Báo cáo Hội thảo Hầm ITA & ITST tổ chức Hà Nội, ngày 12/03/2007 Một số vấn đề quản lý rủi ro lún mặt đất cho Dự án tuyến đường sắt thị thí điểm TP Hà Nội Th.S Nguyễn Đức Toản; TS Lưu Xuân Hùng Ban Dự án Đường sắt Đô thị Hà Nội LỜI GIỚI THIỆU CHUNG Các kỹ sư Việt Nam có nhiều kinh nghiệm phương pháp làm hầm truyền thống thập kỷ vừa qua Nhưng kinh nghiệm làm hầm máy khoan hầm toàn tiết diện, đặc biệt vùng đô thị, chưa Trong đó, ngành cơng nghiệp hầm giới nói chung có bước phát triển mạnh Những vấn đề lớn độ bền vững, khả phục vụ, tính khả thi mặt kỹ thuật tính khả xây dựng giải Các thành tựu công nghệ cho phép có tốc độ đào hầm lớn thực hầm dài Đặc biệt, bước đột phá thuộc công nghệ xây dựng hầm giới toàn tiết diện Nếu đánh giá lựa chọn cách đắn máy khoan hầm (TBM) dùng khiên đại, thi cơng đường hầm xun qua loại đất đá Ngoài ra, hiểu rõ áp dụng biện pháp kỹ thuật tiên tiến, hoàn toàn tránh sụt lún mặt đất lớn Do đó, quốc gia phát triển Việt Nam đứng bên lề lâu trước tất tiến công nghệ chuyển biến kinh tế đó, xét bối cảnh tồn cầu hóa, mà nhu cầu phát triển quốc gia coi trọng thích đáng Nước ta có hàng trăm trung tâm thị với 20 triệu người sinh sống, đạt 26% tổng số dân 83 triệu người Các thành phố lớn Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh Đà Nẵng phải chịu cảnh tắc nghẽn giao thông nghiêm trọng hậu kéo theo nó, chất lượng sống bị suy giảm đáng kể Thực tế cho thấy, nỗ lực đầu tư vào việc nâng cấp hệ thống giao thơng mặt đất có lẽ khơng đủ Rõ ràng cần phải có giải pháp khác tương lai Để giải vấn đề cách tháo gỡ tắc nghẽn tình trạng đông nghẹt mức, để đảm bảo cho phát triển bền vững, cần phải xây dựng hệ thống giao thông hiệu Mạng lưới vận tải công cộng đô thị khối lượng lớn đường sắt giải pháp cho thành phố, phải xây dựng hệ thống tàu điện ngầm (metro) Hai thành phố Hà Nội TP Hồ Chí Minh xúc tiến xây dựng tuyến metro Xây dựng dự án tàu điện ngầm vấn đề hoàn tồn nước ta, có nhiều rủi ro cần đánh giá quản lý tốt Báo cáo trình bày vấn đề chung liên quan đến lún mặt đất (sụt lún) gây hoạt động đào hầm, số khía cạnh quản lý rủi ro trình xây dựng đoạn ngầm Dự án tuyến đường sắt đô thị thí điểm Thành phố Hà Báo cáo Hội thảo Hầm ITA & ITST tổ chức Hà Nội, ngày 12/03/2007 Nội, có nhắc sơ lược đến Tuyến vận tải lớn số (UMRT-21), với ưu tiên xem xét kỹ phương án sử dụng máy khoan hầm TBM Giới thiệu Dự án Chủ đầu tư dự án Tuyến đường sắt thị thí điểm Thành phố Hà Nội, đoạn Nhổn Ga Hà Nội, Ban Dự án Đường sắt Đô thị Hà Nội (HRB)2, thuộc Ủy ban Nhân dân Thành phố Hà Nội (HPC) Dự án Tuyến đường sắt thị thí điểm Thành phố Hà Nội, đoạn Nhổn - Ga Hà Nội trục theo hướng Đơng - Tây Thành phố Theo kết khảo sát vào cao điểm lưu lượng người tham gia giao thông đường Kim Mã 37.600 người/ hai hướng/ giờ, đường Cát Linh 25.380 người/ hai hướng/giờ Lưu lượng vượt khả thông qua mặt cắt giao thông Tình trạng ùn tắc giao thơng xảy nghiêm trọng vào năm tới lượng ôtô cá nhân sử dụng ngày tăng Theo dự báo lưu lượng người tham gia giao thông đến năm 2010 vào cao điểm đường Kim Mã 50.000 đến 60.000 người/hai hướng/giờ Do vậy, việc đưa vào vận hành Tuyến đường sắt thị thí điểm cần thiết, giải tình trạng ùn tắc giao thơng q tải, tình trạng nhiễm khí thải đặc biệt đảm bảo an tồn cao cho người tham gia giao thông Tuyến đường sắt thị thí điểm theo lộ trình sau: điểm đầu Nhổn (theo Quốc lộ 32) - Cầu Diễn - Mai Dịch - Nút giao với đường Vành đai - Cầu Giấy - Kim Mã - Núi Trúc - Giảng Võ - Cát Linh - Quốc Tử Giám - ga Hà Nội - điểm cuối đường Trần Hưng Đạo (trước ga Hà Nội) Tổng chiều dài tuyến 12,5 Km + 0,2 Km đường dẫn vào Depot Nhổn, đó: đoạn cao dài 9,8 Km (gồm 0,2 km đường dẫn), đoạn ngầm dài 2,9 Km Giai đoạn dự án xây dựng tiếp đoạn ngầm từ Ga Hà Nội đến Bác Cổ gần Nhà hát lớn Tổ hợp Đề-pô dự án khởi cơng vào ngày 27/12/2006 Tuyến dự án dự kiến hoàn thành thiết kế chi tiết sớm tiến hành thi công năm 2007, nhằm hoàn thành vào năm 2010 đại lễ kỷ niệm ngàn (1000) năm Thăng Long Quản lý Rủi ro Nói chung, hệ thống hồn chỉnh nghiệp vụ quản lý dự án, quản lý tài hợp đồng cần thiết cho dự án giao thông, sở hạ tầng, kỹ thuật, hay xây dựng Cần phải tối đa hóa lợi ích cho Chủ đầu tư phải giảm thiếu rủi ro bất lợi cho họ Trong nhiều giai đoạn chu trình thực dự án, nghiệp vụ chun mơn bao gồm: • Cố vấn thương mại đánh giá rủi ro trước ký kết hợp đồng; Vận tải Đường sắt Đô thị Khối lượng Lớn; gọi "Dự án Xây dựng Đường sắt Đô thị Thành phố Hà Nội (Tuyến số 2)" Trước Ban Quản lý, Phát triển Vận tải Công cộng Xe điện Hà Nội (HATD) Báo cáo Hội thảo Hầm ITA & ITST tổ chức • • • • • • Hà Nội, ngày 12/03/2007 Quản lý dự án; Quản lý hợp đồng tài chính; Kiểm sốt khối lượng; Giải tranh chấp khiếu kiện; Quản lý thi công; Quản lý nhân sự, đào tạo/huấn luyện tuyển dụng nhân viên Ban Dự án Đường sắt Đô thị Hà Nội (HRB) nỗ lực tăng cường kinh nghiệm tất nghiệp vụ chuyên môn để quản lý thực tốt tất đoạn tuyến cao, mặt đất, ngầm dự án vận tải đường sắt đô thị giao Về vấn đề quản lý/kiểm sốt khối lượng, có lẽ tốt thực việc nghiên cứu/lập dẫn phương pháp xây dựng đơn giá, dự toán quản lý dự toán giai đoạn quy hoạch, lập chương trình, tiền xây dựng, nhằm đạt quán xác cao việc quy hoạch, lập chương trình thiết kế sở, thiết kế cuối Chỉ dẫn này, có được, phải khảo sát/cung cấp chiến lược, phương pháp, cơng cụ thích hợp nhằm thiết lập, theo dõi, lập hồ sơ cho tất việc xây dựng đơn giá, dự toán mang tính thực tế giai đoạn tồn trình Đối với việc xây dựng đoạn ngầm Tuyến đường sắt thị thí điểm Thành phố Hà Nội, có ưu tiên cho việc lựa chọn loại/công nghệ TBM phù hợp, phương thức thuê máy mua lại máy cũ qua tân trang Phần trình bày quản lý rủi ro cho phương án áp dụng TBM 2.1 Các trường hợp gây khó khăn đào hầm TBM đất Sự hoạt động TBM chịu ảnh hưởng chất lượng đất đá, kiểu/loại máy lựa chọn đường kính hầm Những tiến cơng nghệ tính tin cậy TBM khiến cho nhiều hầm khoan đào cách thành công qua điều kiện địa chất mà trước cho khó khăn Tuy nhiên, trường hợp gây khó khăn phát sinh tiến hành đào hầm TBM khơng biến hẳn Trong khoan đào, tình hình trở nên xấu nghiêm trọng thời điểm nào, theo mét chiều dài tiến sâu, tình đa dạng Theo giáo sư Kovari (2004), nhân tố rủi ro cao đào hầm vùng đô thị bao gồm: • • • Lớp đất phủ mỏng: Trong trường hợp đường kính hầm lớn phát sinh chuyển dịch đất (lún) sập lở lan đến tận mặt đất Các kết cấu hữu kế bên: Sự nhạy cảm cơng trình kế bên lún mặt đất, hư hỏng tiềm tàng gây sập lở, biến động dải rộng Ngoài việc theo dõi quan trắc mặt đất để kiểm soát tác động/hậu hư hại tiềm tàng cơng trình nhà cửa, cơng trình kỹ thuật cơng cộng sở hạ tầng hữu, cịn phải áp dụng phương pháp phân loại rủi ro hư hỏng phù hợp Các chướng ngại vật chưa biết đến lịng đất: Sự có mặt vật chướng ngại ẩn dấu lịng đất gây khó khăn định cho công tác đào hầm đô thị sử dụng TBM Báo cáo Hội thảo Hầm ITA & ITST tổ chức • Hà Nội, ngày 12/03/2007 Những bó buộc bố trí tuyến: Việc lựa chọn tuyến theo trắc dọc trắc ngang nói chung gặp phải bó buộc hạn chế định Chi phí giải phóng mặt lớn, móng cơng trình cũ gây nhiều phức tạp q trình thi cơng Những khó khăn lối tiếp cận: Ví dụ, việc lựa chọn vị trí bắt đầu/xuất phát đào hầm (như giếng đặt máy TBM, lối tiếp cận cho TBM), việc lập kế hoạch vận chuyển vật liệu đến khỏi công trường; hạn chế bố trí lỗ khoan phục vụ thăm dị khảo sát, phục vụ kiểm soát nước ngầm hay gia cố đất Sự phản đối cơng chúng: Có thể xảy lịng tin cơng chúng công nghệ TBM, phản đối mạnh mẽ việc thực dự án ngầm thành phố, để xảy hư hại đến cơng trình đường sá • • Các biện pháp phép tiến hành thi cơng hầm an tồn kinh tế môi trường đất mềm yếu điều kiện thị có sử dụng TBM kiểu Cân Áp lực đất (EPB) hay Vữa bùn tạo áp/Dung dịch khoan (Slurry) để chống đỡ gương đào bao gồm: • • • • • Công nghệ TBM hiệu Thủ tục thiết kế tin cậy Các phương pháp xử lý đất đào tiên tiến Công nghệ bơm vữa gia cố đại Quản lý rủi ro tin cậy 2.2 Quản lý rủi ro cho hầm Kỹ thuật làm hầm công nghệ phi rủi ro Việc chọn phương pháp thi công "đúng đắn", với bên tham gia thi cơng có kinh nghiệm "phù hợp", quan trọng để đảm bảo cho thành công Việc xây dựng hầm cơng trình ngầm bị tác động rủi ro tiềm tàng không bên trực tiếp tham gia vào công việc (chủ đầu tư, tư vấn, nhà thầu, nhà cung cấp), mà cịn cơng chúng, đặc biệt khu thị Các dự án cơng trình ngầm ngày phải xét tới nhiều yếu tố mơi trường trị hậu trường, yếu tố góp thêm phần phức tạp tổng thể cho dự án định Chính điều tạo nên nhu cầu phải quản lý rủi ro Theo định nghĩa, rủi ro gồm hai thành phần: xác suất xảy w lượng thiệt hại D Về đánh giá định lượng, tích số hai yếu tố cho ta rủi ro: R = w x D Một rủi ro ban đầu giảm cách làm giảm xác suất xảy giảm tác động Rõ ràng, rủi ro cịn lại (rủi ro cuối cùng) tránh khỏi, chúng phải chia sẻ bên tham gia phải kiểm sốt cách có hệ thống biện pháp đề phịng Theo Hội Cơng trình ngầm Quốc tế (ITA, 2004), có số dạng rủi ro sau đây: - rủi ro vượt vốn đầu tư cho phép rủi ro chậm trễ tiến độ công việc rủi ro môi trường Báo cáo Hội thảo Hầm ITA & ITST tổ chức - Hà Nội, ngày 12/03/2007 rủi ro vụ sập lở hầm tai tiếng lớn, thảm họa khác (khả xảy tai nạn quy mô lớn trình làm hầm) rủi ro thiệt hại loạt bên thứ ba người tài sản khu đô thị (một mối lo ngại đặc biệt với tòa nhà phân loại di sản) rủi ro việc công chúng phản đối, gây vấn đề xuất phát từ dự án hầm "Quản lý rủi ro" thuật ngữ tổng quát bao gồm việc xác định rủi ro, đánh giá rủi ro, phân tích rủi ro, loại trừ rủi ro, giảm nhẹ kiểm soát rủi ro Quản lý rủi ro cho hầm thông lệ dự án lớn toàn giới Lời khuyên nên áp dụng kỹ thuật quản lý rủi ro có tính hệ thống cho công tác quản lý rủi ro Thông qua việc áp dụng Kế hoạch Quản lý Rủi ro (RPM) minh bạch có hiệu quả, thực từ giai đoạn thiết kế ban đầu giai đoạn xây dựng vận hành, hầu hết rủi ro quản lý cách có hiệu Các cơng cụ quản lý rủi ro bao gồm (theo ITA, 2004): - Phân tích dạng cấu trúc sai lỗi Phân tích dạng cấu trúc kiện Phân tích dạng cấu trúc định Phân tích đa rủi ro Mơ Monte Carlo Một Quy tắc Thực hành Quản lý Rủi ro Dự án Hầm, lập sở theo giai đoạn dự án, có ích nhằm đối phó với thách thức ngày tăng dự án xây dựng hầm tương lai Người ta hy vọng rủi ro chia sẻ cách công bên tham gia Trong giai đoạn đấu thầu hợp đồng thi công khuyến nghị Quy tắc nói trên, có ba điểm cần nêu bật: i) sử dụng mẫu hợp đồng theo Liên đoàn kỹ sư tư vấn quốc tế (FIDIC), Hội kỹ sư dân dụng Anh (ICE), theo mẫu quốc gia hay mẫu khác chứng minh qua thực tế; (ii) sử dụng Báo cáo Cơ sở Địa kỹ thuật (GBR) tài liệu hợp đồng chính, tài liệu hợp đồng thầu phụ; (iii) đưa vào hợp đồng điều khoản rủi ro Rủi ro điều kiện địa chất không lường trước (các điều kiện trường thay đổi) tranh chấp khiếu kiện mặt hợp đồng phải xem xét cẩn thận; việc quản trị cách có hiệu nhờ Hội đồng Giải Tranh chấp (DRB) Các cơng cụ hữu ích khác gồm có: Phương pháp đánh giá chi phí-rủi ro (ví dụ, Q trình Thẩm định Dự tốn Chi phí - CEVP), công cụ giúp định xây dựng hầm (Trợ giúp Quyết định Làm hầm - DAT) Quá trình Thẩm định Dự tốn Chi phí (CEVP) xây dựng mơ hình chi phí tiến độ dựa xác suất thống kê nhằm xác định cách toàn diện quán dải giá trị biến thiên có chi phí tiến độ cần để hoàn thành dự án, cách xét đến tất lượng không chắn (sự không chắn bao gồm rủi ro lẫn hội có lợi) (Reilly, 2005) Trợ giúp Quyết định Làm hầm (DAT) giúp đưa định hợp lý hơn, đầy đủ thông tin hơn, hiệu cho việc thiết kế thi công hầm Yếu tố quan trọng DAT khả xem xét nhiều nguồn khác thông số biến thiên không chắn địa kỹ thuật thi công Báo cáo Hội thảo Hầm ITA & ITST tổ chức Hà Nội, ngày 12/03/2007 Cả Kế hoạch Quản lý Rủi ro (RPM) Trợ giúp Quyết định Làm hầm (DAT) áp dụng cách thành công năm gần cho loạt dự án hầm quan trọng có chiều dài độ sâu lớn, hầm tuyến đường sắt cao tốc California - Mỹ, hầm đường sắt cao tốc Pajares Guadarrama Tây Ban Nha, hầm tuyến đường sắt cao tốc Lyon-Turin nối Pháp Italia (Grasso, 2001) Có thể tham khảo kinh nghiệm quản lý rủi ro từ dự án Metro Copenhagen Đan Mạch (thông xe vào năm 2002, 2003 2007): ◊ Hợp đồng rõ công tác đánh giá rủi ro xây dựng cần Nhà thầu thực Có yêu cầu chung cho tất việc đánh giá rủi ro thi công cần phải tiến hành cho công trường, số yêu cầu kỹ đánh giá rủi ro thi công cho máy TBM ◊ Việc đánh giá rủi ro thi công cho TBM phải bắt đầu sau ký kết Hợp đồng với đánh giá thiết kế ban đầu, sau đánh giá thiết kế chi tiết, nhằm mục đích hồn thiện việc thiết kế TBM Hơn nữa, đánh giá rủi ro cho hoạt động TBM tiến hành - nhằm cung cấp liệu đầu vào cho quy trình vận hành máy ◊ Việc xác định/nhận dạng quản lý rủi ro: • • • • • • • • 2.3 Rủi ro lắp ghép vỏ hầm gây xoay máy TBM Áp lực đào tiến TBM Xoắn đệm kích đẩy khiên Sự bó cứng thủy lực cấu lắp ráp vỏ hầm Các điều kiện vận chuyển vỏ hầm vật liệu Trình tự lắp ráp vỏ hầm Sự lệch tâm kích đẩy khiên Các lực kéo bất lợi cho mặt cắt vỏ hầm Vài nhận xét mang tính kết luận quản lý rủi ro Để đáp ứng yêu cầu phức tạp dự án hầm, việc thiết kế địa kỹ thuật phải dựa chương trình khảo sát địa kỹ thuật đầy đủ, sau đưa đánh giá phân tích số liệu, thiết lập chương trình theo dõi quan trắc Các máy khoan hầm TBM tính cao quan trọng cho việc xây dựng thành công dự án hầm TBM phải cỗ máy chế tạo theo mục đích cụ thể, sử dụng cơng nghệ đại kiểm chứng, thiết kế cách đặc thù cho dự án, theo tiêu chuẩn/tham số kỹ thuật nhất, nhằm đảm bảo độ tin cậy chúng mặt tính làm việc kiểm soát lún đất Chúng phải thiết kế cho bao quát hết dải điều kiện địa chất dự kiến Các thủ tục quản lý rủi ro phải quy định nhằm bao quát rủi ro có thể; chuẩn bị biện pháp để đối phó với rủi ro đó, bao gồm việc ước tính chi phí xử lý tương ứng Các rủi ro phải xem xét nghiên cứu từ bước ban đầu dự án hầm, trải từ trình xây lắp vận hành cơng trình Phải quy định phân bổ ngân sách cho quản lý rủi ro tài liệu đấu thầu yêu cầu hợp đồng Báo cáo Hội thảo Hầm ITA & ITST tổ chức Hà Nội, ngày 12/03/2007 Lún mặt đất hoạt động đào hầm 3.1 Khái quát Mọi việc đào ngầm gây chuyển dịch đất Nói cách khác, chuyển dịch đất kết tránh khỏi việc xây dựng đường hầm Đặc biệt, chuyển dịch biểu rõ thành biến dạng lún mặt đất Thể tích đào đất phụ thêm lớn so với thể tích khoảng trống cần thiết hầm chiếm chỗ gọi "hao hụt thể tích đất" hay "mất mát đất" Nó thường biểu thị tỷ lệ phần trăm diện tích thiết diện đào hầm (VL) Một phần lượng mát đất xung quanh hang hầm phát triển lên đến bề mặt, gây máng lún (thể tích máng lún đơn vị chiều dài theo hướng trục hầm gọi VS) Lượng mát thể tích đất quanh hang hầm VL gần tương đương với thể tích thực máng lún bề mặt VS đa số điều kiện địa chất Nếu đáp ứng biến đổi đất trình đào theo thể tích khơng đổi (ví dụ, điều kiện khơng nước), mối quan hệ nói xác Giả thuyết nghiệm đặc biệt đất có tính sét lớp đất phủ hầm mỏng Nếu không, mối quan hệ chuyển dịch đất hầm (Unóc) độ lún bề mặt phía tim hầm (Smax) khác Độ lớn hao hụt thể tích đất VL phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau: • • • • • loại đất phương pháp thi công hầm tốc độ đào tiến hầm kích thước hầm hình thức chống đỡ tạm chống đỡ ban đầu Trước dự báo độ lớn biến dạng đất, cần phải ước lượng giá trị hao hụt thể tích đất dự kiến Ước lượng dựa trường hợp thi công thực tế (số liệu cơng trình biết), phải có đánh giá phân tích kỹ thuật có tính đến phương pháp thi công hầm đề xuất điều kiện trường Có hai phương pháp tính tốn lún mặt đất: (1) phương pháp bán kinh nghiệm chứng minh tốt qua ứng dụng thực tế, dựa công thức kinh nghiệm rút từ kết quan trắc cơng trình cũ; (2) phương pháp số, mà chủ yếu phương pháp phần tử hữu hạn (FEM), phương pháp phổ biến 3.2 Các cách tiếp cận kiểm sốt lún Sự có mặt cơng trình mặt đất thường làm thay đổi biên dạng lún, tương tác đất kết cấu Nếu lượng lún không (lún lệch) đủ lớn chúng làm hư hại cơng trình Sau trình tự xem xét thực thi để giảm thiểu biến dạng lún gây ảnh hưởng cho cơng trình phía hầm: ¾ Tính tốn/dự báo biến dạng lún; ¾ Theo dõi quan trắc; ¾ Các cơng tác bảo vệ phịng ngừa; ¾ Các khảo sát trạng/hư hại cơng trình cũ; Báo cáo Hội thảo Hầm ITA & ITST tổ chức ¾ Hà Nội, ngày 12/03/2007 Các biện pháp sửa chữa công trình cũ Lún mặt đất gây đào hầm giảm nhẹ kiểm soát cách áp dụng biện pháp bảo vệ sau [2]: • Kỹ thuật thi công hầm tốt (bao gồm: làm việc liên tục, lắp dựng vỏ hầm sau đào đất, kiểm sốt chặt chẽ q trình thi cơng hầm nhằm giảm độ lớn lún); • Các biện pháp từ gốc (bao gồm hoạt động thực từ bên lịng hầm q trình thi cơng nhằm giảm độ lớn chuyển dịch đất phát sinh nguồn, chẳng hạn ổn định hóa gương đào, bơm vữa lấp khoảng trống xung quanh vỏ hầm khiên, v.v…); • Các biện pháp xử lý gia cố đất (như bơm vữa thâm nhập gia cố, bơm vữa áp lực, kiểm sốt nước ngầm, v.v…); • Các biện pháp kết cấu (nhằm giảm tác động gây hại chuyển động đất cách gia tăng khả chịu lực tòa nhà hay kết cấu, thường bao gồm kỹ thuật chống gia cường từ bên móng kích/chống giằng) Các khảo sát trạng/hư hại cơng trình cũ phải thực đủ lâu trước bắt đầu tiến hành việc xây dựng khu vực, nhằm nắm tình trạng tài sản trước thi công hầm Cần phải áp dụng hệ thống phân loại hư hỏng đáng tin cậy cho cơng trình xây vữa/gạch xây theo quan niệm hạn chế biến dạng kéo Có thể áp dụng q trình đánh giá rủi ro theo giai đoạn, bao gồm đánh giá sơ bộ, đánh giá giai đoạn hai, đánh giá chi tiết Trong q trình này, tịa nhà loại dần khỏi giai đoạn đánh giá tùy thuộc vào mức độ hư hại tiềm tàng dự báo 3.3 Tính tốn lún Lún mặt đất tính tốn dựa thơng số kích thước hình học hầm, điều kiện địa chất, tính chất khiên đào, cách phân đoạn cho vòng vỏ hầm lắp ghép, vật liệu vỏ hầm, v.v… Những số liệu thu thập xác sau nhờ trình khảo sát địa chất bổ sung Chủ đầu tư tiến hành sớm, qua trình thiết kế chi tiết thực đồng thời Các tính tốn dùng phương pháp bán kinh nghiệm/giải tích phương pháp số, hai Về phương pháp kinh nghiệm, Peck (1969), O’Reilly & New (1982) đưa đường cong Gauss để xấp xỉ hóa hình dạng máng lún ngắn hạn theo chiều ngang cho hầm đơn điều kiện "cánh đồng" (khơng có nhà cửa hay cơng trình bên trên, Hình 1), theo công thức sau: ⎛ − y2 ⎞ S = S max exp ⎜ ⎟ ⎝ 2i ⎠ i = K zo (O’Reilly & New, 1982) đó, S = độ lún bề mặt lý thuyết (là hàm sai số Gauss, đường cong xác suất chuẩn) Báo cáo Hội thảo Hầm ITA & ITST tổ chức -y Hà Nội, ngày 12/03/2007 Khoảng cách đến tim hầm, y Lún mặt đất, S y i Smax Hình 1: Máng lún bề mặt (theo Peck, 1969) = độ lún bề mặt lớn (phía trục hầm, tức là, chiều sâu máng lún) = hàm số mũ ex, e gần 2.718 số hàm số lôgarit tự nhiên y = khoảng cách ngang kể từ tim hầm i = độ lệch tiêu chuẩn đường cong (điểm uốn đường cong), gọi thông số bề rộng máng lún K = số thực nghiệm không thứ nguyên, phụ thuộc vào loại đất z0 = chiều sâu trục hầm Smax, K i cho biểu thức sau (trong số nhiều công thức đề xuất khác): Smax exp Smax = π D 0.313VL (%) D = VL (%) = i 2π i 2π i VS (New & O'Reilly, 1991 / Mair nnk, 1996) với D đường kính hầm i = K zo i = 0.43z0 + 1.1 [m]; K = 0.4 ÷ 0.5 (cho đất dính) i = 0.28z0 - 0.1 [m]; K = 0.25 ÷ 0.35 (cho đất khơng dính) VL tính tốn theo phương pháp thi công hầm sau: NATM: Đất sét London → VL = 0.5% - 1.5% giá trị tương ứng tốt với kỹ thuật đào hầm khiên có kiểm soát Đào hầm gương hở Sét cứng → VL = 1% 2% Đào hầm gương kín (khiên EPB Slurry): Có thể đạt mức độ kiểm sốt lún tốt Trong loại cát → VL < 0.5% (có thể đạt 0.35% cơng nghệ đào hầm khiên Slurry EPB) Trong đất sét → VL = 1% - 2% (không kể lượng lún cố kết) Báo cáo Hội thảo Hầm ITA & ITST tổ chức Hà Nội, ngày 12/03/2007 Mặt khác, dùng phương pháp số để mơ hình hóa q trình đào hầm nhằm phân tích ứng xử kết cấu vỏ hầm lượng hao hụt thể tích đất quanh biên hầm Khi mơ hình hóa dự báo phát triển lún bề mặt phần mềm địa học chuyên dụng, cần biết số liệu đầu vào như: kích thước hình học, tính chất vật liệu hệ thống chống đỡ Các kết đầu biến dạng lún mặt đất bao gồm nội lực vỏ hầm (lực dọc mômen uốn dùng để thiết kế cốt thép cho vỏ hầm), đường ứng suất Tóm lại, tính tốn lún mặt đất gây đào hầm đô thị cách dùng phương pháp số phương pháp kinh nghiệm Có thể dùng kết hợp hai phương pháp để kiểm tra chéo lẫn Phương pháp PTHH cơng cụ mạnh phụ thuộc vào trình độ người sử dụng, chưa kể đến chấp nhận gần phép xấp xỉ định Điều quan trọng kết đầu phần mềm tính tốn số phải kiểm tra phân tích cách cẩn thận Người kỹ sư cần nhớ rằng, phương pháp bán kinh nghiệm phải sử dụng với cẩn trọng tỷ mỷ, phương pháp PTHH phần mềm địa học phải sử dụng với hiểu biết thấu đáo theo chiều hướng ngày có hiệu Sau bước phân tích lún mặt đất, ln cần có bước phân tích đánh giá rõ ràng tác động việc đào hầm lên cơng trình hữu nằm phía đường hầm Đánh giá hư hại cơng trình hữu Như biết, loại cơng trình khác bị ảnh hưởng theo cách khác máng lún Như nói trên, chiến lược nhằm giảm thiểu hư hại cho tòa nhà cũ liền kề gây biến dạng lún đất đào hầm bao gồm cơng việc: Tính tốn/dự báo biến dạng lún; Theo dõi quan trắc; Các cơng tác bảo vệ phịng ngừa; Các khảo sát trạng/hư hại cơng trình cũ; Các biện pháp sửa chữa cơng trình cũ Việc khảo sát chi tiết dẫn áp dụng phương pháp đánh giá hư hại nhà cửa gây đào hầm chủ đề báo Tuy nhiên, nói sơ qua rằng, triết lý thiết kế sử dụng kỹ thuật phân loại cơng trình cũ theo xác suất ngưỡng định hư hại xét Điều dẫn đến việc áp dụng Quá trình Đánh giá theo Giai đoạn Các tòa nhà hữu xét xếp khỏi danh sách cần đánh giá tiếp, thơng qua phép tính tốn phân tích ngày phức tạp hơn, mà thấy chúng nằm phạm vi mức độ rủi ro chấp nhận (Chiriotti, 2006) Sau số thơng tin mà có ích cho q trình đánh giá thực tế cơng trình cũ tương lai trình thực dự án vận tải đường sắt đô thị Hà Nội Ảnh hưởng đào hầm đến móng cọc hữu: Các cơng trình xây dựng cao tầng (ví dụ 10 tầng) xuất nhiều Hà Nội thời gian gần (15 năm trở lại) Số lượng cơng trình có độ cao từ 12 đến 27 tầng vào khoảng 50 Các loại móng sử dụng Hà Nội thể Bảng Đa số cơng trình xây dựng thấp tầng Hà Nội xây dựng trước năm 1980 sử dụng hình thức đóng cọc tre xây gạch chân móng đất phù sa sét phù sa Vì vậy, cơng trình dễ bị ảnh hưởng, tác động hư hại việc đào móng, đào hầm độ rung lớn từ cơng trình xây dựng liền kề 10 Báo cáo Hội thảo Hầm ITA & ITST tổ chức Hà Nội, ngày 12/03/2007 Bảng 1: Các loại móng sử dụng Hà Nội Loại móng Mơ tả Cọc tre Đóng thủ cơng, mật độ cao, chiều sâu thông thường từ - m; ngày thường sử dụng Móng xây gạch Tính chất chiều sâu, mức độ chưa có điều tra rõ Cọc gỗ Đóng, chiều sâu chưa rõ Các cọc gỗ Nhà hát lớn có đường kính từ 200 - 300 mm người Pháp đóng trước đây? Cọc đóng bêtơng Sử dụng thập kỷ 1970 việc đóng gây nhiều hư hại cho cơng trình liền kề Hiện hình thức đóng cọc bị cấm Cọc ép Cọc bêtơng vng có đường kính từ 150-300 mm, đoạn dài khoảng 1,5 m; cọc đóng xuống đất khung đóng thủy lực Các đoạn có gắn mũ cọc hàn đóng xuống đất đạt độ chối Độ sâu đến 20 m Thường kết hợp với hệ thống dầm bêtông Áp lực chịu tải cọc ép lên đến 650 kN Được sử dụng từ năm 1980 Cọc khoan nhồi Hiện sử dụng phổ biến cơng trình xây dựng cao tầng Cọc có đường kính tới 1,2 m; độ sâu hạ cọc đạt nhiều chục mét; thường đỡ ống chống m phần cịn lại chịu lực bêtơng ximăng Các cơng trình xây dựng cao tầng xây dựng sử dụng cọc khoan nhồi đặt mũi cọc vào sỏi đá cuội sâu bên dưới, công trình khó bị tác động việc đào chấn động từ công trường xây dựng liền kề Tất thơng tin phải tính đến tiến hành thiết kế chi tiết cho dự án tuyến đường sắt thị thí điểm, thực nghiên cứu cho tuyến tương tự KẾT LUẬN Bài viết tập trung vào khía cạnh rủi ro thi công hầm, đặc biệt vấn đề sụt lún vùng đô thị, nhân tố quan trọng, thường gặp Bài báo hướng tới việc ứng dụng cho dự án dừng mức độ định tính Hướng phát triển hay nói cách khác cơng việc cần giải báo định lượng hóa đánh giá rủi ro sụt lún Triển vọng thực Dự án Tuyến đường sắt thị thí điểm, dự án khác Loại dự án tàu điện ngầm kiểu thực lần Việt Nam Sự lựa chọn cuối công nghệ làm hầm phương pháp truyền thống hay phương pháp giới TBM toàn tiết diện cho đoạn ngầm Tuyến đường sắt thị thí điểm Thành phố Hà Nội, đoạn Nhổn - Ga Hà Nội để ngỏ Trong trường hợp nào, phải trọng đến việc quản lý rủi ro quản lý dự án Đối với phương án TBM tiềm năng, việc tối ưu hóa thiết kế thi công vỏ hầm lắp ghép, tương quan chặt chẽ với việc lựa chọn vận hành đắn máy khoan hầm TBM, hai mối quan tâm lớn chủ đầu tư, tư vấn thiết kế nhà thầu thi công 11 Báo cáo Hội thảo Hầm ITA & ITST tổ chức Hà Nội, ngày 12/03/2007 Cần có nghiên cứu xem xét tồn diện thấu đáo mang tính liên ngành nhằm nhận phương án thi công hầm giới TBM hấp dẫn hiệu quả, nhằm mục tiêu tiết kiệm thời gian chi phí Các bên liên quan phải có hiểu biết cách tiếp cận đắn để ứng dụng hiệu công nghệ làm hầm giới cho dự án hầm Phương án TBM phải chứng tỏ khả thi góc độ vận hành lẫn kỹ thuật, chấp nhận mặt môi trường đáng giá để đầu tư Các trường hợp khó khăn đào ngầm kỹ thuật làm hầm giới hóa khác (với dạng TBM định) phải phân tích với vấn đề ổn định gương đào gia cường đất Cả khía cạnh kỹ thuật lẫn tác động kinh tế mối liên quan chặt chẽ TBM vỏ hầm (cũng tương tác khối đất trình đào hầm TBM) phải mô tả rõ ràng nhằm hiểu rõ ứng xử vỏ hầm, nguy phá hoại đất gương hầm xung quanh hầm, rủi ro lún mặt đất Tất bên liên quan cần hợp tác chung sức để làm cho dự án tàu điện ngầm thí điểm thành cơng Sự thực tốt đẹp dự án thí điểm tạo điều kiện cho việc xây dựng thành công tuyến thứ hai với đoạn ngầm dài nhiều (15 km hầm), tức tuyến UMRT-2 Ban Dự án Đường sắt Đơ thị Hà Nội (HRB) tích cực tăng cường lực nhằm quản lý cách hiệu hai dự án mang nhiều thách thức này, mà tương lai gần chúng phục vụ đắc lực cho lợi ích nhân dân Thủ Hà Nội./ Tài liệu tham khảo [1] Chiriotti E & Romano M 2006 Ground and surface monitoring in urban environment PART & - Methods for predicting settlements and deformations due to tunnelling Turin-based GEODATA Spa Lectures at Master Course in Tunnelling and TBMs, Edition V, Politecnico di Torino, Italia [2] Cross London Rail Links Ltd 2005 D12 - Ground Settlement Crossrail Bill supporting documents Available on the websites http://www.crossrail.co.uk/; http://billdocuments.crossrail.co.uk/ [3] Grasso P 2001 Risk analysis for long tunnels at great depth - Works Planning & Financing Engineering - Design of the Safety and Smoke Control System ITAWG17 [4] Hanoi Authority for Tram and Public Transport Development Management (HATD), 2006 Hanoi Pilot LRT Line - Feasibility Study Report, Hanoi, November 2006 [5] ITA-WG2 2004 Guidelines for tunnelling risk management International Tunnelling Association, Working Group No - Research [6] Japan International Cooperation Agency (JICA), Hanoi People's Committee (HPC), 2006 The Comprehensive Urban Development Program in Hanoi Capital City (HAIDEP) Draft Final Report - Prefeasibility Study B: The UMRT Line 12 Báo cáo Hội thảo Hầm ITA & ITST tổ chức Hà Nội, ngày 12/03/2007 Almec Co., Nippon Koei Co Ltd., Yachiyo Engineering Co Hanoi, November 2006 [7] Kovari K., Ramoni M 2004 Urban tunnelling in soft ground using TBM's Key note lecture at International Congress on Mechanized Tunnelling: Challenging Case Histories Politecnico di Torino, Italy - 16-19 November 2004 [8] Mair R.J., Taylor R.N and Burland J.B (1996) Prediction of ground movements and assessment of risk of building damage due to bored tunnelling In: Proc of the Int Symp on Geotech Aspects of Underground Construction in Soft Ground, 713-718, Balkema, Rotterdam [9] New B.M, O'Reilly M.P 1991 Tunnelling induced ground movements; predicting their magnitude and effects J.D Geddes Ground movements and structures, Proc of 4th International Conference, University of Wales College of Cardiff 1991, London Pentech Press, 1992 pp 671-697 [10] Peck R.B (1969) Deep excavations and tunneling in soft ground Proceedings 7th International Conference Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico, State-of-the-Art Volume, pp 225-290 [11] Reilly J.J 2005 Cost estimating and risk management for underground projects Proc International Tunneling Association Conference, Istanbul, May 2005 13 ... Dự án Chủ đầu tư dự án Tuyến đường sắt thị thí điểm Thành phố Hà Nội, đoạn Nhổn Ga Hà Nội, Ban Dự án Đường sắt Đô thị Hà Nội (HRB)2, thuộc Ủy ban Nhân dân Thành phố Hà Nội (HPC) Dự án Tuyến đường. .. gồm: • Cố vấn thương mại đánh giá rủi ro trước ký kết hợp đồng; Vận tải Đường sắt Đô thị Khối lượng Lớn; gọi "Dự án Xây dựng Đường sắt Đô thị Thành phố Hà Nội (Tuyến số 2)" Trước Ban Quản lý, Phát... hầm "Quản lý rủi ro" thuật ngữ tổng quát bao gồm việc xác định rủi ro, đánh giá rủi ro, phân tích rủi ro, loại trừ rủi ro, giảm nhẹ kiểm soát rủi ro Quản lý rủi ro cho hầm thông lệ dự án lớn toàn