3.2 Công nghệ kích đẩy ở Vương Quốc Anh

a Giới thiệu chung

Việc thi công các công trình ngầm nhỏ và vừa dạng ống dùng cho các hệ thống thoát nước và hầm bộ hành ở Vương Quốc Anh trước đây vẫn được thực hiện theo kỹ thuật đào hở truyền thống ở khu vực đô thị cũng như là ở nông thôn Tuy nhiên từ những năm 60 của thế kỷ trước, các dự án xây dựng công trình ngầm theo công nghệ kích đẩy đã tăng lên nhanh chóng chủ yếu do sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ

này trong đó vai trò của việc nghiên cứu và hoàn thiện thiết bị kích đẩy là rất quan trọng Vương Quốc Anh có một tổ chức nghiên cứu về công nghệ kích đẩy có uy tín

đó là Hiệp hội kích đẩy ống (Pipe Jacking Association-PJA)

b Công tác nghiên cứu

Ngay từ năm 1983, trong một báo cáo trình lên cơ quan nghiên cứu và thông tin ngành xây dựng Vương Quốc Anh, một nhóm nghiên cứu của PJA đã đánh giá lại công nghệ kích đẩy và nêu ra một danh mục lĩnh vực cần đi sâu nghiên cứu để hoàn thiện công nghệ này Khuyến cáo của PJA được sự ủng hộ của Hiệp hội ống bê tông

Vương Quốc Anh (Concrete Pipe Association-CPA) tiếp thụ và một dự án nghiên

cứu đã được triển khai ở đại học Oxford, với các nội dung sau:

 Dự báo về các tải trọng ma sát trong các điều kiện đất khác nhau

 Các đặc tính tải trọng/biến dạng của các mối nối bằng các vật liệu hàn bịt khác nhau

 Các tác động của tải trọng theo chu kỳ lên ống ở các trạm kích trung gian

 Hiệu quả của các chất bôi trơn nhằm giảm ma sát dọc theo ống

 Sự phát triển của việc thí nghiệm khảo sát tại hiện trường thích hợp cho việc dự báo các lực ma sát Việc dự báo sự chuyển dịch của đất nền cùng với quá trình kích đẩy đã được bổ sung vào danh mục này

Nhờ dự án nghiên cứu này và các công trình tiếp theo mà công nghệ kích đẩy ở Anh quốc càng được phát triển và hoàn thiện Các đề tài này nằm trong một chương trình nghiên cứu dài hạn về công nghệ kích đẩy được bắt đầu từ năm 1989 đến nay Các nghiên cứu bao gồm việc tiến hành các thí nghiệm mô hình và phân tích kết quả

đo đạc thu được ở hiện trường Các nghiên cứu tập trung vào các vấn đề:

 Xác định đặc tính của vật liệu ống dùng trong công nghệ kích đẩy (Kevin John

Ripley, 1989) từ các kết quả của việc nghiên cứu mô hình

 Ứng xử của ống bê tông trong khi lắp đặt ở hiện trường theo công nghệ kích đẩy

 Nghiên cứu tương tác giữa đất nền và công trình ngầm khi xây dựng theo công nghệ

kích đẩy (Borghi, 2006)

1.3.3.3 Công nghệ kích đẩy ở Nhật Bản

a Giới thiệu chung

Ở Nhật Bản, cho tới những năm 1960 các hệ thống công trình ngầm công cộng còn chưa được xây dựng nhiều Sau đó, khi Nhật Bản bước vào giai đoạn bùng phát kinh tế thì dân cư và các ngành công nghiệp tập trung vào các khu vực đô thị lớn Với sự phân ngành trong cơ cấu công nghiệp, đặc biệt là sự phát triển của công nghiệp nặng và hoá chất, cùng với hiện tượng đô thị hoá nhanh chóng dẫn tới rất nhiều vấn đề về giao thông và môi trường đô thị Trong bối cảnh đó, việc hoàn thiện

hệ thống công trình ngầm đô thị được coi là một thách thức lớn, trong đó việc xây dựng hệ thống thoát nước ngầm là đặc biệt cần thiết và chiếm vị trí hàng đầu

Xuất phát từ các hạn chế của kỹ thuật đào hở, Nhật Bản tập trung vào các công nghệ trong kỹ thuật đào kín, chủ yếu là công nghệ kích đẩy và sử dụng TBM Một trong những lý do để ngành công nghiệp chế tạo thiết bị đào ở Nhật Bản phát triển mạnh mẽ xuất phát từ chính nhu cầu xây dựng công trình ngầm đô thị của chính họ Hiện nay, chỉ riêng các hệ thống cống ngầm ở Tokyo đã có chiều dài hơn 200 km, trên toàn Nhật Bản có chiều dài hơn 15.000 km Tất cả được xây dựng theo kỹ thuật đào kín bằng công nghệ kích đẩy và TBM

b Những nghiên cứu về công nghệ và thiết bị

Như đã nói ở trên, Nhật Bản là một trong những nước đi đầu trong ngành chế tạo thiết bị kích đẩy và TBM Bắt đầu từ năm 1962, họ đã nghiên cứu, chế tạo và sử dụng khiên hở đầu bán cơ giới, đào bằng tay dùng khí ép đã được sử dụng để ổn định gương đào để thi công hệ thống công trình ngầm vượt dưới sông Shkujii Từ đó đến nay Nhật Bản luôn luôn là nước sản xuất hàng đầu về các thiết bị thi công kích đẩy

và TBM với các hãng nổi tiếng thế giới

Các thiết bị do Nhật Bản chế tạo đã được nhập vào châu Âu vào những năm 1980, tại đây chúng được đánh giá cao và các nguyên lý đã được sao chép lại và cải tiến thêm Suốt những năm 1990 một số hãng sản xuất khác đã được thành lập ở châu Á, châu Âu và Hoa Kỳ

Ngoài việc tập trung nghiên cứu và chế tạo thiết bị kích đẩy và TBM, Nhật Bản cũng chú trọng đến những vấn đề đảm bảo cho sự phát triển bền vững của công nghệ kích đẩy và TBM Có thể kể đến những nghiên cứu của T Aoyagi và K Fujita về lún

bề mặt, của K Arai (cùng đồng nghiệp) và K Itoh (cùng đồng nghiệp) về xây dựng

các công trình ngầm có đường kính lớn bằng công nghệ kích đẩy, của H Shimada

(cùng đồng nghiệp) về vật liệu và thiết bị bôi trơn trong công nghệ kích đẩy rất

nhiều tài liệu hướng dẫn, tiêu chuẩn thiết kế và thi công công trình ngầm theo kỹ thuật đào kín được biên soạn và công bố Những vấn đề về vật liệu mối nối, sự làm việc của mối nối qua các địa tầng khác nhau, đặc biệt là qua đất mềm yếu đã được đặc biệt quan tâm Những sản phẩm dùng cho công nghệ kích đẩy của Nhật Bản đều được chế tạo đảm bảo tránh được những trục trặc trong điều kiện địa đất phức tạp nhất Kinh nghiệm này của Nhật Bản đã được nhiều nước vận dụng thành công

1.3.3.4 Công nghệ kích đẩy ở CHLB Đức

Kỹ thuật đào kín nói chung và công nghệ kích đẩy nói riêng đã được phát triển nhanh chóng trong những năm vừa qua ở CHLB Đức vì ưu điểm của chúng là rất thân thiện với môi trường và rất hiệu quả về chi phí Các nhà xây dựng ở nước này cho rằng kỹ thuật đào kín trong đó có công nghệ kích đẩy và công nghệ Microtunnelling là công nghệ dành cho tương lai

CHLB Đức cũng là một trong những nước đi đầu trong công nghiệp chế tạo thiết

bị kích đẩy và TBM Thiết bị kích đẩy và TBM của CHLB Đức có mặt hầu như khắp các dự án xây dựng công trình ngầm trên thế giới Có thể kể đến hãng Herrenknecht nổi tiếng với các thiết bị TBM, thiết bị phục vụ công nghệ kích đẩy, thiết bị phục vụ công nghệ Microtunnelling

Ngoài thiết bị và công nghệ, các sản phẩm ống bê tông polymer (polycrete) dùng trong công nghệ kích đẩy của CHLB Đức cũng rất nổi tiếng Các đốt ống polycrete

được làm từ cốt liệu, chất độn và chất dẻo polyester, không dùng đến xi-măng và nước Polyester với danh nghĩa là chất kết dính đảm bảo được độ kháng gỉ tuyệt vời Các đặc tính và kích cỡ đã được quy định trong tiêu chuẩn Đức DIN 54815 Sự kết dính đồng nhất của tổ hợp vật liệu bê tông polymer gồm: chất dẻo và cốt liệu đã tạo được cường độ chịu nén dọc trục và cường độ uốn cao với một ống thành mỏng,

trọng lượng nhẹ hơn so với các loại ống khác Các đốt ống polycrete được sản xuất

có các độ dài khác nhau từ 1, 2 m đến 3 m, tuỳ thuộc vào yêu cầu về đường kính và thiết bị kích đẩy ống

1.3.3.5 Công nghệ kích đẩy ở Trung Quốc

a Giới thiệu chung

Đối diện với quá trình đô thị hoá mạnh mẽ và một hệ thống công trình ngầm cũ ở Trung Quốc, nhu cầu xây dựng và cải tạo hệ thống công trình ngầm của nước này là rất lớn và vô cùng cấp bách Trước đây, trong xây dựng và cải tạo các công trình ngầm ở Trung Quốc người ta chủ yếu sử dụng kỹ thuật đào hở Tuy nhiên, với những nhược điểm của kỹ thuật này, Trung Quốc đã phải tìm đến các công nghệ mới trong

kỹ thuật đào kín nhằm có được các giải pháp bền vững về xây dựng, khai thác công trình ngầm

Trong những năm 1990, một số nhà khoa học Trung Quốc đã tiếp cận với Hội kỹ

thuật đào kín quốc tế (ISTT) để tiếp thu và chuyển giao ý tưởng về các kỹ thuật đào

kín vào trong nước

Năm 1996, hội thảo quốc gia lần thứ nhất về kỹ thuật đào kín đã được tổ chức ở

Bắc Kinh Hai năm sau (1998) Hội kỹ thuật đào kín Trung Quốc (Chinese Society of

Trenchless Technology-CSTT) được thành lập và trở thành thành viên thứ hai mươi

của ISTT Hơn 10 năm qua, với sự bùng nổ mạnh mẽ về xây dựng kết cấu hạ tầng ngầm, công nghệ và thị trường kích đẩy ống đã được phát triển nhanh chóng Hiện nay ngoài CSTT, nhiều địa phương cũng đã thành lập các hội ở địa phương như Thượng Hải, Bắc Kinh và Quảng Đông…Ngoài ra, một trung tâm nghiên cứu và đào tạo về kỹ thuật đào kín đã được thành lập ở đại học địa chất Vũ Hán vào năm 2002 Hiện nay ở Trung Quốc có trên 200 nhà thầu chuyên về lĩnh vực kích đẩy, sử dụng hơn 2000 máy khoan hầm theo hướng ngang, trong số đó gần 700 chiếc đã được đưa vào sử dụng trong năm 2006 và dàn máy khoan hầm theo hướng ngang lớn nhất thế giới hiện nay là ở Trung Quốc

b Xây dựng công trình ngầm theo công nghệ kích đẩy và Microtunnelling

Ở Trung Quốc công nghệ kích đẩy và Microtunnelling đã được áp dụng rộng rãi

để xây dựng các công trình ngầm nhỏ và vừa như đường ống trọng lực, đường ống thoát nước và các đường ống áp lực đường kính lớn, các công trình giao thông ngầm

Trong năm 2005 ước tính có 135 bộ thiết bị kích đẩy đã được sản xuất và được

mua bán ở Trung Quốc, trong số đó các thiết bị khiên vữa chiếm thị phần chủ yếu

Đường kính của thiết bị kích đẩy có thể từ 600 mm cho đến 4200 mm Tính đến cuối

Hình 1.4 : Sự tăng trưởng của thị trường thiết bị đào

CTN theo công nghệ kích đẩy của Trung Quốc năm 2005, ở Trung Quốc có khoảng 370 bộ thiết bị kích đẩy ống và tổng thị phần

khoảng 400.000.000 USD

c Nghiên cứu và đào tạo

Trong một thập kỷ qua, Trung Quốc đã đạt được tiến bộ lớn về nghiên cứu và đào

tạo về kỹ thuật đào kín Trong giai đoạn phát triển đầu tiên của kỹ thuật đào kín ở

Trung Quốc, toàn bộ thiết bị sử dụng trong thị trường xây dựng đều được nhập từ các

nước khác như Hoa Kỳ, Đức, Anh Quốc, Nhật Bản và Thụy Điển Cách đây 10 năm,

các nhà sản xuất trong nước Trung Quốc chỉ sản xuất được dàn khoan HDD đơn giản

và các thiết bị kích đẩy kiểu cân bằng áp lực đầu hở và đơn giản Sau 10 năm nghiên

cứu và triển khai, các dàn HDD lớn với các lực kéo giật ngược 200 tấn và thiết bị

kích đẩy ống kiểu cân bằng áp lực dùng vữa tiên tiến đã có thể được sản xuất bởi các

hãng ở trong nước

Ngày nay Trung Quốc đang phát triển rất mạnh kỹ thuật đào kín trong xây dựng

công trình ngầm Tuy nhiên, so với một số nước tiên tiến thì quy mô ứng dụng của kỹ

thuật đào kín còn khá khiêm tốn Cho tới nay việc thi công theo kỹ thuật đào kín mới

chỉ chiếm không quá 7% thị phần Thị trường áp dụng kỹ thuật đào kín ở Trung Quốc được cho là có mức tăng trưởng nhanh nhất thế giới và có tiềm năng rất to lớn

1.3.3.6 Công nghệ kích đẩy ở Austrlia và Newzealand

a Giới thiệu chung

Với sự phát triển ngày càng tăng của các thành phố và thị trấn ở Australia và New Zealand và nhu cầu kèm theo xây dựng các công trình ngầm đô thị thì kỹ thuật đào kín trong đó có công nghệ kích đẩy luôn được coi là kỹ thuật rất có triển vọng phát triển và có thị phần to lớn

Từ cuối những năm 1960 công nghệ kích đẩy đã được sử dụng ở Australia để xây dựng các tuyến ống bê tông trong các dự án thoát và thải nước trên toàn quốc Theo các nghiên cứu đã công bố ở Australia, khi công trình ngầm đặt ở độ sâu hơn 5 m và dài trên 50 m thì công nghệ kích đẩy ống luôn được xem là một giải pháp kinh tế hơn

so với kỹ thuật đào hở

Cho tới nay, đã hàng trăm km công trình ngầm bằng bê tông được thi công bằng công nghệ kích đẩy trên khắp đất nước Australia và New Zealand Có thể kể đến các

công trình như Brisbane, Sydney và Melbourn (Australia), ở Aukland (New

Zealand)

b Nghiên cứu phát triển công nghệ

Việc nghiên cứu phát triển và hoàn thiện công nghệ kích đẩy ở Australia được quan tâm và đầu tư từ những năm 60 của thế kỷ trước Hội kỹ thuật đào kín Australia

(Australian Society of Trenchless Technology-ASTT) được thành lập từ lâu và là

thành viên của ISTT Australia cũng đã thành lập hiệp hội ống bê tông Australia

(Concrete Pipe Association of Australia-CPAA) Những nghiên cứu về kỹ thuật đào

kín nói chung và công nghệ kích đẩy nói riêng được thực hiện bởi ASTT, CPAA, các trường đại học và các cơ quan khác đã mang lại nhiều kết quả và thành tựu Nhiều hướng dẫn thiết kế, tiêu chuẩn thiết kế và thi công liên quan đến công nghệ kích đẩy

1.3.3.7 Nhu cầu và khả năng áp dụng công nghệ kích đẩy ở Việt Nam

a Nhu cầu áp dụng

 Đánh giá chung về hiện trạng hệ thống công trình ngầm ở các đô thị nước ta

Qua phân tích về hiện trạng hệ thống công trình ngầm ở các đô thị lớn ở nước ta, đặc biệt là ở Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, có thể đưa ra một số nhận xét, đánh giá chung như sau:

Hệ thống công trình ngầm ở các đô thị lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh không đáp ứng nhu cầu phục vụ sinh hoạt đời sống và xây dựng phát triển thủ đô Các đô thị lớn chưa có hệ thống công trình giao thông ngầm hoàn chỉnh và đồng bộ,

hệ thống công trình kỹ thuật ngầm còn manh mún, chắp vá

Hệ thống các công trình ngầm hiện có đã cũ nát xuống cấp nghiêm trọng cần cải tạo, sửa chữa để phục vụ đời sống và hoạt động của thành phố, hiệu quả sử dụng các công trình ngầm đô thị còn rất thấp, chủ yếu là hệ thống cống thoát nước, nhưng hệ thống này hiện nay cũng đã bộc lộ sự yếu kém và không đáp ứng được nhu cầu thoát nước cho các đô thị lớn

Trình độ công nghệ xây dựng công trình ngầm đô thị còn rất lạc hậu so với các thành phố lớn khác trên thế giới, các nhà thầu trong nước hầu như không thể tiến hành các dự án xây dựng công trình ngầm một cách độc lập mà chỉ đóng vai trò thầu phụ trong một số dự án đang được tiến hành

Qua phân tích về hệ thống công trình ngầm đô thị ở Việt Nam và đối chiếu với những tiêu chí của thế giới thấy rằng nhu cầu phát triển công trình ngầm đô thị ở nước ta là rất lớn với 3 lý do chính như sau:

 Một là, cơ sở hạ tầng kỹ thuật đô thị ở nước ta hiện nay hầu như chưa có Trong một

đô thị phát triển, cần thiết 3 loại hình công trình ngầm là công trình ngầm giao thông

đô thị, công trình ngầm cơ sở hạ tầng và công trình ngầm cơ sở hạ tầng kỹ thuật Công trình ngầm giao thông đô thị gồm hệ thống đường ngầm giao thông bánh hơi,

bánh sắt (tàu điện ngầm,…), các nút giao thông ngầm khác mức, đường ngầm cho

người đi bộ phục vụ giao thông đô thị nhằm giảm thiểu áp lực ngày càng tăng của các phương tiện giao thông trên mặt đất Các công trình ngầm cơ sở hạ tầng như các bãi

đỗ xe, các kho hàng, các phức hệ ngầm dịch vụ, thương mại đa mục đích nhằm tiết kiệm diện tích trên mặt đất phục vụ xây dựng cảnh quan, môi trường trong sạch cho

các đô thị Các công trình ngầm cơ sở hạ tầng kỹ thuật như hệ thống đường ống thoát nước mưa, nước thải sinh hoạt, các hệ thống cấp nước sạch, cấp khí đốt, cấp điện, thông tin liên lạc nhằm cung cấp các phưong tiện sinh hoạt đô thị an toàn, tiện dụng Các công trình ngầm kỹ thuật như vậy ở các đô thị nước ta hiện tại là hoàn toàn chưa có

 Hai là, các cơ sở hạ tầng kỹ thuật của các đô thị nước ta hiện nay chưa phát triển theo kịp với mức độ đô thị hoá dẫn đến sự cố sinh hoạt nghiêm trọng gây tổn hại vật chất, tinh thần và môi trường cho cư dân đô thị như ngập úng đường phố trong mùa mưa lũ, tắc nghẽn giao thông trong giờ cao điểm Các thống kê chưa đầy đủ cho thấy bức tranh về hiện trạng đô thị ở Hà Nội khá ảm đạm, cơ sở hạ tầng kỹ thuật hoàn toàn thiếu hụt Hệ thống cống ngầm thoát nước của Hà Nội trung bình mới đạt 0,12m cống/đầu người và 100m cống/ha, chính vì vậy chỉ một trận mưa với lượng mưa trung bình 100 mm, Hà Nội có tới 80 điểm ngập úng với độ sâu 0.5-2.0 m trong thời gian từ 1 giờ đến 2-3 ngày Bức tranh hiện trạng đô thị ở thành phố Hồ Chí Minh còn

ảm đạm hơn do điều kiện tự nhiên của khu vực và tốc độ đô thị hóa nhanh trong những năm gần đây

 Ba là, quá trình đô thị hoá tại Việt Nam phát triển nhanh chóng với sự tăng lên nhanh chóng của dân số kéo theo sự mở rộng về diện tích và quy mô của các khu đô thị mới

 Bốn là, kinh nghiệm thế giới và đặc biệt là kinh nghiệm phát triển đô thị tại các nước Đông Nam Á với sự tương đồng về lịch sử phát triển, phong tục, tập quán, trình

độ kinh tế kỹ thuật như Việt Nam cho thấy, con đường duy nhất và tất yếu cho một

đô thị phát triển hiện đại và bền vững là phát triển các công trình ngầm đô thị…

b Hiện trạng áp dụng công nghệ kích đẩy ở Việt Nam và những tồn tại

 Nghiên cứu áp dụng công nghệ

Ở Việt Nam công nghệ kích đẩy cũng đã được đề cập trong một đề tài nghiên cứu

về xây dựng công trình ngầm đô thị từ năm 1998 ở viện KHCN Xây Dựng (Bộ Xây

Dựng), việc nghiên cứu mới dừng lại ở việc giới thiệu công nghệ và một số vấn đề

liên quan đến tính toán và thi công Ngoài ra còn một số nghiên cứu được giới thiệu rải rác trong một số các tài liệu và bài báo Nhìn chung chưa có một nghiên cứu sâu, đầy đủ và toàn diện về công nghệ này khi áp dụng ở Việt Nam

Hình 1.5: Hệ thống công trình ngầm đô thị -

một ước mơ của các thành phố ở Việt Nam trong tương lai?

 Về một số dự án đang áp dụng công nghệ

Trước đây tại Gói thầu số 7 của dự án thoát nước lưu vực kênh Nhiêu Lộc-Thị

Nghè (TP Hồ Chí Minh) đã sử dụng công nghệ kích đẩy ống với quy mô lớn đã được

triển khai xong Một trong những nội dung chính của dự án là thi công một đường

ống dẫn nước thải với tổng chiều dài hơn 9 km, trong đó đoạn đầu dài 2.8 km sử

dụng ống đường kính 2000 mm và đoạn còn lại dài 5,5 km đường kính 3000 mm

(Gói thầu số 7) Độ sâu đặt ống ở độ sâu dao động trong khoảng 8-16 m Nền đất ở

độ sâu tuyến ống xuyên qua rất phức tạp, chủ yếu là lớp sét yếu đến sét cứng và hạt

mịn Vì mực nước ngầm cao nên các biện pháp kiểm soát nước mặt và nước ngầm

cần được thực hiện trong quá trình thi công Chủ đầu tư dự án là Ban quản l‎í dự án vệ

sinh môi trường Thành phố Hồ Chí Minh Nhà thầu thi công Gói thầu số 7 là liên

danh Tianjin-Chec 3 của Trung Quốc Đơn vị tư vấn là tập đoàn CDM của Hoa Kỳ

Theo dự kiến thì thời gian thi công là từ ngày 23-10-2003 đến ngày 14-11-2006 Tuy nhiên do nhiều sự cố kỹ thuật trong quá trình thi công mà cho đến thời điểm năm

2011 gói thầu mới hoàn thành

 Khả năng áp dụng

Việc áp dụng công nghệ kích đẩy để thi công các công trình ngầm trong các đô thị

ở Việt Nam trong giai đoạn tiếp theo có tính khả thi vì các tiền đề sau:

 Trong khoảng thời gian gần đây các tổ chức khoa học, các trường đại học trong nước

đã bước đầu có các tìm hiểu nghiên cứu về công nghệ này thông qua các đề tài, chương trình nghiên cứu phục vụ phát triển công trình đô thị Qua các đề tài đã có thể đào tạo được một số chuyên gia có kiến thức về công nghệ, sẵn sàng tham gia vào

các dự án Cũng thông qua đó, các cơ quan quản l‎í, các nhà tư vấn cũng đã có được

một cái nhìn tổng quan về hiệu quả công nghệ do đó việc chấp thuận áp dụng công nghệ cũng có thể dễ dàng hơn

 Qua các dự án về công nghệ kích đẩy ở Thành phố Hồ Chí Minh chúng ta cũng đã

có một số bài học về thất bại cũng như thành công Đây là những kinh nghiệm hết

sức quý báu cho các nhà quản lí‎, tư vấn và các nhà thầu trong nước khi tiếp cận công

nghệ này

1.3.4 Trình tự công nghệ kích đẩy ống

1.3.4.1 Tóm tắt trình tự công nghệ kích đẩy ống

Công nghệ thi công kích đẩy ống được tóm tắt qua các bước như sau:

 Bước 1 : Thi công giếng điều khiển (drive shaft/pit) và giếng nhận

 Bước 2 : Lắp đặt các bộ phận khung kích và kích thủy lực, điều chỉnh kích thủy lực cho đúng với tim tuyến và độ dốc tuyến như thiết kế

 Bước 3 : Lắp đặt hệ dẫn hướng bằng laze (laser guidance system) Khi hệ thống này hoạt động, các tia lazer sẽ xác định các điểm được chỉ định theo thiết kế Trong suốt quá trình thao tác kích đẩy ống, cần liên tục kiểm tra sự chính xác của tim tuyến đào thực tế dựa vào hệ thống này, các sai lệch cần được điều chỉnh ngay lập tức

 Bước 4 : Lắp đặt thiết bị đào (khiên hoặc máy khoan hầm-TBM) và điều chỉnh nó phù hợp với các yêu cầu thiết kế

 Bước 5 : Liên kết vòng kích đẩy với khiên đào hoặc máy đào hầm

 Bước 6 : Đẩy khiên đào hoặc máy đào hầm qua lỗ đã chuẩn bị trước tại giếng kích đẩy Bắt đầu quá trình đào và vận chuyển đất đào về phía giếng kích đẩy để đưa lên mặt đất và đẩy về phía trước cho đến khi khiên đào hoặc máy đào hầm được lắp đặt xong Dịch chuyển của thiết bị kích đẩy được kiểm tra bởi trung tâm điều khiển đặt bên ngoài khiên đào hoặc máy đào hầm, ngược lại trong quá trình đào hoặc khoan sẽ được kiểm tra bởi các thiết bị kiểm tra đặt trong khiên đào hoặc máy đào hầm

 Bước 7 : Co các đầu kích lại và đẩy các bản kích để tạo ra một khoảng trống để lắp các đốt ống

 Bước 8 : Lắp đặt đốt ống đầu tiên vào rãnh kích đẩy Để thao tác khoan được êm thuận, các trạm kích trung gian có thể được lắp sau khiên đào hoặc máy đào hầm

 Bước 9 : Liên kết bản kích đẩy với ống và ống với khiên đào hoặc máy đào hầm

 Bước 10 : Đẩy ống đầu tiên về phía trước, đào, vận chuyển đất ra giếng kích đẩy và đưa lên mặt đất

 Bước 11 : Lặp lại chu trình trên, cho đến khi chiều dài đoạn ống được lắp đặt xong

 Bước 12 : Di chuyển khiên đào hoặc máy đào hầm ra khỏi giếng nhận

 Bước 13 : Di chuyển thiết bị kích, các trạm kích trung gian và các rãnh kích ra khỏi giếng kích đẩy

 Bước 14 : Dọn dẹp mặt bằng thi công theo quy định

1.3.4.2 Sơ đồ quá trình thi công

Sơ đồ thi công điển hình của một quá trình kích đẩy thể hiện trên hình 1.6

1.3.4.3 Chi tiết các bước thi công

a Thi công giếng kích (giếng điều khiển và giếng nhận)

Các giếng kích là điểm đầu và điểm cuối của một đoạn tuyến cần thi công Giếng kích thường có các dạng: đúc sẵn và hạ dần từng đốt, tường trong đất, cọc ván

thép hoặc giếng đổ tại chỗ

 Giếng kích đúc sẵn, lắp ghép: tiết diện giếng có thể tròn hoặc hình chữ nhật, thi công bằng phương pháp hạ giếng theo từng đốt, các giếng loại này thường có kích thước không lớn

 Giếng kích bằng tường trong đất đổ tại chỗ hoặc lắp ghép, phương pháp thi công tường và neo trong đất

Hỡnh 1.6 : Sơ đồ cỏc bước thi cụng kớch đẩy ống

 Giếng kớch dựng vũng võy cọc vỏn thộp: phương phỏp đúng cỏc vũng võy cọc vỏn

làm giếng kớch cũng thường được sử dụng trong cụng nghệ kớch đẩy, cú thể dựng hệ chống ngang và cỏc hàng neo để tăng ổn định cho cọc vỏn Sử dụng vũng võy cọc vỏn cú ưu điểm là tớnh cơ động cao, thi cụng nhanh

Chuẩn bị ph-ơng tiện máy móc thiết bị phục vụ thi công

Chuẩn bị mặt bằng Lắp đặt máy móc, trạm kích

Kích đẩy đầu đào vào trong đất

Kích đẩy ống ở trạm kích

chính

Kích đẩy ống ở trạm kích trung gian

Đầu đào gần đến giếng nhận

Vận chuyển

đất thải

Chuẩn bị, lắp đặt cửa nhận Kích ống xuyên qua tấm chắn Thu lại đầu đào

Bơm vữa lấp chèn khe rỗng giữa ống và nền, bịt các lỗ hở, làm kín

mối nối

Thu dọn, giải phóng thiết bị

Kiểm tra, dọn dẹp hoàn thiện

 Lắp đặt giá đỡ thiết bị laze

 Lắp đặt các hệ thống phục vụ thi công: thùng chất lỏng, hệ thống bơm chất bôi trơn, thang dẫn, hệ thống thông gió, bơm nước và cung cấp năng lượng v.v

Hình 1.7 : Lắp đặt trạm kích chính

c Lắp đặt máy đào

Trình tự lắp đặt máy đào vào vị trí:

 Vận chuyển đầu đào đến công trường, lắp vào trạm kích

 Lắp đặt, kết nối các hệ thống thuỷ lực, điều khiển của đầu đào

 Kiểm tra lại phương hướng và độ dốc của máy đào bằng tia laze và các thiết bị định

vị

KATO

Hình 1.8 : Lắp đặt máy đào

Hình 1.9 : Bắt đầu kích đẩy máy đào

d Kích đầu đào vào trong đất

Các bước thực hiện (hình 1.10):

 Bắt đầu kích đẩy đầu đào vào trong “mắt mềm” (soft eye)

 Nếu kích đẩy ở giếng kích bằng cọc ván, máy kích sẽ được kích vào đến 100mm qua mắt mềm và dừng lại tạm thời để kéo tấm chắn lên và kiểm tra ổn định

KATO

KATO