Xây dựng công trình ngầm đô thị: Rủi ro và những nguyên nhân cảnh báo

Sập hầm đường tầu điện ngầm (MRT) tại Singapore, năm 2004.

Trong những năm tới, việc xây dựng hệ thống tàu điện ngầm tại Thủ đô Hà Nội và TP.HCM, xây dựng bãi đỗ ôtô ngầm ở vườn hoa Hàng Đậu (Hà Nội), công viên Tao Đàn và công viên Lê Văn Tám (TP.HCM)… sẽ đứng trước thách thức về kỹ thuật cao, đó là nhận dạng các sự cố nguy hiểm, đánh giá các rủi ro, đưa ra giải pháp xử lý phù hợp, trên cơ sở học hỏi kinh nghiệm từ các sự cố đã xảy ra ở các nước trên thế giới.

Các sự cố công trình ngầm đô thị

Một trong những rủi ro điển hình là sập bề mặt, mặt đất bị sụt, lộ hầm. Có nhiều nguyên nhân nhưng một trong những nguyên nhân chính là do sói mòn của nước ngầm, hệ thống đào và gia cố vách không đạt yêu cầu…

Tại Singapore, ngày 20/4/2004 đã xảy ra một vụ sập hầm đường tàu điện ngầm (MRT). Phương pháp đào hở được sử dụng để thi công cho tuyến mới hệ thống tàu điện ngầm Singapore. Hố đào rộng 15m và sâu 33m tại khu vực đất ven biển. Phương pháp phụt vữa được dùng để gia cố ô sàn. Tầng 1 cách mặt đất 28,5m với độ dày 1,5m. Tầng 2 độ dày 3m ở độ sâu 33,5m. Thép chống với khoảng cách 4 - 5m theo phương ngang và 3m theo phương đứng. Có 9 thanh chống thép đã được thi công khi sự cố xảy ra. Các vết nứt bất thường và các tiếng động được phát hiện từ sáng. Tiếng gãy lớn nghe thấy 15 phút trước khi sự cố sập hầm xảy ra. Hầm sập với bề rộng 100m x 130m, ở độ sâu 15m.

Sự cố đã làm cho 4 công nhân thiệt mạng, nhiều người bị thương, ảnh hưởng tới 15 nghìn người sống tại các tòa nhà lân cận cũng như hệ thống thoát nước tránh bão lụt.

Nguyên nhân sự cố này là: Thiết kế sai tại các mối nối của thanh chống thép trong hệ thống chống; Phương pháp phần tử hữu hạn thiếu chính xác; Thiếu các bước kiểm định thiết kế; Thiếu các phương án đánh giá và xử lý tại hiện trường khi các sự cố cho tường chắn được phát hiện cũng như độ chuyển vị ngang lớn được ghi nhận; Chất lượng thi công kém; Hệ thống quan trắc kém; Hệ thống phòng chống rủi ro kém hiệu quả.

Tại Hy Lạp, dự án tàu điện ngầm Olympic với trị giá 2 tỷ USD ở Thủ đô Athens bắt đầu khởi công từ tháng 11/1991 và sau 7 năm xây dựng đã đi vào hoạt động từ năm 1998. Phương pháp thi công TBM được sử dụng cho tuyến 11,7km, đường kính 9,5m ở độ sâu 15 - 20m. Một đoạn ngắn được sử dụng phương pháp NATM. Rủi ro xảy ra là do sập mái hầm và các hố sụt khi thi công bằng phương pháp TBM vào năm 1998. Sự cố đã làm gián đoạn và làm chậm tiến độ của máy đào TBM.

Nguyên nhân sự cố rủi ro này là do cường độ thấp của các lớp đá phong hóa mạnh trong vùng có hoạt động kiến tạo phức tạp. Việc kiểm soát lượng đất thải trong quá trình đào không được thực hiện đầy đủ và dẫn đến các sự cố không lường trước được…

Một rủi ro khác là sập dưới lòng đất, rủi ro dạng này là hầm bị sập tại các đường hầm, công trình ngầm trong lòng đất mà không lên đến mặt đất. Có nhiều rủi ro dạng này mà trong đó có thể kể đến: sập mái, sập thành bên hay đầu khoan… Vụ sập hầm tại ga tàu điện ngầm Price Edward, Hồng Kông năm 1977 (CEDD, 2008): Hầm sập và đất tràn vào qua đoạn tường bị vỡ tại đoạn nối giữa nhà ga và đường ngầm. Dòng nước ngầm cũng có thể ảnh hưởng và gây ra các rủi ro sập hầm.

Nguyên nhân các sự cố công trình ngầm đô thị

Theo thống kê của Seidenfub, những nguyên nhân chính gây ra rủi ro trong xây dựng công trình ngầm đô thị là: Điều kiện đất nền yếu, tấm lắp ghép vách hầm yếu, tải trọng tác động đột ngột, sự thay đổi điều kiện đất nền…

Gattinoni và các cộng sự cho rằng việc không phát hiện ra các lỗi, sự cố do khảo sát có thể dẫn đến làm tăng chi phí về tài chính và thời gian tới 30% giá trị công trình; Sai sót trong thiết kế; Sai sót về số liệu; Sai sót trong quá trình thi công; Sai sót trong quản lý và kiểm soát. Chính vì vậy, khi xây dựng công trình ngầm cần phải có bản đồ khảo sát địa chất công trình. Các số liệu địa chất là đầu vào cho các thiết kế, lập phương án thi công.

Từ những bài học rủi ro của các công trình ngầm đã được thực hiện ở trong nước và trên thế giới cho thấy rằng việc học hỏi và trang bị thường xuyên những kiến thức mới về công nghệ, thiết kế và thi công công trình ngầm cũng như tuân thủ nghiêm ngặt Nghị định số 39/2010/NĐ-CP của Chính phủ ban hành ngày 07/4/2010 về quản lý không gian xây dựng ngầm đô thị đã có quy định về bảo đảm an toàn trong xây dựng ngầm đô thị sẽ góp phần quan trọng trong việc hạn chế rủi ro trong quá trình thi công xây dựng các công trình ngầm đô thị ở Việt Nam.