RockShed Tunnel – A Safety Solution for People and Vehicles on Mountain Roads
Nguyễn Đức Mạnh
Trường Đại học Giao thông vận tải. E-mail: [email protected]
Mất ổn định sườn dốc đá có nhiều kiểu hay loại hình khác nhau như đá rơi, đá đổ, đá trượt … Đá rơi là kiểu mất ổn định nguy hiểm trên đường giao thông, rất dễ gây thiệt hại về người và phương tiện giao thông bởi tính ngẫu nhiên và khó đoán định của chúng. Có nhiều giải pháp phòng chống hay phòng tránh như sử dụng kết cấu lưới thép phủ bề mặt kết hợp đinh đá hay neo đá mang tải cao, rào chắn linh hoạt bằng kết cấu thép kết hợp lưới thép, tường bê tông cốt thép ốp trên mặt, v.v. Mỗi giải pháp có ưu điểm và phạm vi áp dụng hiệu quả riêng. Bài viết này giới thiệu giải pháp phòng tránh đá rơi bằng kết cấu bán hầm, một dạng đường hầm chắn đá, cho phép bảo vệ người cũng như phương tiện tham gia giao thông trên đường ô tô vùng núi, hướng tới việc áp dụng chúng trong tương lai tại Việt Nam.
Hiện tượng đá rơi trên đường giao thông vùng núi Việt Nam
Hiện tượng các tảng đá bị tách rời khỏi khối đá trên các sườn dốc sau đó rơi tự do hay lăn trên mặt sườn dốc, nẩy hoặc văng xuống chân dốc ở đây gọi chung là đá rơi (rock falls), thường xảy ra đột ngột, thậm chí ngay cả khi trời không mưa bão. Chúng càng trở nên nguy hiểm khi mà rất khó hoặc không dự báo được chính xác vị trí có thể xuất hiện, quĩ đạo lăn hay văng, thời điểm xảy ra … Hiện tượng này xảy ra rất phổ biến trên nhiều tuyến đường ô tô ở vùng núi nước ta, gây ra thiện hại nặng nề cả về người và phương tiện tham gia giao thông.
Rất nhiều vụ đá rơi xảy ra, chẳng hạn như tại đường lên núi cấm An Giang (5/2012) đá rơi đã làm 6 người chết và phá hủy 1 ô tô 7 chỗ [1]; hay ngày 03/06/2018 trên QL12 đoạn qua địa phận xã Lê Lợi (huyện Nậm Nhùn, tỉnh Lai Châu) đá rơi phá hủy 1 ô tô 4 chỗ và làm chết 1 người [2]; đêm 8/8/2019 và ngày 9/8/2019, cũng trên tuyến QL12 tại Km97+ 600 và Km89+ 900, đoạn qua thị xã Mường Lay đã xảy ra 2 vụ đá rơi nghiêm trọng, làm ách tắc giao thông nhiều giờ, gây hư hỏng 2 xe ô tô [4]; cũng tại QL12 đoạn thị xã Mường Lay (Điên Biên) này, ngày 3/8/2018 đá rơi trúng xe ô tô 16 chỗ khiến 12 người bị thương và ô tô hư hỏng nặng [3]; hay vào 3/8/2019, đá lở, đá rơi sau mưa lớn tại km 142 +700 trên QL3 đoạn qua huyện Chợ Mới, tỉnh Bắc Kạn làm chết 1 người và 1 người bị thương [9]; hay đá rơi gây tắc đường và hư hỏng đường tại Km285+600 QL279 đoạn xã Quài Nưa, huyện Tuần Giáo (Điện Biên) xảy ra ngày 4/8/2021 [7]; hoặc vào ngày 04/08/2023, đá lở đá rơi trúng vào đầu chiếc xe ô tô đang di chuyển trên QL6 đoạn xã Tòng Đậu, huyện Mai Châu (Hòa Bình), tuy không thiệt hại về người nhưng xe đã hư hỏng nặng [6]. Mùa mưa 2024 vừa qua, không chỉ xảy ra sụt trượt đất đá trên diện rộng và gần như đồng thời tại hàng loạt các tỉnh miền núi trên cả nước, mà hiện tượng đá lở đá rơi cũng xảy ra tại nhiều tuyến đường giao thông. Điển hình như ngày 22/9/2024, đá lở và rơi trúng 2 xe ô tô đang di chuyển trên QL6 tại Mộc Châu, Sơn La làm 8 người bị thương và gây hư hại nặng các xe [8]; hay trước đó vào 8/2024, tại km 89+550m gần cầu Hang Tôm trên QL12 thuộc huyện Nậm Nhùn (Lai Châu), đá rơi từ sườn dốc cao làm chết 1 người và hư hỏng 1 xe máy xúc [5] …
Giải pháp bán hầm phòng tránh đá rơi (RockShed Tunnel)
Giải pháp bán hầm phòng tránh đá rơi là một loại kết cấu công trình được thiết kế nhằm bảo vệ người cũng như phương tiện trên các tuyến giao thông ở khu vực có nguy cơ đá rơi hoặc lở đất từ các sườn núi cao và dốc. Kết cấu này thường bao gồm: (1) Mái che (Roofing Structure) thường được làm từ bê tông cốt thép chịu lực cao, kết cấu thép, hoặc vật liệu composite tùy thuộc vào tải trọng thiết kế; (2) Trụ đỡ (Supporting Columns) bằng bê tông cốt thép hoặc thép chịu lực cao; (3) Móng (Foundation) nông hoặc móng sâu tùy điều kiện địa chất; (4) Tường chắn (Retaining Walls); (5) Hệ thống thoát nước (Drainage System); (6) Lớp phủ bảo vệ bề mặt (Surface Protection Layer); (7) Phần nối kết cấu với địa hình (Interface with Terrain) với vật liệu đất đá tự nhiên, bê tông, hoặc đất gia cố.
Khi xảy ra hiện tượng đá rơi hoặc lở đất, mái che sẽ hấp thụ và phân tán lực tác động, trụ đỡ và móng chịu tải trọng phân bố, trong khi tường chắn và hệ thống thoát nước đảm bảo an toàn lâu dài cho kết cấu. Hệ thống bán hầm tránh đá rơi được xây dựng trên các tuyến đường ô tô vùng núi vừa để ngăn chặn đá rơi, bảo vệ an toàn cho người và phương tiện di chuyển bên dưới chân dốc, còn có thể được thiết kế để phù hợp hay hài hòa với cảnh quan xung quanh, góp phần bảo vệ môi trường.
Ưu điểm của kết cấu bán hầm phòng tránh đá rơi: (1) Kết cấu giúp giảm thiểu đáng kể rủi ro tai nạn do đá rơi và lở đất; (2) Được xây dựng từ vật liệu bền vững như bê tông cốt thép, kết cấu bán hầm có khả năng chịu tải và thời gian sử dụng lâu dài; (3) Thiết kế có thể được tích hợp với cảnh quan xung quanh, hạn chế tác động tiêu cực đến môi trường tự nhiên.
Các loại kết cấu bán hầm phòng tránh đá rơi phổ biến dạng bê tông cốt thép, thường phù hợp với khu vực có đá rơi tải trọng lớn. Kết cấu khung thép kết hợp vật liệu nhẹ chủ yếu thích hợp với địa hình dễ thi công hoặc khu vực ít chịu áp lực từ đá rơi. Kết cấu mái che bằng vật liệu composite hoặc thậm chí bằng gỗ, sử dụng tại các khu vực ít đá rơi và ưu tiên yếu tố thẩm mỹ.
Phạm vi ứng dụng bán hầm phòng tránh đá rơi thích hợp tại các tuyến đường đèo, đường qua vùng núi có địa hình hiểm trở, độ dốc và chiều cao lớn, thường xuyên xảy ra hiện tượng đá rơi, đá lăn. Khu vực gần dân cư hoặc các tuyến đường giao thông quan trọng cần đảm bảo an toàn.
Điểm hạn chế chính với giải pháp này thường có chi phí đầu tư ban đầu khá cao, yêu cầu kỹ thuật và chuyên nghiệp cao khi tính toán chi tiết tải trọng, độ bền và khả năng thoát nước, cần duy trì và kiểm tra định kỳ hay bảo trì để đảm bảo công trình luôn trong trạng thái hoạt động tốt. Vì thế, giải pháp bán hầm phòng tránh đá rơi thường được thiết kế ở những khu vực có nguy cơ đá rơi cao, địa hình khó cho phép áp dụng các giải pháp khác.
Trình tự thiết kế bán hầm phòng tránh đá rơi (RockShed Tunnel)
Trình tự thiết kế theo [12] gồm các bước chính sau:
Bước 1 – Xác định điều kiện của đá rơi và đặc điểm sườn dốc
(1) Điều kiện của đá rơi cần xác định gồm: (a) Quy mô đá rơi tiềm tàng; (b) Chiều cao rơi; (c) Kích thước của đá rơi; (d) Các điều kiện có tính đặc trưng khác.
(2) Đặc điểm của sườn dốc: (a) Điều kiện địa chất; (b) Độ dốc của sườn dốc; (c) Thảm thực vật trên sườn dốc; (d) Chiều cao sườn dốc; (e) Các điều kiện có tính đặc trưng khác.
Bước 2 – Tính toán tải trọng cần xem xét trong thiết kế
(1) Các loại tải trọng: (a) Tĩnh tải; (b) Áp lực đất và áp lực nước; (c) Trọng lượng vật liệu lắng đọng trên nóc; (d) Tải trọng va đập của đá rơi; (e) Tải trọng động đất.
(2) Tổ hợp tải trọng: (a) Trong trường hợp bình thường; (b) Trong trường hợp động đất; (c) Khi xảy ra đá rơi; (d) Các trường hợp khác (khi bị ô tô va đập) nếu cần thiết.
Bước 3 – Tính toán và thiết kế kết cấu
(1) Nghiên cứu các kết cấu thay thế: (a) Kết cấu trên; (b) Kết cấu dưới chân sườn núi; (c) Kết cấu dưới sườn thung lũng.
(2) Tính toán kết cấu: (a) Kiểm tra độ ổn định của móng; (b) Kiểm tra độ bền cho phép của từng loại vật liệu sử dụng trong hệ kết cấu sử dụng.
Thay lời kết
Giải pháp bán hầm phòng tránh đá rơi (RockShed Tunnel) đã được sử dụng và xây dựng tại nhiều nước trên thế giới, chứng minh hiệu quả trong giảm thiểu thảm họa đường bộ do đá rơi đá lăn nhờ cách hấp thụ lực tác động hoặc thay đổi hướng chuyển động của khối đá vỡ và đá rơi.
Trên nhiều tuyến đường bộ vùng núi nước ta đã nhiều lần xảy ra và hiện hữu nguy cơ rất cao tiếp tục có đá rơi, đá lở, đá lăn. Thậm chí có những vị trí đá rơi gây hậu quả nghiêm trọng lặp đi lặp lại và khó áp dụng các giải pháp phòng chống đang triển khai. Giải pháp bán hầm phòng tránh đá rơi sẽ bổ sung thêm phương án để lựa chọn khi thiết kế trong thời gian tới.
Tài liệu tham khảo
[1] https://thanhnien.vn/da-lan-tu-nui-cam-de-bep-xe-du-lich-6-nguoi-chet-185411322.htm
[2] https://dantri.com.vn/xa-hoi/xe-con-bep-rum-vi-da-lo-roi-trung-tai-xe-tu-vong-20180603202057956.htm
[3] https://cand.com.vn/Giao-thong/Da-roi-de-bep-xe-khach-16-cho-khien-5-nguoi-bi-thuong-nang-i485931/
[4] https://www.dienbientv.vn/tin-tuc-su-kien/xa-hoi/201908/dien-bien-clip-da-truot-roi-xuong-quoc-lo-12-gay-hu-hong-2-xe-o-to-5644944/
[5] https://baolaichau.vn/atgt/s%E1%BA%A1t-l%E1%BB%9F-l%C3%A0m-ch%E1%BA%BFt-m%E1%BB%99t-ng%C6%B0%E1%BB%9Di-tr%C3%AAn-qu%E1%BB%91c-l%E1%BB%99-12
[6] https://vtcnews.vn/sat-lo-dat-da-de-nat-dau-o-to-tren-quoc-lo-6-ar810557.html
[7] https://baotintuc.vn/xa-hoi/khac-phuc-su-co-da-roi-gay-tac-quoc-lo-279-o-dien-bien-20210804094729193.htm
[8] https://www.moitruongvadothi.vn/sat-lo-quoc-lo-6-2-o-to-bi-dat-da-de-trung-gay-un-tac-giao-thong-a172830.html
[9] https://vnanet.vn/vi/anh/anh-thoi-su-trong-nuoc-1014/bac-kan-mot-nguoi-chet-do-da-lo-tren-quoc-lo-3-4003735.html
[10] ChungAmEnCⓇ (2024). Rockshed Tunnel, workshop in geotechnical engineering
preventing slope failures on moutainous roads, Geotechnical Department, University of Transport and Communications September 18th, 2024 / Hanoi, Vietnam.
[11] K. Schellenberg, C. Röthlin, S. Ghadimi-Khasraghy & T. Vogel (2012). A Review on the Design of Rock Sheds with a Cushion Layer. Proceedings of the 11th International Symposium on Landslides and 2nd North American Symposium on Landslides, Volume2, CRC Press, p.1221 – 1226.
[12] Nippon Koei Co., Ltd. Oyo International Corporation (2007). The Study on Risk Management for Sediment-Related Disaster on Selected National Highways in the Republic of the Philippines, Final Report Guide III, Road Slope Protection.
