Vấn đề kỹ thuật, công nghệ trong xây dựng cầu và quản lý đầu tư dự án đường sắt tốc độ cao

Từ yêu cầu của công trình cầu trên đường sắt tốc độ cao

TS Nguyễn Việt Khoa - Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải cho biết, trên thế giới, mạng lưới đường sắt đã phát triển rộng khắp, được thiết kế với các tiêu chuẩn khác nhau. Hầu hết các mạng lưới này bao gồm hỗn hợp nhiều khổ đường, nhưng với đường sắt khổ 1435 mm có hiệu suất đạt được là tốt nhất. Hơn 50 năm trước, Nhật Bản, Pháp và nhiều quốc gia khác đã đưa ra khái niệm hoàn toàn mới là đường sắt tốc độ cao thay cho việc nâng cấp các hệ thống đường sắt hiện có. Theo TS Nguyễn Việt Khoa, đường sắt tốc độ cao có tốc độ thiết kế 200-350 km/giờ hoặc cao hơn, cung cấp sự nhanh chóng trong vận chuyển hành khách và hàng hóa.

Đồng tình với quan điểm trên, ThS Nguyễn Anh Tú - Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Đường bộ 1 (Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải) cho biết, đường sắt tốc độ cao là một giải pháp giao thông công cộng tương lai cho vùng đô thị, liên vùng và đang là xu thế phát triển giao thông trên thế giới. ThS Nguyễn Anh Tú cho rằng, ở các vùng đô thị đông dân cư, các loại hình giao thông mặt đất như xe bus, tàu thường, tàu điện trở nên khó khả thi bởi sự giao cắt với các phương tiện khác gây ách tắc giao thông, tốc độ vận hành chậm và chiếm dụng đất lớn. Một trong những giải pháp tốt nhất là tàu chạy trên cao. Loại hình này có nhiều ưu điểm như là an toàn cao, khối lượng vận chuyển lớn, không giao cắt với các phương tiện khác, diện tích sử dụng tối thiểu và nếu thiết kế đẹp sẽ mang lại cảnh quan hiện đại cho các đô thị. Tuy nhiên, giá thành xây dựng của hệ thống tàu chạy trên cao đòi hỏi rất lớn.

PGS.TS Hoàng Hà - Hội Khoa học Kỹ thuật Cầu - Đường Việt Nam cho rằng, để đáp ứng nhu cầu vận chuyển ngày càng tăng, các đoàn tàu đường sắt được sản xuất theo hướng có chiều dài lớn hơn và tốc độ nhanh hơn. Tuy nhiên, tốc độ cao hơn cũng sẽ gây ra tác động lớn hơn cho kết cấu cầu. Do đó, độ an toàn, tin cậy và độ bền khai thác của kết cấu cầu trên đường sắt tốc độ cao được đánh gia là phụ thuộc vào các đặc trưng dao động của kết cấu. Ngoài ra, về chất lượng khai thác còn phải kể đến nguy cơ trật bánh do dao động có biên độ cao hay tác động tâm lý đối với hành khách. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, chỉ tiêu quan trọng nhất cần được kiểm soát trong khâu thiết kế các cầu trên đường sắt tốc độ cao là kiểm soát giá trị cực đại của gia tốc dao động theo phương thẳng đứng của hệ dầm mặt cầu. Ủy ban Tiêu chuẩn hóa châu Âu quy định, tốc độ dao động theo phương thẳng đứng tối đa của hệ dầm mặt cầu không vượt quá 3,5 m/s² đối với đường có đá balat.

 

ThS Lưu Hùng Cường - Trung tâm Tư vấn công trình đường sắt bộ (Tổng công ty Tư vấn Thiết kế Giao thông Vận tải) cho biết, so với cầu đường sắt thông thường, cầu đường sắt tốc độ cao có các yêu cầu khắt khe hơn về độ cứng của kết cấu để giảm thiểu biến dạng, tránh rung động quá mức hoặc cộng hưởng khi đoàn tàu chạy qua. Thiết kế cho cầu đường sắt tốc độ cao đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các vấn đề: yêu cầu đối với chuyển vị và biến dạng xoay của kết cấu nhịp; yêu cầu về tần số tự nhiên của kết cấu nhịp; các tương tác động lực học giữa tàu - đường ray và kết cấu cầu; các tác động giữa kết cấu đường ray hàn liên tục với kết cấu cầu…

Đến việc chủ động nghiên cứu, ứng dụng công nghệ

TS Trần Bảo Ngọc - Viện trưởng Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải cho biết, theo Quy hoạch mạng lưới đường sắt thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2050 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 1769/QĐ-TTg ngày 19/10/2021. Theo đó, có tuyến đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam từ ga Ngọc Hồi đến ga Thủ Thiêm dài 1.545 km, đường sắt khổ đôi 1.435 mm. Chính phủ đặt mục tiêu năm 2025 sẽ hoàn thành phê duyệt chủ trương đầu tư dự án đường sắt tốc độ cao trên trục Bắc - Nam và sớm khởi công dự án, ưu tiên thực hiện trước đoạn Hà Nội - Vinh và TP Hồ Chí Minh - Nha Trang. Bộ Giao thông Vận tải xác định đây là dự án đường sắt quan trọng của quốc gia, có quy mô lớn, tiêu chuẩn kỹ thuật, công nghệ phức tạp, đi qua nhiều địa phương, địa hình phức tạp nên cần xem xét cẩn trọng, kỹ lưỡng, công tác chuẩn bị mất nhiều thời gian, cần sự phối hợp của các bộ/ngành, địa phương, các chuyên gia, nhà khoa học và các cán bộ có kinh nghiệm trong ngành để nghiên cứu, thảo luận, đóng góp cho công nghệ xây dựng, quản lý đầu tư xây dựng đường sắt tốc độ cao.

Xác định khoa học và công nghệ phải đi trước, thời gian qua Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải đã chủ động nghiên cứu, công bố khoa học và xây dựng một số tiêu chuẩn kỹ thuật trong lĩnh vực đường sắt tốc độ cao. Điển hình như: Nghiên cứu tổng quan tình hình phát triển và hệ thống tiêu chuẩn đường sắt tốc độ cao trên thế giới, đề xuất định hướng xây dựng hệ thống tiêu chuẩn đường sắt tốc độ cao phù hợp với điều kiện Việt Nam; nghiên cứu lựa chọn công nghệ xây dựng đường ray tấm bản áp dụng cho đường sắt tốc độ cao ở Việt Nam; nghiên cứu, lựa chọn các thông số kỹ thuật cơ bản cho đường sắt tốc độ cao phù hợp với điều kiện Việt Nam; nghiên cứu, so sánh các thông số kỹ thuật cơ bản của đường sắt tốc độ cao trên thế giới và lựa chọn, ứng dụng trong tuyến đường sắt cao tốc Hà Nội - TP Hồ Chí Minh… Bên cạnh đó, Viện cũng đã xây dựng và được Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia ban hành bộ tiêu chuẩn quốc gia về thiết kế cầu đường sắt khổ 1435 mm, vận tốc lên đến 350 km/giờ.

Bà Nguyễn Đức Thị Thu Định - Trường Đại học Giao thông Vận tải cho rằng, việc nghiên cứu, đề xuất xây dựng tuyến đường sắt tốc độ cao tại Việt Nam hiện nay là nhu cầu cần thiết và tất yếu. Việc quyết định lựa chọn công nghệ đoàn tàu theo xu thế nào sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ các nội dung thiết kế tuyến đường sắt tốc độ cao gồm: hạ tầng kết cấu, loại kết cấu nhịp cầu, các giải pháp khai thác và vận hành… Bà Nguyễn Đức Thị Thu Định cho biết, về công nghệ đoàn tàu, công nghệ đoàn tàu chạy trên ray hiện khá phù hợp ở Việt Nam với 2 loại chính là công nghệ đoàn tàu kiểu động lực phân tán và động lực tập trung. Do Việt Nam chưa có tiêu chuẩn thiết kế đường sắt tốc độ cao nên việc thiết kế tuyến đường sắt này có thể tham khảo một số tiêu chuẩn có các ảnh hưởng lớn tới hệ thống đường sắt tốc độ cao trên thế giới như tiêu chuẩn của Nhật Bản, châu Âu, Trung Quốc…

 

Phong Vũ - Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam