Nghiên cứu đánh giá an toàn hệ thống công trình đường ray của đường sắt đô thị

Bài viết Nghiên cứu đánh giá an toàn hệ thống công trình đường ray của đường sắt đô thị trình bày phương pháp đánh giá an toàn hệ thống đường ray trên đường sắt đô thị theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 50126, trong khi Việt Nam chưa có tiêu chuẩn đánh giá an toàn hệ thống đường sắt đô thị.

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ AN TỒN HỆ THỐNG CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG RAY CỦA ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ GS.TS Phạm Văn Ký Trường đại học Giao thông vận tải KS Vũ Hồng Phương Ban Quản lý dự án đường sắt - Bộ Giao thông vận tải ThS Trần Trường Giang Cục Đường sắt Việt Nam TĨM TẮT: Bài báo trình bày phương pháp đánh giá an toàn hệ thống đường ray đường sắt đô thị theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 50126, Việt Nam chưa có tiêu chuẩn đánh giá an tồn hệ thống đường sắt thị Và vận dụng EN 50126 đánh giá an toàn hệ thống đường ray tuyến xây dựng Cát Linh- Hà Đơng Trên sở kiến nghị bổ sung thêm số tiêu đánh giá an toàn hệ thống đường ray, Việt Nam xây dựng tiêu chuẩn tiêu chuẩn đánh giá an toàn hệ thống đường sắt Từ khóa: Đánh giá an tồn hệ thống đường ray, tuyến đường sắt đô thị Cát Linh- Hà Đông, tiêu chí đánh giá, tiêu chuẩn tiêu chuẩn đánh giá an toàn, hệ thống đường sắt ABSTRACT: The paper presents the method of safety assessment of the track system for urban railways according to the European standard EN 50126, while Vietnam does not yet have the safety assessment standard for the urban railway system And apply EN50126 to safety assessment of the track system of the new construction line Cat Linh - Ha Dong Since then, it is proposed to add some criteria to evaluate the safety of the track system, when Vietnam develops standards for safety assessment of the railway system Key word: safety assessment of the track system, Cat Linh - Ha Dong urban railway, criteria to evaluate, standards for safety assessment, railway system ĐẶT VẤN ĐỀ Công tác đánh giá an tồn hệ thống nói chung đánh giá an tồn hệ thống đường sắt thị (ĐGATHTĐSĐT) nói riêng cịn Việt Nam Đồng thời, chưa có điều kiện ban hành tiêu chuẩn ĐGATHTĐSĐT, thiếu nhân lực thực công tác đặc biệt thiếu thực tế ĐSĐT Vì vậy, việc nghiên cứu tìm hiểu cần thiết quan trọng, nhiều dự án ĐSĐT giai đoạn thiết kế, thi công lắp đặt nghiệm thu ĐSĐT hệ thống phức tạp gồm 11 hệ thống con, đường ray hệ thống thuộc nhóm cơng trình quan trọng liên quan trực tiếp đến an toàn chạy tàu, nên đánh giá cẩn thận nhiêm túc đầy đủ để ngăn ngừa triệt để nguy hại đến an toàn tàu chạy 349 ĐGATHTĐSĐT thực giai đoạn thiết kế, thi công lắp đặt vận hành thử, khai thác bước trình khai thác Nội dung báo đề cập nội hàm ĐGATHTĐSĐT tuyến xây dựng mới, chưa đưa vào vận hành khai thác ĐÁNH GIÁ HỒ SƠ THIẾT KẾ 2.1 Mục tiêu Các công ĐGATHTĐR thực theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 50126, cho giai đoạn thiết kế thi công Mục tiêu việc đánh giá: phòng ngừa vấn đề kĩ thuật bất ngờ khác xảy giai đoạn xây dựng như: Sự tương thích, hợp lý liệu đầu vào kiểm tra việc thiết kế hạng mục cơng trình đường ray 2.2 Nguyên tắc chung quy ước Dữ liệu đầu vào phải tiếp cận tất tài liệu liên quan vẽ, tính, thuyết minh thiết kế, biểu đồ, khuyến cáo kĩ thuật tham khảo, dẫn kỹ thuật, đặc trưng kĩ thuật cho vật liệu xây dựng, báo cáo xếp hạng, kết thí nghiệm vật liệu.Sự thiếu vắng tài liệu dẫn đến khuyến cáo bất lợi ĐGATHTĐR dựa trên: Các Tiêu chuẩn kỹ thuật thuộc Khung Tiêu chuẩn Bộ GTVT phê duyệt áp dụng cho dự án, bao gồm: Tiêu chuẩnTrung Quốc, Tiêu chuẩn Mỹ, Tiêu chuẩn quốc tế, Tiêu chuẩn châu Âu,Tiêu chuẩn Việt Nam&các Tiêu chuẩn nước khác Hệ thống tham chiếu áp dụng có hiệu lực ngày cơng bố giai đoạn thiết kế 2.3 Quy ước chung Những khuyến cáo quy ước kí hiệu viết tắt “A”, “H”- thiếu tài liệu để đánh giá”; “OA-công việc không nằm phạm vi đánh giá”, “M-một tài liệu cung cấp ghi nhớ thơng tin”, “NA-danh mục không nằm hồ sơ thầu”, “R-Một nguy bất thường vịng đời cơng trình - Những nội dung trái với tiêu chuẩn, quy chuẩn ” 2.4 Kết đánh giá hồ sơ thiết kế Nhiệm vụ chung thực thiết kế bước: Thiết kế kỹ thuật Thiết kế vẽ thi công Nhà thầu đề xuất Hệ thống quản lý chất lượng để đảm bảo chất lượng công tác thi công xây dựng, tuân thủ qui định pháp luật Việt Nam quản lý chất lượng thi công xây dựng công trình Vì vậy, phần kết cấu cơng trình, phải xem xét tương thích yêu cầu ban đầu Chủ đầu tư với yêu cầu kĩ thuật nhà thầu lập, phát sai khác bất thường dẫn tới rủi ro an tồn kết cấu sau Các tài liệu thơng số đầu vào để xem xét bao gồm Thiết kế sở, hồ sơ yêu cầu Chủ đầu tư, đề xuất kỹ thuật Nhà thầu, hợp đồng, hồ sơ thiết kế kỹ thuật thiết kế BVTC 350 Kết đánh giá, đối chiếu tương thích yêu cầu ban đầu Chủ đầu tư với Thiết kế kỹ thuật, Chỉ dẫn kỹ thuật Yêu cầu Kỹ thuật, Chỉ Số Yêu cầu ban đầu Chủ đầu tư Đánh dẫn KT HSTK kỹ TT Thiết kế sở giá thuật Dài 13,05 Km nối Cát Linh với n Nghĩa Tồn tuyến 12 ga cao Tuân thủ A Yêu cầu tốc độ thiết kế làVmax=80 km/h Bình quân 35 km/h Tuân thủ A Trắc dọc: Độ dốc tối đa tuyến Tuân thủ bản: i=3%, (Trường hợp đặc biệt 3.5%), imax=2.3 %, nhánh 3%, đoạn ghi i=0.5%, ga i=0.15% khu ke ga % Bình đồ: Bán kính cong tối thiểu: Tuyến Rmin = 300m; ga Rmin = 800m, Bán kính đường cong đứng: khu gian Rđ = 5000m; phía đầu ga Rđ = 3000m Tuân thủ A Ray đặt trực tiếp bệ bê tông qua phụ kiện liên kết, không dùng đá Ba lát Tuân thủ A Tải trọng trục 14T Tuân thủ: sơ đồ tải trọng Trọng lượng toa: Toa động = toa: (14Tx2+14Tx2)x4 35,5T; toa kéo có buồng lái = 32T A Số lượng hành khách tối đa toa không buồng lái 341, toa có buồng lái 322 A Kích thước toa xe: Dài x rộng x cao Tuân thủ.sơ đồ tải trọng 19m x2,8m x 3.8m toa: (14Tx2+14Tx2)x4 Tuân thủ Tuân thủ Gia tốc khởi động bình quân không 0,83m/s2 (0 - 40km/h) Giảm 10 tốc hãm bình qn khơng 0,94m/s2 Tn thủ Tần suất vận chuyển tối đa phút/ 11 chuyến cho tuong lai (2032).* Tn thủ: TKKT tính cho tương lai 28.500 khách/h/hướng Ghi Là tuyến đường đôi, khổ đường 1435mm H Điều chỉnh độ dốc tuyến cao độ dầm nên mỹ quan A Tuyến nhánh Rmin = 200m, Depot Rmin = 150m A A A Gia tốc hãm khẩn cấp không 1,2m/s2 *Năm2032 Năng lực vận chuyển tối đa 23.300 khách/giờ/hướng 351 Cấp chống động đất: cấp theo 12 thang MSK-64 (Phân vùng động đất theo 22TCN 211-95) Tiêu chuẩn áp dụng cho Dự án dựa Quy phạm thiết kế Metro GB 13 50157-2003*, danh mục tiêu chuẩn áp dụng cho DAXD tuyến ĐSĐTHN ** Tuân thủ Tuân thủ A A Chiều dài ke ga > 80m Tuân thủ: Kích thước ke 14 Chiều rộng ke ga: -Ke Đảo > 10 ga theo thiết kế m -Ke Hai bên > 3.5 m A Tuân thủ: Ga Cát Linh Hai ga Cát Linh ga Đại học quốc trung chuyển với tuyến số 15 gia ga trung chuyển 3, ga Đại học Quốc Gia trung chuyển với tuyến số A Khoảng cách trung bình ga Tuân thủ bản: Có tồn tuyến ~ 1,16km, khoảng khoảng cách nhỏ 16 cách lớn ga ~1,56km; Cát Linh-La Thành 910m khoảng cách nhỏ ~ 0,93km Tuân thủ Khoảng cách Phạm vi ga: Khoảng cách từ tim đỉnh ray đến sàn tầu đường đến mép ke ga: 1.500mm 1.050mm, ∆ H = Khoảng cách từ đỉnh ray đến mặt ke 17 cm gây khó khăn cho xe ga: 1.020mm Khoảng cách từ mặt lăn người tàn tật, va li mái che thiết bị ga kéo dễ vấp ngã tới đỉnh ray: 4.200mm *Tiêu chuẩn quốc gia nước CHNDTH;**số 1817/QĐ BGTVT ngày 23/6/2008 H Khoảng cách ga nhỏ yêu cầu ban đầu CĐT 930m A Khi khai thác thương mại đoàn tàu chịu tải ∆ H giảm ĐÁNH GIÁ AN TOÀN HỆ THỐNG ĐƯỜNG RAY PHẦN XÂY DỰNG 3.1 Nguyên tắc xem xét lựa chọn danh mục cấp giấy chứng nhận đánh giá Công trình đường ray (a) Mục tiêu đánh giá an tồn hạng mục cơng trình đường ray tập trung xem xét tính kiên cố, tính ổn định, bền vững có độ đàn hồi thích hợp Kết cấu đường ray phải có khả cách điện tốt, nhằm đáp ứng yêu cầu chuyên ngành tín hiệu giảm thiểu dòng điện rò Đồn thời xem xét phù hợp công tác thi công xây dựng công trình đường ray so với Hồ sơ Thiết kế Chỉ dẫn kỹ thuật phê duyệt (b)Nguyên tắc đánh giá: hạng mục cần chứng nhận an toàn bao gồm tất các phận/yếu tố mà sai sót tác động trực tiếp gián tiếp đến an toàn người, tài sản, môi trường 352 Các hạng mục cần chứng nhận phải xem xét lựa chọn sở hồ sơ Thiết kế, dựa tính chất chức riêng biệt chúng Mỗi mục chia thành mục nhỏ để phục vụ cho việc đánh giá cụ thể Trên nguyên tắc đó, lập danh sách hạng mục cần chứng nhận an tồn cơng trình đường ray giai đoạn thi công xây dựng đề xuất cụ thể bảng (c) Cơ sở đánh giá: dựa hồ sơ hồn cơng, đánh giá theo quy trình chấp nhận chéo dựa kết kiểm tra/nghiệm thu đánh giá kết luận giám sát (Bên thứ 3) Việc kiểm tra thực tế trường thực theo hình thức quan sát mắt, phát hạng mục/bộ phận có dấu hiệu thiếu an tồn, khơng tn thủ thiết kế/ Chỉ dẫn kỹ thuật cần thực biện pháp kiểm tra kỹ cơng cụ thí nghiệm khơng phá hủy 3.2 Các đánh giá Hồ sơ thiết kế kỹ thuật; Hồ sơ Thiết kế sở; Tài liệu dẫn kỹ thuật hệ thống đường ray; Hồ sơ hồn cơng: gồm hồ sơ/chứng liên quan đến nguồn gốc chất lượng vật tư, vật liệu, trang thiết bị đầu vào; Phương án tổ chức thi công đường chỉnh thể; Bệ đỡ ray tiếp xúc; Phương án thi cơng đường ray tuyến chính; Các biên nghiệm thu lắp đặt tĩnh, chỉnh, nghiệm thu động, vv Hồ sơ hồn cơng phần thi cơng đường chỉnh thể; Ray P50kg/m P60kg/m: + Giấy chứng nhận xuất xưởng + Giấy chứng nhận chất lượng sản phẩm + Báo cáo tự kiểm tra nhà sản Báo cáo kiểm nghiệm + Tờ khai thông quan - Ray không mối nối P60kg/m: Biên chứng kiến thí nghiệm: Thí nghiệm siêu âm mối hàn trường Phịng thí nghiệm Trường Đại học GTVT Các báo cáo kiểm tra: Kiểm tra thử nghiệm hàn nối ép khí dự án đường sắt thị Hà Nội tuyến Cát Linh - Hà Đông Kiểm tra siêu âm hàn ray TB/T 2658.21-2007 KL: không phát khuyết tật - Ghi: + Bảng biểu ghi chép kiểm tra kích thước ngoại quan thành phẩm tâm ghi Man-gan hàm lượng cao + Thí nghiệm cấu trúc kim loại (thành phần hóa học; Kiểm tra độ cứng tâm ghi, thực hiện: Phòng thí nghiệm vật tư thiết bị cầu đường Quốc gia (PTNVTTBCĐQG) - Trung tâm công nghệ máy xây dựng CKTN thuộc Viện KHCNGTVT Phụ kiện liên kết ray tà vẹt: Giấy chứng nhận chất lượng sản phẩm Tổng công ty phát triển công nghiệp Lida đường sắt Thịnh Châu Báo cáo thí nghiệm phẩm Tổng cơng ty phát triển công nghiệp Lida đường sắt Thịnh Châu Kết thí nghiệm PTNVTTBCĐQG - Trung tâm cơng nghệ máy xây dựng CKTN thuộc Viện KHCNGTVT - Phụ kiện liên kết ray tà vẹt + Giấy chứng nhận chất lượng sản phẩm Tổng công ty phát triển công nghiệp Lida đường sắt Thịnh Châu Báo cáo thí nghiệm phẩm Tổng cơng ty phát triển cơng nghiệp Lida đường sắt Thịnh Châu Kết thí nghiệm PTNVTTBCĐQG - Trung tâm công nghệ máy xây dựng CKTN thuộc Viện KHCNGTVT - Tà vẹt ngắn 560x250x170mm: Chứng nhận vật liệu (Cát; Đá dăm; Xi măng; Thép; Phụ gia siêu dẻo; Nước trộn bê tông) chế tạo tà vẹt ngắn 560x250x170mm: Hồ sơ quản lý chất lượng đơn vị sản xuất + Thí nghiệm nhổ lõi nhựa - Tà vẹt bê tông dự ứng lực loại II: Chứng nhận vật liệu (Cát; Đá dăm; Xi măng; Thép; Phụ gia siêu dẻo; Nước trộn bê tông) chế tạo tà vẹt ngắn 560x250x170mm + Hồ sơ quản lý chất lượng đơn vị sản xuất Thí nghiệm uốn tĩnh tà vẹt - Tà vẹt gỗ: Kết thí nghiệm kiểm tra kích thước tà vẹt độ sâu ngâm dầu chống ăn 353 mòn PTNVTTBCĐQG - Trung tâm công nghệ máy xây dựng CKTN thuộc Viện KHCNGTVT thực - Phương án xử lý vết nứt bê tông đường liền khối - Và số hồ sơ liên quan khác 3.3 Tổng hợp kết đánh giá Cơng trình đường ray Kết đánh giá: TT Tên hạng mục, cơng trình Hồ sơ tham chiếu, hồ sơ giai đoạn thi cơng Các biên nghiệm thu Kết thí nghiệm Hồ sơ hồn cơng Hiện trạng sản phẩm, Đánh giá quan tổng thể sát hạng mục bề mặt I Ray chạy tàu Ray P60kg/m chất liệu U71Mn U75V L= 25m A A A A A Ray P50kg/m chất liệu U71Mn L= 25m A A A A A Ray chuyển tiếp hình dạng đặc biệt 60- 50kg/m, L=12.5 m A A A A A II Đường không mối nối Ray P60kg/m hàn dài / đặt cầu cạn A A A A Ray P60kg/m hàn dài / đường thử tàu khu Depot Nền đường đá dăm A A A A A Biên khóa cố định đường ray A A A A A III Đầu nối ray Lập lách đầu nối đường ray 60kg/m ray 50kg/m kèm phụ kiện liên kết (bu lông; long đen, đai ốc) A A A A A IV Tà vẹt đường: Tà vẹt ngắn bê tông C50, kích thước 250x560x170mm A A A A A Tà vẹt ngắn bê tơng C50, kích thước 250x310x170mm A A A A A 10 Tà vẹt bê tông dự ứng lực loại II C60 dài 2,5m A A A A A 11 Tà vẹt gỗ loại II vị trí ghi A A A A A 354 A Kết đánh giá: TT Tên hạng mục, cơng trình Hồ sơ tham chiếu, hồ sơ giai đoạn thi công Các biên nghiệm thu Kết thí nghiệm Hồ sơ hồn cơng Hiện trạng sản phẩm, Đánh giá quan tổng thể sát hạng mục bề mặt V Phụ kiện nối giữ ray tà vẹt: 12 Phụ kiện liên kết ray P60kg/m tà vẹt ngắn: loại DTVII2 A A A A A 13 Phụ kiện liên kết ray P50kg/m tà vẹt ngắn: loại DJK5-1 A A A A A 14 Phụ kiện loại I liên kết ray P50 kg/m (P60kg/m) tà vẹt BTDƯL loại II A A A A A 15 Phụ kiện liên kết ray P50 /TVG A A A A A 16 Phụ kiện liên kết ray P60 /TVG A A A A A VI Ghi đường sắt A Ghi đường sắt đặt bê tông 17 Ghi số P60kg/m L= 29.329m (a= 13.599m, b=15.73m) A A A A A 18 Ghi giao chéo P60kg/m L=72.198 m (a=13.599m, LD=45.000m) A A A A A B Ghi đường sắt đặt đá dăm 19 Ghi số P50kg/m L= 23.627m (a= 11.194 m, b=12.433m) A A A A A 20 Ghi giao chéo P50kg/m L= 57.388 m (a=1l.194m, LD=35.000m) A A A A A 21 Ghi số P60kg/m L= 29.329m (a= 13.599 m, b=15.73m) A A A A A VII Nền đường sắt 22 Nền đường bê tông cầu A A A A A 23 Nền đường bê tông xưởng Depot A A A A A 355 Kết đánh giá: TT Tên hạng mục, cơng trình Hồ sơ tham chiếu, hồ sơ giai đoạn thi công Các biên nghiệm thu Kết thí nghiệm Hồ sơ hồn cơng Hiện trạng sản phẩm, Đánh giá quan tổng thể sát hạng mục bề mặt 24 Nền đường đá dăm A A A A A 25 Vị trí chuyển tiếp bê tông sang đá dăm tuyến ra/ vào Depot A A A A A VIII Cơ sở hạ tầng thuộc đường ray đường sắt 26 Bệ chắn dừng tàu: 03 loại Sử dụng thiết bị định hình Nhà sản xuất chế tạo A A A A A 27 Kiểu chuyển động trượt hoãn xung (Ga Cát Linh; Yên Nghĩa Đường thử tàu khu Depot) A A A A A 28 Kiểu khung cố định (Đường cụt khu Depot) A A A A A 29 Kiểu lưỡi liềm (đường cụt xưởng khu Depot) A A A A A IX Ray bảo vệ chống rơi tàu 30 Vị trí lắp đặt 31 Vật liệu sử dụng: Ray bảo vệ loại 15; đầu nối phụ kiện liên kết A A A A A 32 Biện pháp cách điện ray hộ bánh ray chạy tàu A A A A A X Biển báo tuyến đường tín hiệu 33 Trên cầu cạn A A A A A 34 Khu vực Depot A A A A A XI Đường ngang khu Depot: 26 vị trí đường ngang 35 Vị trí đường ngang A A A A A 36 Chiều rộng đường ngang A A A A A 356 Kết đánh giá: TT Tên hạng mục, cơng trình Hồ sơ tham chiếu, hồ sơ giai đoạn thi công Các biên nghiệm thu Kết thí nghiệm Hồ sơ hồn cơng Hiện trạng sản phẩm, Đánh giá quan tổng thể sát hạng mục bề mặt 37 Cốt thép chế tạo đan A A A A A 38 Tấm bê tông cốt thép C40 A A A A A 39 Ray tạo khe hở P43kg/m A A A A A XII Thi công đường không đá 40 Nền đường bê tông A A A A A 41 Rãnh nước A A A A A 42 Phương hướng tuyến A A A A A 43 Cao độ đỉnh ray A A A A A 44 Cự ly ray A A A A A 45 Siêu cao đường cong A A A A A 46 Công tác lắp đặt hoạt động ghi A A A A A 47 Liên kết vị trí mối nối ray liên kết ray với tà vẹt A A A A A 48 Bảo dưỡng chống gỉ phụ kiện liên kết A A A A A 49 Khổ giới hạn kiến trúc khổ giới hạn thiết bị A A A A A XIII Thi công đường sắt đá ba lát 50 Phương hướng tuyến A A A A A 51 Cao độ đỉnh ray A A A A A 52 Cự ly lòng đường A A A A A 53 Siêu cao đường cong A A A A A 54 Liên kết vị trí mối nối ray liên kết ray với tà vẹt A A A A A 55 Bảo dưỡng chống gỉ phụ kiện liên kết A A A A A 357 KẾT LUẬN - Theo EN 50216 Thông tư 31/2018 đánh giá độ tin cậy, tính sẵn sàng, khả bảo dưỡng độ an tồn phương tiện, tín hiệu điều khiển chạy tầu, cung cấp điện kéo, cửa chắn ke ga (nếu có) - Các phần liên quan đến xây dựng cơng trình nhà ga, nhà điều hành, hệ thống cơng trình cầu, hầm cấp nước đánh giá theo nguyên lý đối sánh quy định pháp quy, phân tích rủi ro có thể, xác định mối nguy để sửa chữa trình khai thác - ĐGANHTĐSĐT phần đường ray tuyến cát Linh-Hà Đông thời điểm thi công xong 70 hạng mục nhỏ đạt A- chấp nhận Vì vậy, tư vấn đánh giá độc lập ACT Pháp đồng ý cấp giấy chứng nhận hệ thống đường ray Kiến nghị: Cơng trình đường ray khác cơng trình xây dựng chỗ tạo quỹ đạo chuyển cho bánh xe, nên cần đánh giá quan hệ động bánh xe-ray theo phương đứng, phương ngang phương dọc đường ray sở số liệu đo động như: (1) Hệ số trật bánh: thỏa mãn ∆p Q < 0, 60 ; (3) Hệ số lật đổ: < 1, Hệ số giảm tải tải trọng bánh thỏa mãn: (3) p p chịu tác dụng đồng thời lực ngang lực gió ngang, lực ly tâm, lực chấn động ngang, áp lực khơng khí tàu gặp v.v = D pd < 0,8 ; (4) ổn định ngang đường Q