Xây dựng ga metro ngầm khu vực nội đô – Bài học kinh nghiệm từ Paris

(Tạp chí KTVN) – Trong lịch sử xây dựng công trình Metro ngầm thế giới, TP Paris (CH Pháp) được xem là một trong những đô thị đầu tiên xây dựng tuyến Metro ngầm. Với riêng hệ thống xuyên tâm qua khu vực nội đô lịch sử, kinh nghiệm việc tổ chức hệ thống metro ngầm TP Paris đã giải quyết rất tốt không chỉ việc tổ chức giao thông kết nối mà còn giảm thiểu các ảnh hưởng tác động đến không gian kiến trúc cảnh quan, dân cư tại chỗ, công trình kiến trúc và di sản. Kinh nghiệm được chỉ ra chính là từ việc: dự báo rủi ro, tổ chức giải pháp quản lý đa chiều và ứng dụng công nghệ thi công tiên tiến.

Hệ thống metro Paris qua các năm

Bản đồ hệ thống metro Paris trong giai đoạn 1970-1980

Về tồng thể, được xem là một trong những đô thị đầu tiên phát triển hệ thống giao thông công cộng ngầm, hiện nay TP Paris (CH Pháp) có hơn 200 km giao thông công cộng ngầm, trong đó tuyến tàu điện ngầm chính được xây dựng từ những năm 1900 đến năm 1939. Tiếp sau đó, các tuyến khu vực (mạng xuyên tâm) được tiếp tục xây dựng từ năm 1970 đến 1980. Trong các năm gần đây, song song với quá trình mở rộng quy mô đại đô thị, TP Paris vẫn tiếp tục đầu tư nâng cấp mở rộng hệ thống tàu điện ngầm cao tốc với tên gọi dự án Grand Paris Express trong đó tập trung mở rộng nâng cấp mạng lưới 200 km tàu điện ngầm hiện có theo chuẩn tự động hóa cao.

Đoạn tuyến thi công ngầm trên toàn tuyến Tổng thể hệ thống Grand Paris

Dự kiến sẽ được hoàn thành tổng thể vào cuối năm 2030, mục tiêu chính của việc nâng cấp được đặt ra bao gồm giảm lưu lượng trên đường cao tốc khu vực, giảm ô nhiễm và giảm ùn tắc trên đường, ngăn chặn sự mở rộng đô thị bằng cách ưu tiên kết nối các điểm đô thị tập trung mật độ cao, hỗ trợ tăng trưởng kinh tế thủ đô. Các tuyến metro ngầm kết nối mạnh mẽ các trung tâm khu vực với 03 sân bay và các nhà ga tuyến tốc độ cao bao gồm 68 trạm mới được xây dựng để có thể phục vụ hành khách với công suất 2 đến 3 triệu chuyến đi mới mỗi ngày. Hiện nay, tuyến 16 (với 21,3 km đường ngầm, 07 trạm ngầm đi qua 11 địa phương, 02 trạm ngầm chính là Clichy-Montfermeil &Le Bourget RER), và tuyến 15 (23 km tuyến ngầm, 02 cấu trúc phân nhánh, 12 trạm ngầm, 20 Trục phụ) trong khu vực trung tâm đô thị lõi đang được khẩn trương thi công để đưa vào sử dụng trong giai đoạn 2024-2030.

Sơ đồ tuyến metro ngầm 15 TP Paris (CH Pháp)

Sơ đồ tuyến metro ngầm 16 TP Paris (CH Pháp)

Kinh nghiệm từ việc triển khai thời gian qua cho thấy rõ, xây dựng các tuyến metro ngầm với hệ thống tuyến và nhà ga ngầm trong các khu vực nội đô lịch sử là rất nhạy cảm bởi các tác động đa chiều về kiến trúc cảnh quan (làm thay đổi 1 phần hoặc hoàn toàn cảnh quan và công trình kiến trúc, đặc biệt với các công trình di sản có giá trị của đô thị), tác động tới đời sống dân cư và môi trường sống (do tiếng ồn khi thi công, sự thay đổi về luồng giao thông dịch cư tác động tới mật độ dân cư tại chỗ). Do vậy, quá trình thực hiện quy hoạch và thi công xây dựng công trình metro ngầm đã thực hiện đồng bộ 03 nhóm giải pháp bao gồm: (1) Cảnh báo trước các rủi ro trên cơ sở thu thập và phân tích thông tin về vị trí – hiện trạng xây dựng, (2) Xây dựng một giải pháp đa chiều, cân bằng những rủi ro, chi phí và sự chậm trễ cho một thiết kế tối ưu, (3) Ứng dụng công nghệ mới.

Với công tác cảnh báo rủi ro trên cơ sở thu thập – phân tích hiện trạng, việc thu thập những dữ liệu ưu tiên về thiết kế cơ sở hạ tầng của tàu điện ngầm là điều thiết yếu cho một kế hoạch ít sự cố, giảm thiểu những trở ngại và nguy cơ trong xây dựng và kiểm soát những chi phí. Với kiến trúc cảnh quan đô thị, thực hiện khảo sát – đánh giá và làm rõ tính đặc thù của công trường dưới lòng đất trong môi trường đô thị dày đặc, trong đó đánh giá hiện trạng các công trình kiến trúc từ góc độ công năng, vai trò đóng góp cho cộng đồng và xã hội. Khi có một tuyến giao thông công cộng nói chung và giao thông metro ngầm nói riêng sẽ tác động rất lớn tới cộng đồng dân cư tại chỗ. Thành phố đã tiến hành đánh giá các tác động bao gồm cả góc độ quy mô dân số và dịch vụ xã hội, kinh tế bao gồm xác định rõ sự nhạy cảm của dự án với các khu dân cư bởi các tác động về việc gia tăng mật độ dân cư vào các thời điểm, tiếng ồn do thi công và vận hành công trình, các tác động trực tiếp cũng như gián tiếp tới việc tăng và giảm thu nhập – lợi ích kinh tế – xã hội của các toà nhà tại các vị trí có tuyến metro đi qua và xây dựng ga ngầm. Việc có thêm luồng giao thông và dịch cư lưu lượng lớn như metro ngầm sẽ có thể làm mất đi một số loại hình chức năng dịch vụ vốn có của đô thị mà có thể là rất quý giá cần được lưu giữ với đô thị. Sau cùng, thành phố lập bản đồ thống kê những tiện ích và dịch vụ sẽ bị mai một do việc bố trí tuyến và nhà ga ngầm.

Theo lý thuyết quy hoạch trung tâm TOD, nhà ga metro ngầm với các cửa lên xuống không nhất thiết phải bố trí trực tiếp tại các địa điểm nhạy cảm (1 ga metro ngầm có thể gồm từ 2 đến 6 cửa lên xuống). Các cửa lên xuống của ga ngầm có thể bố trí tại các vị trí đảm bảo thời gian di chuyển đi bộ của người dân trong khoảng thời gian 3 – 5 phút để hạn chế các tác động tiêu cực đối với các địa điểm có tính “nhạy cảm” như công trình di sản. Đồng thời, cần nghiên cứu đồng bộ kiến trúc cửa lên xuống đảm bảo tính nhận diện, bản sắc riêng, và tính tiện ích, không che khuất và ảnh hưởng đến mỹ quan công trình. Tuy nhiên, đây là việc rất khó và luôn có nhiều ý kiến nhiều chiều, do vậy TP cần thành lập các hội đồng kiến trúc quy hoạch đủ mạnh để có thể đưa ra các quyết định cuối cùng đối với việc quy hoạch định tuyến và thiết kế ngà ga metro ngầm.

Đánh giá các tác động của việc mở rộng hệ thống giao thông công cộng ngầm, đặc biệt là các tác động của luồng dân cư dịch chuyển tại nhiều thời điểm trong ngày đối với các công trình dịch vụ – di sản khu trung tâm nội đô. Đặc biệt khi tình trạng các khu vực đô thị có mật độ cao, các công trình tòa nhà và dịch vụ đã hoàn toàn lấp đầy thậm chí quá tải.Với các địa điểm xây dựng cận kề công trình di sản, việc lựa chọn và vạch tuyến đảm bảo hành lang an toàn di sản theo bán kính 50m, tránh để các luồng giao thông dịch chuyển của metro hướng trực tiếp vào di sản. Thẩm định và cấp phép chi tiết các biện pháp gia cố đảm bảo an toàn cho các công trình di sản của đô thị, giảm thiểu các ảnh hưởng tác động tiêu cực.

Thi công công trình ga metro ngầm đảm bảo yếu tố an toàn đối với các công trình nhà cũ “nhạy cảm” khu vực trung tâm nội đô

Về góc độ an toàn kỹ thuật, thực hiện đánh giá về hiện trạng không gian ngầm trong lòng đất bởi những rủi ro trong việc thi công công trình ngầm có thể ảnh hưởng đến phần nền móng công trình phía trên. Do điều kiện dưới lòng đất không thể lường trước có thể dẫn tới tai nạn, từ những thiệt hại nhỏ đến những sự đổ sập các công trình xây dựng phía trên một cách nghiêm trọng.

Về tổ chức một giải pháp đa chiều, quản lý rủi ro là điều cần thiết trong các dự án công trình ngầm đặc biệt là các dự án có độ phức tạp cao như metro ngầm. Mỗi rủi ro nên được giảm xuống mức chấp nhận được và rủi ro còn lại phải được quản lý bằng các phương pháp thích hợp. Cần xây dựng một quy trình quản lý chặt chẽ để kiểm soát tốt các rủi ro về chi phí và kỹ thuật, chất lượng công trình.

Do công trình giao thông ngầm đòi hỏi độ phức tạp, ứng dụng nhiều loại công nghệ thi công, vật liệu mới nên cần đẩy mạnh ứng dụng các công nghệ thiết kế và quản lý dự án đồng bộ. Ứng dụng mô hình BIM trong thiết kế và quản lý dự án thi công xây dựng công trình ở tất cả các hạng mục.

Ứng dụng BIM trong thiết kế và thi công ga ngầm

Ứng dụng những công nghệ mới: trên thế giới hiện nay đang sử dụng nhiều phương pháp thi công tunnel ngầm bao gồm:

– Phương pháp thông thường Đào và che phủ (quy trình bao gồm dọn mặt bằng – đào hầm lộ thiên – phủ đất của các đường hầm đào là ba phần chính của phương pháp đường hầm). Phương pháp này có thể phù hợp với những thay đổi về chiều rộng đường hầm và hình dạng không đồng đều và thường được sử dụng trong xây dựng các trạm. Khai quật hàng loạt thường được thực hiện dưới một tấm che để giảm thiểu sự gián đoạn giao thông cũng như các tác động môi trường về phát tán bụi, tiếng ồn và ảnh hưởng thị giác.

– Phương pháp thông thường Đào truyền thống (NATM, Đục và Nổ), phương pháp đường hầm này liên quan đến việc sử dụng chất nổ. Các giàn khoan được sử dụng để khoan các lỗ nổ trên bề mặt đường hầm đề xuất với độ sâu được chỉ định cho nổ mìn. Chất nổ và kíp nổ theo thời gian sau đó được đặt trong các lỗ. Một khi việc nổ được thực hiện, đá và đất vụn được vận chuyển ra khỏi đường hầm trước vụ nổ tiếp. Trong đất yếu, một số thiết bị khai thác như máy đào đường và máy xúc thường được sử dụng để đào hầm. Cần có các biện pháp hỗ trợ cấu trúc đầy đủ khi áp dụng phương pháp này cho đường hầm.

Phương pháp đào truyền thống

– Phương pháp cải tiến Đào hầm bằng cơ khí. Đường hầm khoan bằng cách sử dụng máy khoan đường hầm (TBM) thường được sử dụng để đào hầm dài. Một phương pháp TMB hiệu quả đòi hỏi việc lựa chọn thiết bị phù hợp với khối lượng đá và điều kiện địa chất khác nhau. So với phương pháp đào và che phủ, sự xáo trộn giao thông địa phương và các tác động môi trường liên quan sẽ giảm nhiều. Do các ưu điểm tối ưu về tác động môi trường, không quây mặt bằng trên toàn tuyến, chỉ cần một diện tích nhỏ trên mặt đất để làm lối tiếp cận, công nghệ này được cho là khá phù hợp đối với việc thi công các công trình xây dựng khu vực trung tâm nội đô lịch sử.

Phương pháp Đào hầm bằng cơ khí

Việc quy hoạch và xây dựng các tuyến metro ngầm trong khu vực nội đô, đặc biệt với các khu vực di sản được xem là một vấn đề nhạy cảm và phức tạp không chi ở Việt Nam mà cả ở nhiều quốc gia trên thế giới. Phát triển nâng cấp đô thị có thể được xem làm một xu thế tất yếu nhưng cần được thực hiện trên cơ sở đánh giá đầy đủ và quản lý khoa học các rủi ro tác động tiêu cực. Bài học về việc tổ chức hệ thống metro ngầm từ đô thị Paris (CH Pháp) có thể là một bài học kinh nghiệm tốt với việc xây dựng các tuyến và ga metro ngầm tại Việt Nam thời gian tới./.

Ths KTS Nguyễn Khắc Hưng/NCS Đại học kiến trúc Toulouse (CH Pháp)