nước có hệ thống đường sắt đô thị phát triển. Trong quá trình thực hiện Luận văn tác giả đ tham khảo ý kiến một chuyên gia trong lĩnh vực đường sắt của Nhật Bản, TS. Mazoko – Kataoka hiện là Giám đốc dự án cải tạo Nâng cấp 44 cầu đường sắt trên tuyến Bắc – Nam về những kinh nghiệm trong quản lý rủi ro khi thực hiện các dự án tàu điện ngầm của Nhật Bản.
2 2 2 5 Phương pháp phân tích, đánh giá
Trên cơ sở các thông tin, số liệu đ được tổng hợp, tiến hành đánh giá và phân tích những vấn đề còn tồn tại từ đó đề xuất các định hướng quản lý rủi ro, sự cố để đảm bảo phát triển bền vững.
Chương 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Rò ràng là phát triển hệ thống đường sắt đô thị, đặc biệt là các tuyến tàu điện ngầm (Metro) sẽ góp phần hiện đại hóa hệ thống vận tải hành khách công cộng, làm giảm sự n tắc giao thông trong đô thị Với những kinh nghiệm phát triển tàu điện ngầm của các nước đi trước sẽ là những bài học bổ ích cho việc quy hoạch không gian ngầm và hệ thống tầu điện ngầm ở các đô thị lớn của Việt Nam mà trước hết là 2 thành phố lớn Hà Nội và TP Hồ Chí Minh
3.1. Những yếu tố, nguyên nhân gây ra sự cố
Có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự cố các công trình, tuy nhiên trong khuôn khổ giới hạn của Luận văn chỉ đề cập đến các nguyên nhân gây sự cố trong thi công tuyến đường hầm của đường sắt đô thị bởi đây c ng là hoạt động tiềm ẩn nhiều rủi ro xảy ra sự cố nhất trong công tác thi công xây dựng các tuyến đường sắt đô thị trên thế giới nói chung và của Việt Nam trong tương lai nói riêng
3.1.1. Nguyên nhân sự cố trong thi công các hầm sắt đô thị
Sự cố trong xây dựng CTN đặc biệt nghiêm trọng và có tần suất xảy ra lớn hơn nhiều so với các loại hình công trình xây dựng khác Bởi tất cả các khâu thiết kế và thi công là một khối lượng công việc rất phức tạp, đòi hỏi nhiều chuyên ngành khác nhau, từ kiến thức về địa chất, xây dựng, vật liệu đến cơ khí và môi trường… Mà bất kỳ một thiếu sót nào trong khảo sát, phương pháp đào, thiết kế hay lỗi do máy móc c ng có thể dẫn đến tai nạn sập, l n, để lại hậu quả vô c ng nghiêm trọng, ảnh hưởng tới tính mạng con người, đời sống x hội và thiệt hại về kinh tế
3.1.1.1. Nguyên nhân gây ra sự cố trong phương pháp đào ngầm thông thường
Từ các kết quả tổng hợp sự cố đ gặp khi thi công hầm đường sắt bằng phương pháp đào ngầm thông thường có thể r t ra những nguyên nhân dẫn tới sự cố như sau:
a. Sự cố xảy ra tại phần vòm hầm
- Sụt lở xảy ra do đất đá trên gương mất ổn định;
- Sụt lở xảy ra do phía trước gương đào tồn tại các công trình nhân tạo thi công trước đó;
- Phá huỷ trong vỏ chống do dịch chuyển, biến dạng vượt quá giới hạn cho phép;
- Phá huỷ tại nền theo phương dọc trục đường hầm;
- Phá huỷ tại nền theo phương hướng tâm trong quá trình thi công đường hầm;
- Phá hủy do hiệu ứng dầm (beam cantilever) tại khoảng giữa phần vòm và vị trí khép kín vòm ngược;
- Phá huỷ do phần vòm tiến trước vượt quá xa vị trí khép kín vòm ngược;
- Phá huỷ xảy ra tại phần vòm ngược tạm;
- Phá huỷ xảy ra tại phần chân kết cấu vỏ chống phần vòm do đất nền vượt quá khả năng mang tải;
- Phá huỷ trong kết cấu chống do ứng suất hoặc do dịch chuyển của các khối đá theo khe nứt;
- Phá huỷ xảy ra trước khi khép kín vòm ngược;
- Phá huỷ xảy ra do sai sót trong thi công;
b. Sự cố xảy ra trong khu vực đã thi công kết cấu chống sơ bộ
- Phá huỷ xảy ra do dịch chuyển vượt quá giới hạn cho phép;
- Phá huỷ do nhiều vị trí ứng suất cục bộ quá lớn vượt quá giá trị cho phép hoặc do điều kiện tải trọng không dự kiến trước;
- Phá huỷ xảy ra do sai sót về thi công hoặc vật liệu chống;
- Phá huỷ xảy ra tại vị trí liên kết giữa các kết cấu chống;
- Phá huỷ do lỗi trong sửa chữa, thay đổi kết cấu chống sơ bộ;
c. Các dạng phá huỷ khác
- Phá huỷ tại khu vực cửa hầm do đất đá phong hoá, bở rời;
- Phá huỷ phát triển từ giếng đầu do đất đá yếu có hoặc có nước ngầm
3.1.1.2. Nguyên nhân gây ra sự cố trong phương pháp máy khiên đào
Có thể phân nhóm cơ chế phá huỷ chủ yếu khi thi công hầm đường sắt bằng máy khiên đào trong điều kiện đất yếu thành 2 nhóm:
- Nhóm 1: sụt lở đất tại gương đào;
- Nhóm 2: phá huỷ kết cấu khung vỏ chống hầm đường sắt đ lắp đặt
Nguyên nhân gây phá huỷ dưới dạng sụt lở đất tại gương đào được phân thành 4 dạng sau:
- Đất tại khu vực phía trước gương đào quá yếu không ph hợp với biện pháp thi công đang sử dụng dẫn tới những phá huỷ, sụt lở xảy ra tại nền, nóc gương đào, sụt lở cục bộ hay toàn bộ mặt gương;
- Chiều dày tầng đất phủ nhỏ hoặc tồn tại các hố trên bề mặt gây ra sự sụt lở bề mặt;
- Đất/nước ngầm xâm nhập vào trong hầm đường sắt;
- Trên nóc hầm đường sắt tồn tại cấu tr c yếu theo phương thẳng đứng, các công trình nhân tạo làm mất tính đồng nhất của môi trường gây suy yếu khối đất
Phá huỷ xảy ra trong kết cấu khung vỏ chống hầm đường sắt được phân thành 5 dạng sau: Phá huỷ do cắt; Phá huỷ do nén; Phá huỷ do kết hợp uốn và đẩy; Phá huỷ cục bộ; Mức độ kín khít giữa các đốt vỏ hầm
Nhóm phá hủy do nguyên nhân này tương tự như đối với các dạng phá hủy trong kết cấu chống khi thi công theo phương pháp đào mang tính chu kỳ
Kinh nghiệm trên thế giới đ cho thấy, các dạng sự cố thuộc nhóm thứ nhất có tần suất xảy ra lớn hơn và chi phí để khắc phục sự cố c ng cao hơn so với các dạng sự cố thuộc nhóm thứ hai
3.1.1.3. Đánh giá chung về nguyên nhân gây sự cố trong xây dựng hầm ĐSĐT
a. Nhóm yếu tố chủ quan
- Sai sót trong khảo sát đất nền không chính xác (thiếu các chỉ tiêu cần thiết và thiếu các chỉ tiêu về môi trường;
- Sai lầm trong thiết kế Đặc biệt là không có hiểu biết về bài toán l n, thấm, dịch chuyển ngang, ổn định mái dốc, dòng chảy và cường độ…
- Sai lầm trong thi công: Lựa chọn công nghệ thi công sai; thiết bị thi công không ph hợp; Quy trình công nghệ thi công không hợp lý;
- Thiếu quan trắc địa kỹ thuật, thiếu các dự báo đ ng;
- Thiếu so sánh giữa tính toán lý thuyết và so sánh thực tế;
- Thiếu các dự báo và kiểm soát được rủi ro;
- Thiếu tính chuyên nghiệp và chưa nhất thống đạo đức nghề nghiệp;
- Chất lượng đào tạo Kỹ sư, nhà quản lý và chủ đầu tư (thiếu quy chế, chế tài, quy định, tiêu chuẩn; thiếu kiến thức, kinh nghiệm; lựa chọn sai đơn vị tư vấn; thiếu tính chuyên nghiệp, đạo đức nghề nghiệp…).
b. Nhóm yếu tố khách quan
Bao gồm các yếu tố liên quan đến thiên tai như do động đất, do b o lụt, do hỏa hoạn, thảm họa .
3.1.1.4. Phân loại sự cố trong thi công
Hậu quả của các sự cố rất khác nhau và được đánh giá theo chi phí để khắc phục sự cố, thời gian chậm tiến độ công trình c ng như những hậu quả về con người
Bảng 3.1. Phân loại sự cố theo chi phí khắc phục
Mô tả | Chi phí khắc phục (% tổng giá thầu) | Ví dụ | |
I | Hậu quả nhỏ | < 10 | Phá huỷ vỏ hầm |
II | Hậu quả trung bình | 10 - 50 | - |
III | Hậu quả lớn | 50 - 100 | Phá huỷ mặt gương đào |
IV | Hậu quả rất lớn | > 100 | Phải thay đổi phương pháp thi công |
Có thể bạn quan tâm!
-
Ga T U Điện Ngầm Ở Moscow Được Đ Nh Gi L Công Trình Kiến Trúc Tuyệt Mỹ - Nguồn: Sưu Tầm -
Sơ Đồ Quy Hoạch Đường Sắt Đô Thị Tại Th Nh Phố Hồ Chí Minh Nguồn: Công Ty Cổ Phần Tư Vấn Thiết Kế Giao Thông Vận Tải Phía Nam 2013 -
Giới Thiệu Chung Về Tp. Hồ Chí Minh -
Sự Cố Sập Hầm T U Điện Ngầm Tại Munich 1994 – Nguồn: Sưu Tầm -
M T Người Phụ Nữ Khóc Sau Thảm Họa Do Khủng Bố T U Điện Ngầm Tại Nga – Sưu Tầm -
Các Giải Pháp Giảm Thiểu Rủi Ro, Sự Cố Đối Với Đường Sắt Đô Thị
Xem toàn bộ 112 trang tài liệu này.
Bảng 3.2. Mức độ tác động của các loại hình sự cố trong phương pháp đào ngầm thông thường
Mô tả | Cấp sự cố | |
Sự cố xảy ra tại gương đào | Sụt lở gương | II-III |
Sụt lở gương k m theo nước chảy vào | II-III | |
Phá huỷ phần nền | II-III | |
Nước chảy vào CTN | II-IV | |
Sụt lở phát triển tới bề mặt | II-III | |
Sự cố trên biên CTN | Phá huỷ vỏ chống | I-II |
Biến dạng biên CTN | I-II | |
Sự cố phát triển trên bề mặt | L n bề mặt | I-III |
Bảng 3.3. Mức độ tác động của các loại hình sự cố khi thi công bằng máy khiên đào (tham khảo cấp sự cố trong bảng 3.1)
Ký hiệu | Mô tả | Cấp sự cố | |
Sự cố xảy ra tại gương đào | SGF1 | Sụt lở gương | II-III |
SGFY | Sụt lở phát triển tới bề mặt | II-III | |
SGF2 | Sụt lở gương k m theo nước chảy vào | III | |
SGF3 | Kẹt khiên đào | II | |
SGF4 | Lệch theo phương thẳng đứng | II | |
SGF5 | Nước ngầm xâm nhập vào CTN | II-III | |
SGF6 | Đầu cắt và khối đất không tiếp x c | II | |
SGF7 | Thoát khí nén, dung dịch chất lỏng | - | |
Sự cố khác | SGO1 | Thoát khí mêtan | II-III |
Hư hỏng các bộ phận thiết bị | SGM1 | Thiết bị vận chuyển không ph hợp với loại đất | II-III |
SGM2 | Răng cắt không ph hợp loại đất | II-III | |
Sự cố trên biên CTN | SGP1 | Kẹt vỏ chống | I |
Sự cố trên bề mặt | SGY1 | Hố sụt trên bề mặt | I |
SGY2 | L n bề mặt | I-III | |
Sự cố tại đầu cắt | SMB1 | Hư hỏng trục đỡ | I |
SMB2 | Hư hỏng trục xoắn | II | |
Hư hỏng khiên | SME1 | Kẹt đuôi khiên | I |
SME2 | Khiên không hoạt động | II |
Ghi chú:
S - Phương ph p khiên đ o; G - Sự cố do điều kiện địa chất; M - Sự cố liên quan tới hư hỏng thiết bị đ o; O - Do các nguyên nhân khác; B - Sự cố xảy ra tại đầu cắt khiên đ o; E - Sự cố xảy ra dọc khiên đ o; F - Sự cố xảy ra tại gương đ o; P - Sự cố xảy ra theo chu vi biên đ o; Y - Sự cố xảy ra trên bề mặt.
3.1.2. Nguyên nhân gây sự cố trong khai thác các tuyến đường sắt đô thị
3.1.2.1. Nguyên nhân do yếu tố tự nhiên
- Mưa bão, ngập lụt, động đất, sóng thần, thiên tai;
- Biến đổi khí hậu, nước biển dâng;
3.1.2.2. Nguyên nhân do yếu tố kỹ thuật
- Quá lệ thuộc vào công nghệ;
- Độ an an toàn của phương tiện;
- Chất lượng thi công ảnh hưởng tới giai đoạn vận hành;
3.1.2.3. Nguyên nhân do con người
- Các hoạt động phá hoại (khủng bố);
- Chủ quan, bất cẩn;
- Trình độ chuyên môn kém, do chất lượng đào tạo, do đạo đức nghề nghiệp, không làm chủ được công nghệ…
- Thiếu các dự báo và kiểm soát được rủi ro;
3.1.3. Các sự cố đường sắt đô thị điển hình
3.1.3.1 Sự cố trong thi công đường sắt đô thị
Một số sự cố trong xây dựng công trình ngầm thành phố với các nguyên nhân rất đa dạng và các hậu quả rất nghiêm trọng, đ xảy ra trên thế giới từ 1990 lại đây Kinh phí xử lý khắc phục trong nhiều trường hợp đ đạt đến trên trăm triệu USD. Các ví dụ sẽ cho thấy mức độ quan trọng của công tác quy hoạch, thiết kế, công tác khảo sát khối đất đá và công tác thi công
* Hy Lạp, 1991
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 đ 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 đ 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.
* Heathrow Express Link, Anh, 1994
Tuyến Heathrow Express Link là tuyến tàu nhanh nối sân bay London với ga tàu hỏa Padington Trong khi đường hầm được thi công bằng TBM, thì hai ga tại sân bay c ng được xây dựng bằng phương pháp bê tông phun Vì phương pháp này được sử dụng lần đầu tiên để thi công trong đất sét London, do vậy người ta đ tiến hành đào hầm dẫn thử nghiệm, để có thể chứng minh là phương pháp này c ng thích hợp cho nền đất khó khăn của London và c ng để đ c r t kinh nghiệm.
Mặc dù công tác thi công hầm dẫn thử nghiệm đ thành công và sau đó nhiều đoạn hầm c ng được xây dựng không xảy ra vấn đề gì, nhưng vào ngày 21/10/1994 đ xảy ra sự cố Đầu tiên người ta phát hiện có vết nứt và tách vỡ vỏ bê tông phun tại một trong ba gương thi công Sau đó xuất hiện phễu lún sụt trên mặt đất. Tiếp đó sự cố lan dần ra cả hai gương còn lại. Cuối cùng cả ba đoạn hầm bị sập lở, kế tiếp nhau và nhiều ngôi nhà trên mặt đất bị phá hủy.
Sau khi sự cố xảy ra, người ta đ lấp đầy các khoảng trống bằng bê tông bọt. Các ngôi nhà lân cận có thể bị nguy hại, đều được bảo vệ. Trong quá trình khắc phục, đầu tiên đào một giếng tiết diện tròn (đường kính 50m, sâu 40m), sử dụng tường cọc khoan nhồi cắt nhau (các lỗ khoan giao cắt nhau). Phần đất các đoạn hầm bị phá hủy phía trong giếng lại được đào bằng phương pháp thông thường.
* Thành phố Muenchen (Munich), Đức, 1994
Tuyến tàu điện ngầm U1 được kéo dài để khai thác khu hội chợ nằm tại phía đông Muenchen Các đường hầm của công đoạn thi công “vành Trude” được thi công bằng phương pháp bê tông phun Một đề nghị đặc biệt của các nhà thầu là nên đào đường hầm phía dưới lớp sét cách nước, để không gây ảnh hưởng đến khối nước ngầm phía trên.
Sau khi bắt đầu công tác đào đ xảy ra hiện tượng sập lở tại một gương Các thợ đào hầm không còn khống chế được nước và vật chất sập vào và do vậy đ rời khỏi hầm sau thời gian ngắn. Trên mặt đất, gần ngã tư đường phố đ xuất hiện nhanh một phễu lún sụt, c ng bị nước ập vào nhanh. Một xe buýt, đang đứng chờ tại ng tư, không kịp chạy ra khỏi khu vực sập đất và bị tụt xuống phễu lún. Ba