Hầm đường bộ xuyên núi là công trình đưa tuyến đường đi xuyên qua khối núi thay vì vượt đèo, giúp rút ngắn quãng đường, tránh dốc cao, cua gắt, sạt lở và sương mù. Đổi lại, hầm là một công trình phải vận hành liên tục: quạt thông gió, đèn chiếu sáng, bơm thoát nước, camera, hệ thống báo cháy và đội ứng cứu chạy suốt ngày đêm. Chi phí xây hầm lớn, chi phí giữ cho hầm an toàn hằng năm cũng không nhỏ.
Hầm qua đèo Hải Vân, đưa vào khai thác từ năm 2005 theo thông tin công bố, là ví dụ quen thuộc: xe đi qua núi trong vài phút thay cho quãng đèo quanh co. Sau đó, nhiều tuyến cao tốc đi qua vùng núi cũng có hầm. Bài viết giải thích theo góc hạ tầng: khi nào chọn hầm, hầm gồm những hệ thống nào, vì sao vận hành tốn kém, và người dùng đường cần biết gì.
Khi nào tuyến đường chọn đi hầm thay vì vượt đèo
Đường đèo đi men theo sườn núi, leo dần lên đỉnh rồi xuống phía bên kia. Để giữ độ dốc trong giới hạn cho xe tải, tuyến phải uốn lượn nhiều vòng, chiều dài tăng gấp mấy lần so với khoảng cách thẳng. Mỗi khúc cua gắt là một điểm nguy cơ, mỗi mét đào vào sườn núi là một mái taluy có thể sạt khi mưa lớn. Vùng đèo cao còn hay có sương mù dày, tầm nhìn giảm mạnh.
Hầm cắt thẳng qua khối núi ở cao độ thấp hơn đỉnh đèo. Tuyến ngắn hơn, dốc thoải hơn, không chịu sương mù và ít bị sạt lở chặn đường. Với xe hàng nặng, chênh lệch về thời gian và nhiên liệu giữa đi hầm và đi đèo là rất đáng kể. Với tuyến cao tốc, hầm gần như là lựa chọn bắt buộc khi gặp núi cao, vì đường đèo không đáp ứng được tốc độ thiết kế.
Tuy vậy, hầm không phải lúc nào cũng thắng. Chi phí đào hầm phụ thuộc mạnh vào địa chất: đá cứng ổn định thì thuận, đá nứt nẻ, đứt gãy, nhiều nước ngầm thì rất khó và tốn kém. Người thiết kế phải so sánh nhiều phương án: đi đèo cải tạo, đi hầm ngắn kết hợp cầu cạn, hay hầm dài. Quyết định cuối cùng tính trên cả chi phí xây dựng, chi phí vận hành nhiều chục năm và mức độ an toàn mỗi phương án mang lại.
Một hầm đường bộ gồm những hệ thống nào
Nhìn từ ngoài, hầm chỉ là một ống bê tông có đèn. Bên trong là nhiều hệ thống phối hợp với nhau, được điều khiển từ một trung tâm quản lý.
| Hệ thống | Làm gì | Vì sao quan trọng |
|---|---|---|
| Vỏ hầm và chống đỡ | Giữ khối đá, đất xung quanh không sụt vào lòng hầm | Phần kết cấu chịu lực, kiểm tra định kỳ vết nứt và thấm |
| Thông gió | Quạt đẩy khí thải ra ngoài, đưa không khí sạch vào | Trong hầm dài, khí thải xe tích tụ nhanh; khi cháy phải điều khiển hướng khói |
| Chiếu sáng | Đèn suốt chiều dài hầm, mạnh hơn ở hai cửa | Mắt người lái cần thời gian thích nghi khi đi từ nắng vào tối |
| Thoát nước | Rãnh, giếng thu và bơm dẫn nước ngầm, nước mưa ra ngoài | Nước đọng làm trơn mặt đường, thấm lâu làm hư vỏ hầm |
| Phòng cháy, chữa cháy | Cảm biến nhiệt, họng nước, bình chữa cháy dọc hầm | Cháy trong không gian kín lan khói rất nhanh |
| Thoát nạn | Ngách nối sang ống hầm bên cạnh hoặc hầm thoát hiểm riêng | Cho người rời khỏi vùng khói đến nơi an toàn |
| Giám sát, liên lạc | Camera, điện thoại khẩn cấp, loa, biển báo điện tử | Phát hiện sự cố sớm và hướng dẫn người trong hầm |
| Cấp điện dự phòng | Hai nguồn điện, máy phát, bộ lưu điện | Mất điện trong hầm là mất cả thông gió lẫn ánh sáng |
Mức độ đầy đủ của từng hệ thống phụ thuộc chiều dài hầm và lưu lượng xe. Hầm ngắn có thể thông gió tự nhiên; hầm dài bắt buộc thông gió cơ học. Yêu cầu cụ thể nằm trong tiêu chuẩn thiết kế hầm đường bộ hiện hành.
Thông gió và chiếu sáng: vì sao hầm tiêu tốn điện cả ngày lẫn đêm
Trên đường hở, khí thải của xe bay đi theo gió. Trong hầm, không khí bị giới hạn bởi vách đá, khí thải tích tụ dần, đặc biệt khi xe đông hoặc ùn tắc. Vì vậy các hầm dài có hàng chục quạt phản lực treo trên trần, đẩy luồng không khí chạy dọc ống hầm, hoặc có giếng đứng, gian quạt lớn trao đổi khí với bên ngoài. Hệ thống được điều khiển theo nồng độ khí và tầm nhìn đo bằng cảm biến.
Chiếu sáng cũng không đơn giản là bật đèn. Ban ngày, khi xe từ ngoài nắng chói lao vào hầm, mắt người lái cần vài giây để thích nghi. Nếu bên trong tối, cửa hầm sẽ hiện ra như một lỗ đen. Để tránh hiện tượng này, đoạn đầu hầm được chiếu sáng mạnh, rồi giảm dần về mức nền ở giữa hầm. Ban đêm thì ngược lại: đèn cửa hầm giảm để không gây chói. Hệ thống điều chỉnh theo độ sáng bên ngoài.
Hai hệ thống này chạy liên tục, nên điện năng là khoản chi lớn trong chi phí vận hành hầm. Khi thiết kế, người ta cân nhắc chọn đèn tiết kiệm điện, điều khiển quạt theo nhu cầu thực tế, và bố trí hai nguồn cấp điện độc lập để một nguồn mất vẫn duy trì được thông gió, chiếu sáng tối thiểu cho người thoát ra.
Cháy trong hầm và hạ tầng thoát nạn
Khói nguy hiểm hơn lửa. Trong không gian kín, khói nóng lan dọc trần hầm rất nhanh, che tầm nhìn và gây ngạt. Phần lớn rủi ro với người trong hầm đến từ khói, nên hệ thống thông gió khi có cháy được điều khiển để đẩy khói về một phía, chừa phía kia cho người thoát và lực lượng cứu hoả tiếp cận.
Lối thoát phải đủ gần. Hầm hai ống thường có ngách ngang nối hai ống cách nhau một khoảng nhất định; người trong ống bị cháy đi bộ qua ngách sang ống bên kia. Hầm một ống dài thường có hầm thoát hiểm chạy song song. Cửa ngách được đánh dấu, chiếu sáng riêng.
Phát hiện sớm. Cáp cảm biến nhiệt dọc trần, camera tự phân tích hình ảnh, điện thoại khẩn cấp đặt cách quãng giúp trung tâm biết sự cố trong thời gian ngắn và đóng cửa hầm, đổi chế độ quạt, phát loa hướng dẫn.
Hạn chế hàng nguy hiểm. Xe chở xăng dầu, khí hoá lỏng, hoá chất có thể bị cấm qua hầm, chỉ được qua vào khung giờ riêng có hộ tống, hoặc phải đi tuyến đèo. Quy định cụ thể do đơn vị quản lý hầm và cơ quan có thẩm quyền ban hành.
Lực lượng tại chỗ. Hầm dài thường có đội cứu hộ, cứu hoả thường trực ở cửa hầm với xe chuyên dụng, vì chờ lực lượng từ thành phố tới có thể quá muộn.
Hầm một ống và hầm hai ống
Hầm một ống cho xe chạy hai chiều trong cùng một lòng hầm, có vạch phân chia ở giữa. Cách này rẻ hơn khi xây, nhưng có rủi ro va chạm trực diện, và khi một xe gặp sự cố, cả hai chiều đều bị ảnh hưởng. Khói khi cháy cũng khó điều khiển hơn vì xe ở cả hai phía đám cháy.
Hầm hai ống tách mỗi chiều một ống riêng. Xe chạy một chiều, không có xe ngược, dòng khí thông gió đi cùng chiều xe chạy nên hiệu quả hơn. Ống bên cạnh còn là nơi thoát nạn tự nhiên. Chi phí xây gần như gấp đôi, nên nhiều tuyến làm trước một ống, ống thứ hai làm sau khi lưu lượng tăng, giống cách phân kỳ của đường cao tốc.
Khi một tuyến có hầm một ống đang khai thác được mở rộng, việc đào ống thứ hai sát bên một ống đang có xe chạy là bài toán kỹ thuật khó: phải kiểm soát rung động, biến dạng của khối đá, và giữ an toàn cho người đi đường trong suốt thời gian thi công. Đó là một lý do khiến mở rộng ở đoạn có hầm thường kéo dài hơn đoạn đường thường.
Người lái và doanh nghiệp vận tải nên biết gì về hầm trên tuyến
Những điểm sau giúp bạn dùng hầm an toàn và lên kế hoạch vận chuyển cho đúng:
- Kiểm tra trước hàng hoá của xe có thuộc diện bị hạn chế qua hầm không, để khỏi phải quay đầu ở cửa hầm.
- Bật đèn chiếu gần khi vào hầm, giữ khoảng cách với xe phía trước, không dừng đỗ, không quay đầu, không lùi trong hầm.
- Nhớ vị trí ngách thoát nạn và điện thoại khẩn cấp; khi có khói, rời xe, đi về phía ngách gần nhất theo hướng dẫn của loa.
- Xe chở hàng quá khổ, quá cao cần kiểm tĩnh không của hầm trước khi lập lộ trình.
- Khi hầm tạm đóng để bảo trì hoặc xử lý sự cố, xe có thể phải đi đường đèo; nên có phương án dự phòng cho chuyến hàng gấp.
- Theo dõi thông báo của đơn vị quản lý hầm về lịch bảo trì định kỳ, thường làm vào ban đêm.
Với doanh nghiệp có tuyến hàng cố định qua hầm, ghi các thông tin trên vào hướng dẫn cho tài xế giúp tránh những chuyến bị kẹt hoặc bị buộc đi vòng.
Chi phí vận hành và bảo trì: phần ít được nhắc tới
Khi một hầm thông xe, tin tức thường nói về chiều dài, thời gian thi công, tổng vốn. Ít khi nhắc tới việc từ ngày đó trở đi, hầm cần một đội ngũ trực suốt ngày đêm, một trung tâm điều hành, hoá đơn điện hằng tháng, kế hoạch thay quạt, đèn, cảm biến theo tuổi thọ thiết bị và kiểm tra kết cấu định kỳ.
Thiết bị điện tử, cơ khí trong hầm có tuổi thọ ngắn hơn nhiều so với vỏ hầm bằng bê tông. Sau một số năm, hệ thống quạt, đèn, camera phải thay mới, công nghệ điều khiển phải nâng cấp. Nếu kinh phí bảo trì không được bố trí đủ, những hệ thống an toàn này xuống cấp âm thầm cho tới khi có sự cố.
Vì vậy, khi đánh giá một tuyến có hầm, cả chính quyền lẫn nhà đầu tư đều phải tính tổng chi phí trong suốt vòng đời công trình, không chỉ chi phí xây. Với người dùng đường, chi phí này thường được thu hồi qua phí sử dụng hoặc ngân sách bảo trì. Cơ chế cụ thể tuỳ từng tuyến và văn bản hiện hành.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao vào hầm phải bật đèn dù trong hầm đã có đèn?
Đèn xe giúp người khác nhìn thấy xe bạn rõ hơn, nhất là ở đoạn chuyển từ sáng sang tối gần cửa hầm và khi có khói, bụi. Đèn hầm chiếu sáng mặt đường, còn đèn xe giúp nhận diện phương tiện. Hai thứ bổ sung cho nhau.
Đi trong hầm gặp cháy thì làm gì?
Dừng xe sát lề, tắt máy, để chìa khoá trên xe, rời xe và đi bộ về phía ngách thoát nạn hoặc cửa hầm theo hướng ngược với khói, làm theo hướng dẫn qua loa. Không cố quay đầu xe hay lùi xe trong hầm, vì dễ gây tắc nghẽn và va chạm.
Xe chở gas có được đi qua hầm không?
Tuỳ quy định của từng hầm. Nhiều hầm cấm hoặc chỉ cho xe chở hàng nguy hiểm qua vào khung giờ riêng, có điều kiện kèm theo. Doanh nghiệp vận tải nên hỏi đơn vị quản lý hầm hoặc tra quy định hiện hành trước khi lập lộ trình.
Hầm có bị ảnh hưởng bởi động đất, mưa lũ không?
Hầm được thiết kế tính tới điều kiện địa chất và địa chấn của khu vực. Mưa lớn ảnh hưởng chủ yếu ở cửa hầm, nơi có mái dốc có thể sạt, và qua nước ngầm thấm vào. Vì vậy cửa hầm thường được gia cố, có rãnh đỉnh và hệ thống thoát nước riêng.
Vì sao hầm hay đóng vào ban đêm?
Ban đêm lưu lượng thấp, nên đơn vị quản lý chọn thời điểm này để bảo trì thiết bị, vệ sinh đèn, kiểm tra kết cấu, diễn tập ứng cứu. Khi một ống đóng, xe có thể được điều chuyển sang ống còn lại hoặc đi đường đèo theo phân luồng.
Hầm một ống có an toàn không?
Hầm một ống vẫn được thiết kế đáp ứng tiêu chuẩn an toàn, nhưng có rủi ro va chạm trực diện và điều khiển khói khó hơn so với hầm hai ống. Người lái cần tuân thủ chặt việc giữ làn, giữ tốc độ và không vượt xe trong hầm.