QUY HOẠCH, XÂY DỰNG VÀ QUẢN LÝ CÔNG TRÌNH NGẦM VÀ KHÔNG GIAN NGẦM TRONG ĐÔ THỊ GS.TS Nguyễn Trường Tiến Lê Thu Nga, Bùi Bảo Trung, Nguyễn Quang Nam Hội Cơ học đất Địa kỹ thuật công trình Việt Nam (VSSMGE) Công ty cổ phần Tư vấn AA (AA-Corp.) Tóm tắt Quy hoạch, xây dựng quản lý công trình ngầm không gian ngầm đô thị cần có hiểu biết quy hoạch đô thị, kỹ thuật công nghệ xây dựng, quản lý, vận hành theo kiến thức, kinh nghiệm thành tựu nước phát triển Đồng thời phải có kiến thức hiểu biết văn hóa, triết học Việt Nam Chúng ta phải biết hiểu đất, đá, nước, khí, âm dương, ngũ hành, phong thủy dịch lý để quy hoạch Các kiến thức toán học, vật lý, học, kiến trúc, xây dựng giúp cho công tác xây dựng Các công nghệ xanh, vật liệu xanh, lượng xanh áp dụng Tác giả trình bày số ý tưởng sáng tạo quy hoạch, xây dựng quản lý công trình ngầm đô thị Việt Nam với mục tiêu phát triển bền vững giải vấn đề lũ lụt, ách tắc giao thông, biến đổi khí hậu, nước biển dâng lún sụt bề mặt đất đô thị Việt Nam Đặt vấn đề Từ xa xưa, người sống hang đá hang đất để tránh tác động thiên nhiên để tự bảo vệ Nền văn minh nông nghiệp, văn minh công nghiệp, văn minh sinh học văn minh tin học giúp cho người biết xây dựng nhà ở, đường, sân bay, bến cảng công trình hạ tầng khác để sống làm việc Trong 100 năm qua, người có xu hướng khai thác không gian ngầm công trình ngầm đô thị Các không gian ngầm công trình ngầm xây dựng, khai thác sử dụng cho mục đích ở, làm việc, bán hàng, giao thông, chống chiến tranh, thoát nước, cấp nước Có nhiều khu phố ngầm, thành phố ngầm, đô thị ngầm, đường ngầm xây dựng cho mục đích dân sự, quân sự, nghiên cứu khoa học, thử nghiệm Những ưu điểm bật công trình ngầm không gian ngầm là: - Khai thác có hiệu tài nguyên đất nước; - Sử dụng không gian ngầm cách tự do, không phụ thuộc vào công trình khác đô thị; - Không phải đền bù giải phóng mặt bằng; - Lựa chọn tối ưu vị trí đường ngắn nhất; - Tiết kiệm lượng; - Có không gian lớn để tích chứa nước, xăng dầu, nhiên liệu, lương thực; - An toàn cho sống; - Kết hợp công trình dân với an ninh quốc phòng Hình 1: Sơ đồ phần nhỏ thành phố ngầm Derinkuyu (theo tin180.com) Hình 2: Công trình ngầm Việt Nam giới Một văn minh tiền sử (Prehistoric civilization), thành phố ngầm cổ đại nhiều ngàn năm tuổi Derinkuyu là lớn Cappadocia gồm 20 tầng (có thể hơn), sâu khoảng 100m, có hệ thống cung cấp nước ngọt, đường thông khí, gian phòng tách riêng cho sử dụng cá nhân, cửa hàng, phòng công cộng chung, giếng nước, mồ mả, kho chứa, lối thoát hiểm… Nó đủ chỗ sinh sống cho 20.000 người Phức hợp điều hòa không khí tổng thể, với nhiều đường thông khí sâu hàng chục mét… Derinkuyu mở cửa cho du khách vào năm 1965 người ta phép tham quan có 10% Một địa đạo tầng phức hợp nối liền với thành phố ngầm khác Kaymakli cách 5km Quy hoạch không gian ngầm công trình ngầm 2.1 Kinh nghiệm quy hoạch đô thị ngầm nước giới Việc quy hoạch đô thị ngầm phụ thuộc yếu tố sau đây: - Điều kiện đất độ sâu gặp lớp đá; - Điều kiện địa chất thủy văn nước ngầm; - Yêu cầu không gian ngầm tương lai; - Các chức công năng: + Hệ thống kỹ thuật chung (năng lượng, tích chứa nước, cấp nước, thoát nước, thông tin liên lạc) + Bảo dưỡng kho chứa + Dịch vụ quản lý (thương mại, bể bơi) + Không gian dự phòng - Các công trình mặt đất (móng nhà cao tầng); - Đường giao thông mặt đất; - Các khu trung tâm đô thị mặt đất kết nối với trung tâm hay nhà ga đô thị ngầm; - Dự báo phát triển đồng bộ; - Các vấn đề quyền sử dụng sở hữu đất độ sâu quy định; Quy hoạch không gian ngầm, đô thị ngầm thực phải đảm bảo: - Không gian ba chiều dự án công cộng tự nhiên; - Hệ thống công trình ngầm sẵn có; - Các công trình xây dựng tương lai; - Địa tầng, độ sâu lớp đất đá; - Đặc tính lớp đất đá; - Độ sâu mực nước ngầm; - Không gian dự phòng; - Vị trí đường xuống lên từ công trình ngầm Từ 30 năm Singapore đặc biệt quan tâm đến quy hoạch không gian ngầm Bà Grace Fa, Bộ trưởng Bộ trưởng Bộ phát triển quốc gia Singapore phát triển (2010): "Chúng muốn xây dựng quy hoạch không gian ngầm nhằm đảm bảo phù hợp tối ưu công trình mặt đất ngầm để có nhiều không gian cho người Singapore" Kinh nghiệm Thượng Hải phải có quy hoạch không gian ngầm trước xây dựng nhà cao tầng thành phố Ông Huang Jianzhi, quan chức Thượng Hải nói "Chiến lược sử dụng hợp lý không gian ngầm vấn đề quan trọng phát triển đô thị tương lai" Công trình ngầm xây dựng với chi phí lớn, xác quy hoạch cho phép nhiều hệ sử dụng không bị mâu thuẫn quyền lợi Hội công trình ngầm quốc tế cho "Không gian ngầm giá trị xã hội Chúng ta phải quy hoạch việc sử dụng tương tự giá trị khác Nếu điều không làm, công cụ quan trọng, hiệu cho việc phát triển bền vững đô thị" Các nhà khoa học Nhật nhận thấy trận động đất sóng thần ngày 11/3/2011 phá hủy nhiều công trình mặt đất, hư hỏng công trình ngầm Có ý kiến cho nên xây dựng nhà máy điện nguyên tử lòng đất Đường hầm thông minh Kuala Lumpur sử dụng để thoát lũ giao thông hoàn vốn sau năm sử dụng Kinh nghiệm Brazil va Nauy nên làm đường hầm lớp đá sâu Phương án làm công trình ngầm đá giảm 25% đến 30% giá thành so với làm hầm nông đất yếu Đồng thời thi công đường hầm đá nhanh đất yếu Tham gia quy hoạch công trình ngầm phải kết hợp kiến trúc sư, kỹ sư, luật sư nhà phong thủy người dân để tạo nên công trình có hiệu xây dựng cao Trong quy hoạch thiết kế công trình ngầm phải kể đến chi phí đầu tư chi phí vận hành dự án (life – cycle cost) Trung Quốc có 20 thành phố quy hoạch thành phố ngầm Các vẽ quy hoạch rõ kích thước, mặt bằng, chức năng, chiều sâu tiến độ xây dựng Quy hoạch không gian ngầm đô thị mặt đất chia thành lớp với tầng chức Phổ biến quy hoạch lớp Lớp bề mặt cho nhà văn phòng, lớp thứ cho giao thông đường đường sắt, lớp thứ tích chứa nước Kinh nghiệm Canada quy hoạch không gian ngầm phải đảm bảo yếu tố : thuận lợi, đảm bảo sức khỏe phúc lợi xã hội cho người dân hôm tương lai Hệ thống giao thông thành phố Montreal xây dựng công ty tư nhân công ty công tư hợp tác (PPP) cho phép nối trung tâm đô thị, chống biến đổi khí hậu, giao thông thuận lợi yên tĩnh Quy hoạch thiết kế công trình ngầm phải đảm bảo yêu cầu môi trường phát triển bền vững Có yếu tố cần kể đến: Hình 3: Bản đồ Montreal + Không gian ngầm đến 10m độ sâu hữu ích cho chức dịch vụ, thương mại, tích chứa nước mưa, thông tin liên lạc Các công trình khác đặt độ sâu 50 – 75m + Vật liệu đất đào công trình ngầm phải sử dụng hiệu + Cần đặc biệt ý đến tài nguyên nước ngầm, phải ý đến tích chứa nước ngầm, bổ xung nước ngầm Việc hạ mực nước ngầm hút nước hay có mặt công trình ngầm gây lún sụt bề mặt đất + Khai thác sử dụng lượng (địa nhiệt nước ngầm la cho phép tái sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên) 2.2 Quy hoạch, xây dựng quản lý công trình ngầm Việt Nam Cũng nước khác, Việt Nam đã, xây dựng nhiều công trình ngầm phục vụ cho giao thông, cấp thoát nước, thương mại, dịch vụ để ô tô Những bất cập là: a Chưa có quy hoạch tổng thể đô thị ngầm b Phát triển công trình ngầm ngành chủ đầu tư khác thực c Sự ảnh hưởng công trình bãi đỗ xe ngầm đến đường hầm xây dựng (hình 4) d Thiếu văn phòng địa kỹ thuật công trình ngầm quản lý tài liệu, thông tin kiểm soát xây dựng công trình ngầm đ Thiếu đồ địa chất công trình với có mặt lớp đá e Thiếu hố khoan sâu đến 100m 200m đô thị lớn g Sự cố công trình ngầm xảy thường xuyên thiếu kiến thức, kinh nghiệm, kỹ h Chất lượng khảo sát đất nền, mô hình tính toán, công nghệ thi công, công nghệ quản lý, quan trắc công trình ngầm có nhiều hạn chế i Thiếu nguồn nhân lực quy hoạch, khảo sát, thiết kế, thi công, quản lý, quan trắc công trình ngầm k Thiếu dẫn, quy chuẩn, tiêu chuẩn công trình ngầm l Thiếu sở pháp lý quyền sử dụng không gian ngầm công trình ngầm m Thiếu công ty tư vấn xây lắp chuyên ngành công trình ngầm Hình 4: Sự ảnh hưởng tiềm tàng bãi đỗ xe ngầm hữu đường hầm xây dựng Chúng ta đã, phải đối mặt với thách thức sau đây: a Lún sụt bề mặt đất Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh,Cần Thơ, Đà nẵng khai thác mức nước ngầm giải pháp phục hồi nguồn nước b Lụt đô thị lớn tốc độ đô thị hóa nhanh, thiếu công trình hạ tầng thích hợp, biến đổi khí hậu, mưa nhiều lớn đặc biệt nước biển dâng triều cường Thành phố Hồ Chí Minh đồng sông Cửu Long c Xây dựng công trình ngầm, đô thị ngầm làm thay đổi mực nước ngầm gây lún cục công trình lân cận Hình 5: Bản đồ Địa chất công trình TP HCM d Mâu thuẫn phát triển công trình ngầm, không gian ngầm với việc làm móng nhà cao tầng Độ sâu đặt móng nhà cao tầng Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh từ 40 – 70m đ Thiếu giải pháp tối ưu đồng cho công trình mặt đất ngầm e Không hợp lý tổ chức thoát nước tập trung g Không hợp lý tổ chức xử lý nước thải tập trung h Nguy phát triển đô thị không bền vững chất lượng quy hoạch Hình 6: Bản đồ chia khu Địa Chất đất Hà Nội theo mức độ thuận tiện cho xây dựng công trình ngầm Nguồn: VSSMGE Thiết kế xây dựng quản lý công trình ngầm Thiết kế xây dựng công trình ngầm phải ý vấn đề sau đây: - Khảo sát xác điều kiện đất, đá, địa chất thủy văn; - Xác định độ sâu tối ưu đặt công trình ngầm; đất, nước,đất trình thi công; động Phânngầm tích báotrình tác - Kiểm soát nước ngầm, lưu lượng nước, hạ mực -nước dodự công ngầm; động tải trọng - Kiểm soát chuyển dịch đá, đất thi công sau thi công; - Xử lý đất yếu, gia cường móng kết cấu công trình hữu; - Mô hình hóa toán phương pháp phần tử hữu hạn Hình 7: Phần mềm mô hình hóa phương pháp phần tử hữu hạn Hình 8: Một số thiết bị công nghệ xây dựng công trình ngầm, không gian ngầm Áp dụng triết học Việt Nam quy hoạch công trình ngầm không gian ngầm Công trình ngầm, không gian ngầm, thành phố ngầm xây dựng lòng đất Vì nhà quy hoạch, kiến trúc sư, kỹ sư nên áp dụng kiến thức âm dương, phong thủy, ngũ hành, dịch lý triết học để thực Nền triết học Việt Nam xây dựng từ nguồn gốc: Đạo Nho, Đạo Lão Đạo Phật Kết luận kiến nghị 5.1 Thành phố ngầm, không gian ngầm, công trình ngầm, đường phục vụ cho hạ tầng kỹ thuật: thoát nước, cấp nước, tích chứa nước, tích chứa lượng, kho, giao thông, văn phòng, thương mại, nhà hàng, dịch vụ phát triển mạnh mẽ nhanh chóng quốc gia Đây thành phố tương lai ưu điểm lợi ích không gian ngầm Hình 9: Sơ đồ công nghệ đào hầm đá – NATM 5.2 Quy hoạch không gian ngầm, công trình ngầm đảm bảo cho phát triển ổn định, cân bền vững đô thị Cần đặc biệt quan tâm Đây công cụ hữu hiệu để sử dụng, khai thác quản lý công trình đã, làm Đặc biệt việc xây dựng công trình cao tầng không làm ảnh hưởng đến công trình ngầm 5.3 Quy hoạch công trình ngầm đòi hỏi kiến thức, kỹ năng, kinh nghiệm tổng hợp : quy hoạch kiến trúc, xây dựng, học đất, địa kỹ thuật, móng, địa chất công trình, địa chất thủy văn, dòng chảy Đồng thời phải kể đến quy hoạch đô thị mặt đất Hình 10: Ván khuôn vỏ hầm 5.4 Quy hoạch công trình ngầm, không gian ngầm cần có kiến thức, kỹ kinh nghiệm khoa học phong thủy : tâm, nhì hướng, tam hình, bốn kích, năm cao Có thể áp dụng kiến thức phong thủy đô thị bề mặt đất cho đô thị mặt đất 5.5 Cần thiết có Văn phòng Địa kỹ thuật Công trình ngầm thành phố lớn 5.6 Nên có khảo sát sâu đến 100 – 200m cho đô thị 5.7 Xây dựng chương trình, dự án quy hoạch không gian ngầm 5.8 Có thể giao cho Hội nghề nghiệp, Tổng hội xây dựng công ty chuyên ngành thực dự án quy hoạch xây dựng công trình ngầm 5.9 Ưu tiên áp dụng công nghệ xanh cho công trình ngầm 5.10 Lập báo cáo dự án thí điểm - Tích chứa nước mưa cục bộ; - Làm giầu tầng nước ngầm; - Hạ thấp mực nước ngầm (để xây dựng công trình ngầm); - Xử lý nước thải cục tích chứa xuống lòng đất; - Công trình ngầm cho gara ô tô, cửa hàng, kho 5.11 Lập chương trình/ dự án nghiên cứu công trình ngầm, không gian ngầm Tài liệu tham khảo Nguyễn Trường Tiến (2010) Phương pháp tư minh triết triết học Việt Nam văn minh tâm linh Nguyễn Trường Tiến (2009) Áp dụng phong thủy quy hoach, kiến trúc sống người Nguyễn Trường Tiến, Phạm Ngọc Tân, Lê Kiên ( 2008) Không gian ngầm công trình ngầm Nguyễn Trường Tiến Phạm Ngọc Tân (2009) Hầm Tam đảo đường vành đai vùng thủ đô Hà Nội Nguyễn Trường Tiến Nguyễn Đức Nam (2010) Hầm sông Tô Lịch Nguyễn Trường Tiến, Lê Thu Nga, Bùi Bảo Trung, Bùi Xuân Hoa, Nguyễn Quang Nam (2012) Nước phát triển bền vững Nguyễn Trường Tiến (2012) Giải pháp kỹ thuật quản lý lụt lún sụt bề mặt đất TPHCM Nguyễn Trường Tiến (2011) Công viên nghĩa trang đường HCM biển (Bảo tàng đáy đại dương) Nguyễn Trường Tiến ( 2011) Quy hoạch đô thị dương đô thị âm