Tìm hiểu 2: Phương án thi công hầm qua núi Đường sắt cao tốc Bắc Nam

1.     1. Phương pháp xây dựng hầm

Mặt cắt ngang tiết diện hầm lựa chọn sơ bộ

Phương pháp khoan và đào hầm cần được quy hoạch trên cơ sở xem xét các yếu tố sau: (1) an toàn, (2) nhanh hơn, (3) chi phí thấp hơn và (4) không gây ô nhiễm môi trường.

Phương pháp khoan hầm: Khoan và nổ mìn, đào cơ học và khoan máy là các phương pháp điển hình thường được sử dụng để khoan hầm như tổng hợp trong bảng sau:

- Phương pháp đào hầm: Nhiều phương pháp đào, trình tự đào được áp dụng đối với nền đá cứng hoặc nền đất xấu như: đào toàn bộ mặt hầm, đào giật cấp và phương pháp khoan đào kết hợp…

2.     2. Thiết kế cửa hầm

Cần chú ý tới các yếu tố sau khi nghiên cứu xác định vị trí cửa hầm: i)Địa hình và địa chất của khu vực cửa hầm; ii) Độ dày lớp đất đá quanh cửa hầm; iii) Điều kiện môi trường quanh cửa hầm.

Chiều dày mong muốn của lớp phủ ở cửa hầm thường là 1,5D đến 2,0D trong đó D là đường kính hầm để tạo “hiệu ứng vòm”, giảm kết cấu chống đỡ. Tuy nhiên, cần lựa chọn vị trí cửa hầm trên cơ sở xem xét điều kiện địa hình và địa chất của từng hầm. Có thể xảy ra sự cố sụt đỉnh/vòm hầm khi có ứng suất kéo trên đỉnh hầm và cường độ ứng suất phân bổ lại vượt quá sức kéo của đá ở khu vực xung quanh. Kết quả phân tích số của hầm cho thấy khu vực có ứng suất thường dần biến mất khi tăng độ dày của lớp phủ.

3.     3. Các loại kết cấu chống đỡ

Hệ thống kết cấu chống đỡ hầm tiêu chuẩn được giả định theo phương pháp thực nghiệm trên cơ sở tham khảo các hầm khác đã được xây dựng trên quốc lộ 1A: Hải Vân,  Đèo Cả, Phước Tượng, Phú Gia, Cổ Mã, Cù Mông,... Đặc biệt hầm đèo Hải Vân là hầm có mặt cắt ngang và chiều dài lớn nhất nhất ở Việt Nam được xây dựng trên quốc lộ 1A. Do diện tích mặt cắt hầm đèo Hải Vân rộng hơn hầm đường sắt khoảng 25% nên hệ thống kết cấu chống đỡ chuẩn này có thể được sử dụng khi xây dựng hầm ĐSTĐC. Cần thiết kế hệ thống chống đỡ phù hợp hơn cho hầm ĐSTĐC trong giai đoạn thiết kế chi tiết.

Bảng sau tổng hợp hệ thống kết cấu chống đỡ hầm ĐSTĐC chuẩn trên cơ sở xem xét hệ thống kết cấu chống đỡ hầm đèo Hải Vân.

Cần xem xét lựa chọn chi tiết loại kết cấu chống đỡ cho từng hầm trong giai đoạn thiết kế chi tiết. Trong quá trình đào hầm, đất khu vực quanh hầm sẽ bị chuyển vào phía trong hầm khi đất hiện có bị đào đi và có thể gây ra biết dạng hoặc sập hầm. Cần phân tích và phản hồi kết quả giám sát hàng ngày vào chu trình đào tiếp theo. Xác định loại kết cấu chống đỡ của khu vực mới đào dựa trên quan trắc địa chất bề mặt hầm và sự dịch chuyển quanh bề mặt hầm. Thiết kế loại kết cấu chống đỡ phù hợp để đảm bảo tác động tự chống, giảm thiểu khu vực rỗng quanh hầm và giảm chi phí xây dựng hiệu quả.

Tài liệu được tham khảo Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi dự án đường sắt cao tốc Bắc Nam.