Áp dụng công nghệ từ 20 năm trước
Dự kiến, cuối năm 2021, đoạn trên cao tuyến đường sắt đô thị (metro) số 3 Nhổn - ga Hà Nội sẽ hoàn thành đưa vào khai thác.
Ban Quản lý dự án Đường sắt đô thị Hà Nội (MRB) đang thúc đẩy tiến trình thi công 4,5 km đoạn ngầm của tuyến. Đến cuối tháng 9, tiến độ chung dự án metro số 3 đoạn Nhổn - ga Hà Nội (DA) đã đạt khoảng 65,91%.
Mới đây, sau khi đón đoàn tàu đầu tiên trong 10 đoàn tàu của tuyến về tới khu Depot Nhổn, DA đã tiếp nhận các bộ phận đầu tiên của máy đào hầm và đang vận chuyển bằng đường bộ về ga ngầm Kim Mã.
Đây là máy đào hầm metro đầu tiên của Hà Nội do hãng Herrenkecht (Đức) chế tạo theo công nghệ TBM. Máy có chiều dài hơn 100m, nặng khoảng 850 tấn với bộ phận khiên đào phía trước đường kính 6,55m. Theo thiết kế, trong điều kiện lý tưởng, mỗi ngày máy sẽ đào được khoảng 10m.
Để có thể đưa máy xuống lòng đất ở ga ngầm S9 - Kim Mã, phía MRB và các nhà thầu phải thực hiện phương pháp “cuốn chiếu”. Tức là vận chuyển đường bộ rồi dùng cần cẩu nặng 500 tấn đưa dần từng bộ phận xuống tầng đáy của ga để lắp ráp.
Dự kiến, đến giữa tháng 1/2021, máy TBM sẽ được lắp ghép hoàn chỉnh để bắt đầu thi công đào 4,5km ngầm từ ga Kim Mã đến ga Hà Nội trong quý I/2021. Cùng thời điểm, việc chạy thử tĩnh và động đầu tiên cũng có thể bắt đầu đối với phần đường sắt trên cao.
Công nghệ TBM được áp dụng với nhiều công trình hầm trên thế giới từ 20 năm trước. Công nghệ này cũng áp dụng cho tuyến metro 1B (Bến Thành - Suối Tiên) ở TPHCM, TBM giống máy khoan hình trụ nằm ngang với đường kính 7 - 17,5m. Nó có thể chứa thiết bị máy móc và công nhân ở bên trong để vận hành. Sau khi thi công, hầm sẽ gồm 2 ống hầm rộng 6,3m.
Trên thế giới, TBM là một trong 2 công nghệ chính thi công đường hầm đào kín. Công nghệ khiên đào TBM tiến hành lắp ghép các mảnh vỏ hầm với nhau ngay trong lòng máy khoan. Thi công hầm bằng khiên đào TBM là hệ thống thiết bị cơ giới hoàn chỉnh.
Nó bao gồm đầu cắt ở phía trước để đào đất đá. Tiếp đó là thân khiên đào hình trụ để chống đỡ tiết diện vừa đào và thi công đổ tại chỗ hoặc lắp ghép vỏ bê tông cốt thép đúc sẵn tạo thành kết cấu chính của đường hầm.
Phía sau cùng là hệ thống cấp năng lượng, thủy lực, khí nén,… và vận chuyển bùn thải ra bên ngoài bằng hệ thống bơm hoặc băng tải. Thi công hầm bằng khiên đào phù hợp với các công trình ngầm có đường kính lớn, các công trình ngầm giao thông đô thị (đường hầm tàu điện ngầm, đường hầm vượt sông…).
Bảo đảm các quy chuẩn an toàn
Dự kiến tuyến Metro số 3 sẽ khai thác thương mại trước đoạn trên cao dài 8,5km vào cuối năm 2021. 4,5km đoạn đi ngầm còn lại sẽ khai thác vào cuối năm 2022.
Khi đi vào hoạt động, tuyến metro này được kỳ vọng sẽ là giải pháp xanh góp phần giảm thiểu ách tắc giao thông, ô nhiễm đô thị và nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân khu vực phía Tây Hà Nội.
Đề cập đến việc kiểm soát an toàn, đánh giá chất lượng dự án metro Nhổn - ga Hà Nội, ông Nguyễn Cao Minh - Trưởng Ban quản lý Đường sắt đô thị Hà Nội (MRB) cho biết, quá trình thiết kế, chế tạo đoàn tàu nói riêng và các thiết bị cho DA nói chung đều tuân thủ theo các quy định, tiêu chuẩn tiên tiến nhất hiện nay ở châu Âu.
MRB cũng thuê tư vấn độc lập là một đơn vị có nhiều kinh nghiệm trong việc giám sát các DA đường sắt đô thị ở châu Âu đánh giá an toàn hệ thống. Các đoàn tàu của liên danh đang trong quá trình thử nghiệm, căn chỉnh theo đúng kế hoạch, quy trình thực hiện.
Cũng theo ông Minh, thi công hầm bằng khiên đào là có thể thực hiện với mọi loại địa chất từ đá cứng đến đất yếu, đất sét, đất bồi hay đất cát dưới mực nước ngầm, đi xuyên núi hay dưới lòng biển. TBM có độ an toàn cao, thân thiện môi trường và không làm rung động, chấn động như nổ mìn.
Nguyên lý hoạt động của robot khiên đào TBM là tạo ra áp lực cân bằng với áp lực đất và nước ngầm tại gương đào nhằm hạn chế sự thay đổi trạng thái ứng suất có thể gây ra mất ổn định dẫn tới các biến dạng/chuyển vị trước gương hầm. Để đào hầm bằng công nghệ này, đội ngũ chuyên gia vận hành máy gồm 30 người nước ngoài (15 người làm việc dưới lòng đất và 15 người làm việc ở phía trên).
Trên thế giới, tất cả các công trình tàu điện ngầm áp dụng công nghệ TBM đều thành công. Một số công trình nổi tiếng khác cũng áp dụng công nghệ này như đường hầm dài nhất thế giới 57km ở Thụy Sĩ, đường hầm nối Pháp và Anh dưới biển, dài 50km, khánh thành năm 1994.
Ở Việt Nam, xây dựng tuyến tàu điện ngầm là công trình duy nhất được sử dụng TBM. Ngoài ra, TBM còn áp dụng cho các công trình khác. Thi công các công trình như thủy điện, hầm đường bộ với địa chất phần nhiều là núi đá, cần tiến độ nhanh thì công nghệ TBM không có đối thủ cạnh tranh. Hầm càng dài, thì sử dụng công nghệ TBM càng kinh tế.
Tuyến metro số 3 của Hà Nội (đoạn Nhổn - ga Hà Nội) có chiều dài 12,5 km, sẽ vận chuyển 8.600 hành khách/giờ trong thời gian đầu, trước khi tăng lên mức vận chuyển tới 23.900 hành khách/giờ.
Theo tính toán, khi đưa vào hoạt động, tuyến đường này sẽ tiết giảm tương đương 20 nghìn tấn khí tải CO2 gây hiệu ứng nhà kính mỗi năm, góp phần vào công cuộc chống biến đổi khí hậu.
