Về một số biện pháp kỹ thuật an toàn cho Hầm đường xe cơ giới nút giao thông Đại cồ việt – kim liên (hà nội)

1. Đặt vấn đề:

Hệ thống hầm đường bộ nút giao thông Đại Cồ Việt – Kim Liên - Giải Phóng (Hà Nội) gồm nhiều đường hầm giao thông khác nhau. Trắc đồ dọc mỗi đường hầm thành phần đều gồm 3 đoạn: các đoạn đầu đường dẫn đều là các đoạn cong lồi chống nước trên mặt tràn xuống, còn đoạn giữa đều là đường võng xuống. Trong số các đường hầm đó, quan trọng nhất là đường hầm 2 làn đường xe cơ giới có hành lang cho người đi bộ (gọi tắt là hầm đường ôtô) Đại Cồ Việt – Kim Liên. Cho nên ở đây, chúng ta chỉ bàn về 1 số biện pháp kỹ thuật an toàn cho hầm đường ô tô này.

Ngay sau khi thông xe kỹ thuật đường hầm ôtô này (7 giờ sáng ngày 16/6/2009); một mặt chúng ta có thể thấy ngay: đây là một đường hầm xe cơ giới thuộc vành đai giao thông 1 của thủ đô, có nhiều ưu điểm: đẹp, có quy mô lớn và có khả năng góp phần hiện đại hóa Thủ đô; nhưng mặt khác chúng ta cũng có thể thấy ngay thiết kế đường hầm này vẫn còn 1 số điểm chưa hợp lý; cần sớm khắc phục, để nâng cao hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và an toàn cho quá trình sử dụng hầm lâu dài.

Dưới đây chúng ta kết hợp phân tích 1 số nhược điểm tồn tại với xây dựng những phương án khắc phục chúng theo định hướng nhiệt đới hoá đặc tính của đường hầm, để hạn chế ảnh hưởng xấu của thời tiết nhiệt đới gió mùa, nâng cao độ an toàn cho các phương tiện cơ giới lưu thông qua đường hầm và đảm bảo tiết kiệm chi phí sử dụng đường hầm .

2. Một số đặc tính kỹ thuật chưa phù hợp:

2.1 – Các đường dẫn xuống hầm, các tường chắn đất bên cạnh chúng và công tác thoát nước cho đường hầm:

Khi trắc đồ dọc phần cơ bản của đường hầm là đường võng xuống, mà các đoạn đường dẫn xuống vừa dài vừa rộng, lại ở trong tình trạng lộ thiên như các đoạn đường dẫn của hầm đường xe ôtô Đại Cồ Việt – Kim liên, sẽ có cả những ưu điểm và nhược điểm:

Trong đó, những ưu điểm đáng kể nhất là:

+ Giảm thiểu được chiều dài đoạn hầm có nóc.

+ Giảm lượng vốn đầu tư xây dựng cơ bản để làm kết cấu nóc cho đoạn đường dẫn xuống hầm.

+ Giảm sức cản luồng gió qua hầm.

+ Tận dụng tối đa khả năng chiếu sáng tự nhiên cho đường hầm.

Còn những nhược điểm đáng kể nhất là:

+ Chi phí liên quan đến các tường chắn bên cạnh các đường dẫn đều rất cao: Thứ nhất, kết cấu không có các phản lực hướng ra ngoài nằm trên cao, cho nên chi phí xây dựng phải cao hơn. Thứ hai, phải sử dụng vật liệu trơ để xây dựng, cho nên rất khó phục hồi sự cân bằng môi trường vi khí hậu: ngày nắng sẽ càng chói chang hơn, ngày mưa sẽ càng đón nhiều nước vào lòng hầm hơn.

+ Nước ta nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, cho nên cả vũ lượng bình quân hàng năm, vũ lượng bình quân hàng giờ của mỗi trận mưa, thời gian diễn ra mỗi trận mưa và thời gian giãn cách giữa 2 trận mưa liên tiếp đều có sự biến đổi rất lớn về biên độ và tần suất. Hơn nữa trong tình trạng môi trường trái đất suy thoái mạnh như hiện nay, sự biến đổi này lại càng có dấu hiệu bất thường hơn. Đây chắc chắn sẽ gây bất lợi rất lớn cho cả người quản lý, điều hành giao thông và người điều khiển phương tiện giao thông tại đây trong mùa mưa bão.

Theo thiết kế đã duyệt, phải thoát nước mưa theo phương pháp cưỡng bức nhân tạo. Tối đa, để thoát nước mưa có cường độ 175mm/giờ cho hầm đường ôtô Đại Cồ Việt – Kim Liên, chủ yếu là nhờ hệ thống bơm chính gồm 4 máy bơm, công suất 10m ³/phút/máy [2]. Rõ ràng đây là phương án bị động và tốn kém; bởi vì, một mặt nhất định phải có công trình trạm mạng thoát nước quy mô lớn, có tính tự động cao; mặt khác công trình trạm mạng thoát nước không những phải được duy tu bảo dưỡng thường xuyên, mà còn phải được cung cấp nguồn năng lượng rất lớn để thoát nước. Thêm vào đó, là đòi hỏi đội ngũ quản lý và vận hành phải có trình độ chuyên môn nghiệp vụ cao, biết tuỳ cơ ứng biến thực hiện nhiệm vụ một cách sáng tạo. Nói khác đi, cả chi phí ban đầu cho công trình trạm mạng thoát nước, cũng như chi phí duy tu và chi phí hoạt động trạm mạng đó đều lớn. Đặc biệt, vẫn rất khó đảm bảo hoàn thành nhiệm vụ thoát nước khi có mưa lớn kéo dài.

+ Khi lưu lượng nước chảy theo mặt đường dốc này đủ lớn, vừa làm giảm độ bám dính của bánh xe với mặt dốc, vừa làm tăng sức cản của xe lên dốc, lại làm tăng tốc độ của xe xuống dốc, làm giảm hiệu lực của tay lái xe, hình thành nguy cơ mất an toàn chung, không những chỉ cho chính các xe bị trôi trượt và mất lái đó, mà còn cho cả những xe đang có mặt dưới chân các đoạn đường dốc đó.

+ Trường hợp đặc biệt, khi mưa lớn bất thường kéo dài, có thể xẩy ra 2 mức sự cố khác nhau, vượt quá khả năng thoát nước thiết kế, đến mức phải tạm đóng cửa hầm, chờ thoát nước: Thứ nhất, khi vũ lượng tức thời quá lớn, lượng nước mưa dồn từ các đoạn đường dẫn xuống hầm, gây tình trạng vượt quá khả năng thoát nước thiết kế. Thứ hai, khi mưa lớn kéo dài, nước mưa trên mặt đường Đại Cồ Việt – Kim Liên không thoát kịp, tràn qua các đỉnh dốc đầu các đường dẫn đổ xuống hầm, gây tình trạng vượt quá khả năng thoát nước thiết kế.

2.2 – Giải phân cách giữa 2 làn đường xe trong đoạnhầm kín nóc là bờ tường lửng, trên có hàng trụ đỡ nóc cách quãng .  

Bên cạnh những ưu điểm đáng chú ý:

Thứ nhất: Về quan điểm đầu tư thi công, đây là phương án vừa đảm bảo tạo được độ bền vững cần thiết cho đường hầm, vừa đảm bảo giảm được chiều rộng của giải phân cách; góp phần giảm được vốn đầu tư ban đầu cho đường hầm.

Thứ hai: Về quan điểm sử dụng đường hầm, nhờ các khoảng trống giữa các cột tạo giải phân cách; một mặt, người tham gia giao thông qua hầm thấy không gian đường hầm đỡ chật chội bức bối; mặt khác, người tham gia giao thông quan sát được mọi sự việc xảy ra theo cả 2 làn đường; từ đó có thể góp phần giảm thiểu những sự cố đáng tiếc: cả khi phát hiện dấu hiệu gây ùn tắc, cũng như dấu hiệu nguy hiểm ở cuối làn đường ngược chiều, đều có thể nhanh chóng báo tin cho người tham gia giao thông ở đầu làn đường ngược chiều. 

Thứ ba: Tăng hiệu quả chiếu sáng tự nhiên.

Nhưng cũng cần thấy rõ 1 số nhược điểm cần khắc phục:

- Làm giảm hiệu quả thông gió theo từng làn đường, làm tăng chi phí sử dụng đường hầm lên.

- Khi làn đường này bị tắc nghẽn (thí dụ xe va chạm nằm chắn ngang đường), không có khả năng tạm sử dụng làn đường kia để ứng cứu thông xe giải tỏa. 

2.3 - Thông gió cho đường hầm:

Theo thiết kế hiện nay (hình 1), đây là đường hầm 2 làn đường xe chạy độc lập, có bầu không khí không độc lập, vì chỉ được phân cách bởi 1 hàng cột thưa; nhưng lại muốn thông gió cưỡng bức cho mỗi làn đường xe bằng 1 cặp quạt treo dưới trần mặt cắt ngang thấp nhất, để thổi gió theo chiều xe chạy. Về mặt thông gió, đây là thiết kế kém hiệu quả do nhiều yếu tố chủ quan khác nhau:

- Quạt 2 phía luôn gây trở lực cho nhau, gây quẩn gió; khó điều tiết hoạt động theo chiều luồng gió tự nhiên ; đặc biệt ít có điều kiện thực hiện phương án ngừng chạy quạt ở làn đường hầm chạy xe cùng chiều với luồng gió tự nhiên trong thực tế. 

- Quạt treo dưới trần mặt cắt ngang thấp nhất, cho nên khó theo dõi động thái của quạt; khó sửa chữa, thay thế khi cần thiết và thường gây cản trở luồng khói nóng bốc lên cao.

- Khi quạt hoạt động, làm tăng áp cho luồng gió, gây cản trở khói bụi và khí nóng bốc lên; có thể gây quẩn khói có hơi xăng dầu xuống gầm xe, làm nguy cơ cháy nổ xe tăng lên

3 – Một số giải pháp tăng hiệu quả sử dụng đường hầm:

Với phương châm: phát triển bền vững, chúng ta cần xác định những biện pháp khắc phục những nhược điểm gây ảnh hưởng xấu đến hiệu quả sử dụng đường hầm; một mặt để rút kinh nghiệm góp phần tối ưu hóa những đường hầm sắp xây dựng; mặt khác nhằm bổ khuyết và tăng hiệu quả sử dụng cho đường hầm đã có.

  3.1 - Chống nước mưa tràn từ mặt phố xuống hầm và bảo vệ điều kiện vi khí hậu cho các đường dẫn :

- Quy định mức chênh cao giữa đầu dốc dẫn xuống hầm so với mức đỉnh lũ địa phương thường là [∆ _h] ≥ 50cm ; nhưng nếu chỉ chọn ∆ _h= 50cm, chắc chắn trong hoàn cảnh môi trường nhiệt đới gió mùa đang xấu đi ở nước ta; tần suất xảy ra hiện tượng nước mưa tràn từ mặt đường phố xuống đường hầm sẽ tăng nhanh. Đặc biệt, khi kết hợp điều kiện nhiệt đới gió mùa với thực trạng địa hình trũng của khu vực Đại Cồ Việt – Kim Liên, ý thức bảo vệ hệ thống thoát nước công cộng chưa cao và khả năng thoát nước mưa của toàn Thủ đô chưa đồng bộ, chúng ta nên chọn ∆ _{h (ch)}≥ 75cm.

- Thực hiện lợp mái và che thành bên cho các đường dẫn xuống hầm đều theo kiểu chớp lật, kết hợp với các đoạn ống cong có cổ quay làm cửa đón gió theo yêu cầu sử dụng; để kết hợp đáp ứng cả yêu cầu chống mưa với các yêu cầu thoát gió và đón gió theo từng hoàn cảnh thời tiết và lưu lượng giao thông thực tế (không lợp và che kín làm tăng chiều dài cần thông gió cưỡng bức).

- Sử dụng kết cấu vòm làm khung mái các đường dẫn, để vừa giảm sức cản khí động của mái, vừa tạo lực xô ngang tăng cường hệ số an toàn cho các tường chắn bên các đường dẫn.

- Sử dụng vật liệu phản quang để làm các tấm chớp che nóc và thành các đường dẫn, để tận dụng ánh sáng tự nhiên kết hợp với giảm nhiệt cho chúng.

3.2 – Cải tạo giải phân cách 2 làn đường xe:

Đối với các giải phân cách giữa các đường dẫn: Nên chuyển đổi thành giải phân cách lắp ghép các khối, để có thể mở ra đảm bảo cho xe chuyển làn một cách dễ dàng.

Đối với giải phân cách giữa đoạn hầm chui có nóc cố định: Để kết hợp đáp ứng cả yêu cầu thông gió độc lập theo từng làn đường xe và yêu cầu chạy xe chuyển làn đường khi có sự cố, phải bổ sung dầm đỡ dọc rồi thay thế hàng cột gần bằng một số trụ cửa và làm cửa lùa cho chúng. Trong trường hợp này, để có thể quan sát bao quát cả 2 làn đường xe, có thể bố trí một số cửa kính chịu lực giữa các vách ngăn.

 3.3 – Cải tạo sơ đồ thông gió [3]:

Để đáp ứng đồng thời các yêu cầu dễ vận hành, kiểm tra, sửa chữa và thay thế quạt cũng như các trang bị đi kèm; nên (bỏ các quạt treo trong hầm) bố trí các trạm quạt phía trên nóc cố định của đoạn hầm chui: Đầu và cuối mỗi làn đường đều bố trí 1 bộ quạt và ống dẫn luồn xuống dưới trần hầm, để có thể hút gió ra theo yêu cầu thực tế.

Quạt và các trang thiết bị chính đều nằm ngoài hầm, dễ bảo vệ, sửa chữa, thay thế...

Khi không có luồng gió tự nhiên chạy dọc đường hầm, điều khiển quạt gió để luồng gió theo cả 2 làn đường đều cùng chiều xe chạy.

Khi có luồng gió tự nhiên chạy dọc đường hầm, điều khiển giảm công suất quạt ở làn đường có xe chạy cùng chiều gió tự nhiên và tăng công suất quạt ở làn đường có xe chạy ngược chiều gió tự nhiên.

Quạt cuối luồng gió theo mỗi làn đường xe đều vận hành ở chế độ hút, cho nên luôn tạo hạ áp cùng chiều bốc lên của khí nóng do người và các động cơ tỏa ra. Nhờ đó, gió quạt không gây quẩn khói bụi xuống, giảm khả năng tích tụ tạm thời gió bẩn có hơi xăng dầu ở mức gầm xe, giảm nguy cơ cháy nổ xe trong hầm.

4. Kết luận:

Thiết kế hầm đường xe cơ giới nút giao thông Đại Cồ Việt – Kim Liên (Hà nội) tạo được vẻ đẹp phù hợp với cảnh quan đồng thời góp phần quan trọng để chống ùn tắc và giảm tai nạn giao thông ở đây. Tuy nhiên hầm vẫn còn 1 số thiếu sót cần khắc phục hướng tới các yêu cầu cơ bản sau:

- Giảm chi phí năng lượng trong quá trình sử dụng.

- Giảm ô nhiễm khói bụi và hạn chế nguy cơ cháy nổ xe trong hầm.

- Giảm độ trơn trượt xe khi mưa gió.

- Tăng độ an toàn cho xe chạy qua hầm cả khi mưa gió cũng như khi khô nóng.

- Tạo thuận lợi cho cả hoạt động vận hành đường hầm và hoạt động sửa chữa cải tạo trang thiết bị phục vụ.

Rõ ràng, việc thay đổi và bổ sung thiết kế sẽ làm tăng vốn đầu tư, nhưng chắc chắn hiệu quả kinh tế và an toàn đem lại sẽ tiết kiệm không nhỏ.

Tài liệu tham khảo :

   [1] &[2] – Thanh niên online các ngày 16/6 -19/6/2009.

 [3] - Đỗ Thụy Đằng – Phòng chống cháy nổ xe trong hầm Hải vân – T/C Người Xây Dựng 11/2008.

     Tóm tắt nội dung :

Về một số biện pháp kỹ thuật an toàn cho Hầm đường xe cơ giới

nút giao thông Đại cồ việt – kim liên (hà nội).

                                                                                          Đỗ Thụy Đằng        0912763260

Hầm đường cơ giới nút giao thông Đại Cồ Việt-Kim Liên (Hà Nội) có rất nhiều ưu điểm , nhưng để tăng hiệu quả tiết kiệm và an tòan, cần có 1 số sửa đổi, trong đó đáng chú ý là:

- Bổ sung mái che trên các đường dốc.

- Thay đổi phương pháp thông gió.

- Thay đổi cấu trúc giải phân cách.