Việt Nam đã làm chủ công nghệ xây hầm đường bộ tiệm cận thế giới

Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, nhiều thiết bị công nghệ hiện đã cũng đóng góp rất nhiều cho việc khoan đào hầm.

Thập niên 2000, kỹ sư, công nhân Việt Nam thường thi công hầm cho các nhà máy thủy điện với đường kính 5-6 m bằng công nghệ nổ mìn hay đổ bêtông vỏ. Khi đó, người Việt chưa thể làm hầm đường bộ lớn qua núi với đường kính trên 10 m.

Với công nghệ truyền thống, sau khi nổ mìn vẫn có một khoảng trống giữa hệ thống chống đỡ hầm và khối đá. Khối đá thường biến dạng vào phía trong đường hầm nhằm lấp đầy khoảng trống, do đó tiềm ẩn nhiều nguy cơ mất an toàn.

Khi khởi công xây dựng hầm đường bộ Hải Vân dài 6,2 km (Thừa Thiên Huế - Đà Nẵng) vào năm 2000, nhân lực thi công chính là người Nhật, trong khi các kỹ sư Việt tham gia với vai trò phụ.

Dù vậy, công trình này đã mang đến cơ hội học hỏi rất lớn cho đội ngũ cán bộ kỹ thuật người Việt. Đây cũng là lần đầu tiên các kỹ sư từ Tổng công ty Sông Đà, Cienco 6 được tiếp cận công nghệ đào hầm NATM của Áo.

Giám đốc Ban Quản lý dự án hầm Thung Thi (Tập đoàn Đèo Cả) Bùi Hồng Đăng thông tin với VnExpress cho biết, từ hầm Hải Vân 1, đội ngũ kỹ sư, công nhân khoan hầm người Việt Nam đã học hỏi chuyên gia nước ngoài, tự nghiên cứu tài liệu, đúc kết kinh nghiệm. Cho đến lúc này, các kỹ sư người Việt đã nhuần nhuyễn công nghệ khoan hầm NATM và luôn cải tiến để rút ngắn tiến độ, giảm chi phí đầu tư.

Với phương pháp NATM, bêtông được phun trực tiếp và bám chặt với bề mặt khối đá quanh đường hầm, từ đó giúp khối đá không bị biến dạng. Công nghệ này cho phép thi công linh hoạt trong nhiều điều kiện địa chất, cũng như đảm bảo tính an toàn cao hơn so với công nghệ xây hầm truyền thống.

Phương pháp NATM gồm 10 bước, sau khi đánh dấu vị trí nổ mìn, đơn vị thi công cho nổ mìn theo từng gương hầm (diện tích cần đào), xúc dọn đất đá rồi làm lưới thép bao quanh bề mặt hầm, phun bêtông trên lưới thép, khoan lỗ cắm neo gia cố địa chất. Kể đó, hầm được bao phủ bằng chất liệu vải đặc biệt để chống nước, đổ bêtông vỏ hầm và làm nền đường.

Năm 2012, công trình hầm đường bộ Đèo Cả dài 4,2 km, nằm trên hai tỉnh Khánh Hòa - Phú Yên, đã đánh dấu bước tiến của đội ngũ kỹ sư người Việt. Công trình được thi công chính bằng phương pháp NATM, với chỉ một số chuyên gia Nhật giám sát. Công trình gồm hai ống hầm, tổng chiều dài 8,4 km.

Những công trình sau đó như hầm Cù Mông (Phú Yên) dài 2,6 km, hầm Hải Vân 2 dài hơn 6 km, hầm Núi Vung (Bình Thuận) dài hơn 2 km, hầm Thung Thi (Thanh Hóa)... được đội ngũ tư vấn thiết kế, giám sát, thi công người Việt Nam đảm nhiệm hoàn toàn.

Theo ông Bùi Hồng Đăng, ngoài việc thực hành đúng kỹ thuật, đơn vị làm hầm còn sáng tạo khi xử lý tình huống phát sinh. Do các đặc điểm địa chất khác nhau, kỹ thuật xử lý đất đá của mỗi hầm cũng không giống nhau.

Ví dụ, hầm Đèo Cả có địa chất đá granit với nhiều mạch nước ngầm, nguy cơ bị sạt trượt cao, các kỹ sư phải dẫn dòng, dùng bêtông bịt mạch nước.

Hầm Cù Mông địa chất đá xen kẹt, đá phong hóa ở cửa hầm nên phần cửa phải thi công cẩn thận. Đội ngũ thi công phải tạo kết cấu chống đỡ, khoan neo gia cố cửa hầm, sau đó mới đào mở hầm.

Dù địa chất yếu, các kỹ sư vẫn mạnh dạn bỏ vòm thép sớm để đẩy nhanh tiến độ, đồng thời phun bêtông vào các vị trí đào ngay sau khi bỏ vòm để đưa các khối đá về trạng thái ổn định.

Đây là tiền đề để Tập đoàn Đèo Cả đưa ra phương pháp NATM - hệ Đèo Cả với việc đánh giá địa chất linh hoạt hơn, qua đó làm nên tên tuổi Đèo Cả - "vua hầm" Việt Nam.

Ngoài việc đội ngũ thi công hầm học hỏi thêm được nhiều công nghệ mới, các đơn vị tư vấn Việt Nam cũng đã thay thế người nước ngoài trong thiết kế, giám sát xây dựng hầm.

Đại diện Công ty Tư vấn A2Z cho biết, thiết kế hầm đòi hỏi chuyên môn sâu, từ khảo sát địa chất để xác định vùng đá ở cấp nào, quyết định cách nổ mìn, nổ sâu bao nhiêu mét, bao nhiêu thuốc nổ.

Trước đây, việc nổ mìn thường khiến phần đất đá bị lẹm ra khá lớn và phải đắp bêtông bù vào. Tuy vậy, đơn vị thiết kế hiện đã áp dụng công nghệ số, tính toán lượng kíp nổ tối ưu, giúp giảm 10-15% chi phí cho hạng mục này.

Các công nghệ mới còn được áp dụng cho việc khoan đào. Ví dụ, hệ thống GPS giúp định vị chính xác khi đào từ hai đầu núi, bất chấp khoảng cách hàng km, hoặc cho phép đội ngũ thi công đo tâm đường hầm hai phía có lệch nhau hay không. Trên thực tế, các hầm Đèo Cả, Cổ Mã, Cù Mông... mũi đào từ hai phía gặp nhau tại tâm với sai số rất nhỏ.

PGS. Trần Chủng, nguyên Cục trưởng Giám định nhà nước về chất lượng công trình xây dựng (Bộ Xây dựng), cho biết làm hầm có 2 vấn đề khó.

Thứ nhất, đó là khảo sát địa chất phức tạp, nhiều đoạn đi qua vị trí đất yếu, vùng đứt gẫy, đất đá xen kẹt nên phải tính toán tổ chức các bước đào hợp lý để không bị sạt. Thứ hai là kiểm soát chất lượng trong hầm, bởi vì chỉ một lỗi rất nhỏ như lớp chống thấm bị rách cũng có thể gây nguy hiểm cho toàn công trình.

Làm đường phải đi kèm với bạt núi, không tránh được việc tàn phá môi trường. Do đó, giải pháp bền vững hơn là làm hầm xuyên núi, vừa giữ được cảnh quan, vừa tránh sạt trượt. Tuy nhiên, cần phải lưu ý đặt yếu tố an toàn lên hàng đầu, bởi trong núi thường có khí độc hại. Đồng thời, phải đảm bảo an toàn kỹ thuật, đảm bảo quản trị an toàn.

Cũng theo ông Chủng, trong 10 năm qua, cái được lớn nhất của việc xây dựng hầm đường bộ là đội ngũ kỹ sư, công nhân người Việt Nam đã kế thừa, làm chủ công nghệ khoan hầm tiên tiến, kiểm soát rủi ro.