Phát triển các tuyến đường sắt chất lượng cao để hiện đại hóa hệ thống giao thông Việt Nam

Phối cảnh dự án Đường sắt cao tốc Bắc - Nam. (Ảnh minh họa)

PGS.TS Nguyễn Hoàng Giang, Phó Hiệu trưởng trường Đại học Xây dựng Hà Nội khẳng định: “Trường đã đào tạo rất nhiều chuyên gia hàng đầu của Việt Nam, đặc biệt là khoa Cầu đường. Hội thảo này đóng góp tri thức vào sự phát triển của hệ thống hạ tầng. Những chuyên gia tham dự hội thảo và những chuyên gia trong lĩnh vực sẽ nắm bắt công nghệ của hệ thống đường sắt chất lượng cao, những ý kiến đóng góp chuyên môn sẽ đóng góp cho việc đào tạo nhân lực chuyên ngành trong tương lai”.

Xây dựng đường sắt tốc độ cao là một giải pháp ưu việt đảm bảo sự đi lại của người dân giữa các đô thị lớn tại nhiều nước trên thế giới. Nhật Bản là quốc gia đầu tiên xây dựng hệ thống đường sắt tốc độ cao với tên gọi Shinkansen.

Tuyến Shinkansen đầu tiên xây dựng nối Tokyo và Osaka được đưa vào sử dụng năm 1964. Tiếp đến, Pháp và Đức cũng là hai quốc gia sớm áp dụng giải pháp đường sắt cao tốc với hệ thống TGV (Pháp) đưa vào khai thác năm 1981 và hệ thống ICE (Đức) đưa vào khai thác năm 1991.

Hiện nay, theo số liệu của Liên hiệp Đường Sắt Quốc tế (International Union of Railways, IUC), Trung Quốc hiện là quốc gia dẫn đầu thế giới về tổng chiều dài đường cao tốc, chiếm hơn 50%.

Tại Việt Nam, đường sắt là một ngành đặc thù, có vai trò quan trọng trong hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông vận tải, được xác định là 1 trong 4 đột phá chiến lược cần ưu tiên đầu tư để phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm an ninh - quốc phòng và thích ứng với biến đổi khí hậu.

Theo Quy hoạch mạng lưới đường sắt thời kỳ 2021-2050, tầm nhìn đến năm 2050 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt (tại Quyết định số 1769/QĐ-TTg ngày 19/10/2021), mục tiêu đến năm 2050 hoàn thành công tác chuẩn bị đầu tư, thu xếp nguồn lực để khởi công một số tuyến đường sắt mới, trong đó ưu tiên tuyến đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam; phấn đấu đến năm 2050 hoàn thành tuyến đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam.

Kiến thức trong lĩnh vực đường sắt tốc độ cao rất rộng và đa dạng, do vậy việc tổ chức trao đổi, thảo luận chuyên môn phục vụ cho công tác đào tạo, nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ vào thực tế là vô cùng cần thiết. Với mục đích kết nối các nhà khoa học, các nhà quản lý, quy hoạch, thiết kế, xây dựng, khai thác cùng các đơn vị sản xuất trong lĩnh vực đường sắt tốc độ cao, khoa Cầu đường, trường Đại học Xây dựng Hà Nội tổ chức chương trình hội nghị khoa học thường kỳ với các nội dung xoay quanh nội dung trên.

Quang cảnh Hội thảo.

Ông Nghiêm Tấn Thành, Phòng Khoa học công nghệ, Cục Đường sắt Việt Nam chia sẻ: Đường sắt Việt Nam được xây dựng rất sớm từ năm 1881 bởi những người Pháp. Thời điểm đó, xây dựng trên khổ đường 1m, sau này Trung Quốc và Nga đã giúp chúng ta xây thêm các tuyến đường sắt khác.

Hiện nay nước ta có 7 tuyến trải dài từ Bắc vào Nam kết nối 6 vùng qua 34 tỉnh thành, kết nối 2 cảng biển lớn, 2 cảng đường thủy. Trước đây đường sắt là loại hình được sử dụng nhiều trong lĩnh vực vận tải, tuy nhiên hệ thống kết cấu hạ tầng xây dựng đã lâu nên mất an toàn.

Bộ Giao thông vận tải đã lập các quy hoạch chuyên ngành, giao Viện Chiến lược và Phát triển giao thông vận tải xác định nhu cầu của các quy hoạch (5 phương thức) để dự báo nhu cầu vận tải. Trước mắt sẽ duy trì 7 tuyến hiện tại và mở rộng 9 tuyến đến 2030, tổng số nâng cấp lên 6.234km đường sắt.

Từ 2022, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt chiến lược phát triển đường sắt Việt Nam, đến nay dự án Đường sắt cao tốc Bắc Nam đã được Hội đồng thẩm định thông qua trình Quốc hội. Việc đầu tư dự án thời điểm này được Ngân hàng Thế giới (WB) đánh giá là phù hợp, việc lựa chọn công nghệ đã tiệm cận đến các công nghệ hiện đại của thế giới. Riêng tốc độ 350km/h đã được tính toán kỹ, phương án khai thác đã được chuẩn bị cho từng loại tàu trên tuyến đường cho phù hợp với nhu cầu của người dân.

Theo đánh giá, lĩnh vực xây dựng chiếm 40% trong tổng mức đầu tư, hệ thống thông tin tín hiệu cũng được nội địa hóa, phương án đào tạo nhân lực cũng đã được chuẩn bị để có thể tiếp cận ngay khi triển khai dự án.

Bên lề Hội thảo, phóng viên Báo điện tử Xây dựng có trao đổi cùng ông Lam Khánh Thần, Trưởng Văn phòng đại diện Tập đoàn thiết kế giao thông Quảng Tây (Trung Quốc) về kinh nghiệm xây dựng đường sắt cao tốc.

Ông Lam Khánh Thần cho biết: Hệ thống giao thông ở Quảng Tây khá đa dạng, việc phát triển hệ thống đường sắt ở Quảng Tây đã có một quá trình lâu dài trước đó. Từ năm 2008, Quảng Tây đã khởi công 7 tuyến đường sắt cao tốc. Theo quy hoạch đến 2035 Quảng Tây sẽ đạt được 5.000km đường sắt cao tốc, mục tiêu đi lại từ Nam Ninh đến các thành phố khác trong vòng 1 giờ, các thành phố xa hơn thì khoảng 2 giờ.

Các tuyến giao thông kết nối với các địa phương lân cận và tới Việt Nam được xây dựng đồng bộ, riêng kết nối tới Việt Nam có 3 tuyến đường sắt tốc độ cao. Việc phân cấp tốc độ đã giúp hệ thống đường sắt tốc độ cao được quản lý hiệu quả; các dự án đi qua khu dân cư đều được lắp tấm chắn ồn, hạn chế ảnh hưởng tới môi trường.

PGS.TS Trần Thế Truyền, Bộ môn Cầu hầm, Đại học Giao thông vận tải đã cung cấp thông tin về Hệ thống tiêu chuẩn quy chuẩn dùng cho thiết kế cầu hầm đường sắt ở Việt Nam. Theo PGS.TS Trần Thế Truyền, hệ thống đường sắt tại Việt Nam với các tuyến chính trải dài từ Bắc vào Nam, hiện đang đối mặt với nhiều thách thức nghiêm trọng, đặc biệt là về hạ tầng hầm đường sắt. Tuyến đường sắt Hà Nội - Thành phố Hồ Chí Minh có 22 hầm và toàn bộ mạng lưới đường sắt Việt Nam có 41 hầm. Các hầm được xây dựng từ thời Pháp thuộc với phương pháp thủ công và công nghệ lạc hậu, đã xuống cấp sau nhiều năm sử dụng. Các vấn đề như cấu trúc vỏ hầm bị phong hóa, thấm dột, và khổ tĩnh không hẹp đã làm giảm hiệu suất vận hành và an toàn chạy tàu. Ngoài ra, việc duy tu bảo dưỡng hầm đường sắt chưa được thực hiện đầy đủ và có hệ thống, chủ yếu do hạn chế về nguồn vốn và năng lực kỹ thuật.

Trong tháng 4 và 5/2024 vừa qua, liên tiếp hai hầm trên tuyến đường sắt Bắc - Nam là hầm Bãi Gió (tại Đèo Cả) và hầm Chí Thạnh (tại Phú Yên) bị sạt lở nghiêm trọng gây gián đoạn chạy tàu. Công tác khắc phục hậu quả kéo dài nhiều ngày, với nhiều khó khăn về kỹ thuật và kinh tế.

Do đó, việc nâng cấp, sửa chữa và xây dựng mới các công trình hầm đường sắt đòi hỏi phải có một bộ tiêu chuẩn thiết kế mới, cập nhật và phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam.

Sự phát triển không ngừng của công nghệ xây dựng hầm, đặc biệt là hầm đường sắt, đòi hỏi Việt Nam phải cập nhật các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong thiết kế và thi công, đồng thời đảm bảo sự đồng bộ với các tiêu chuẩn, quy chuẩn mới được ban hành.

Việc xây dựng một tiêu chuẩn thiết kế hầm đường sắt riêng biệt là cấp thiết, không chỉ giúp nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành, mà còn tạo tiền đề cho việc hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn quốc gia TCVN, hỗ trợ tối đa cho công tác thiết kế và xây dựng hầm đường sắt trong điều kiện cụ thể của Việt Nam.

Nghiên cứu đã phân tích và đánh giá kỹ lưỡng các tiêu chuẩn thiết kế hầm đường sắt hiện hành tại Việt Nam, đặc biệt là tiêu chuẩn TCVN 4527:1988, và nhận thấy sự lạc hậu của tiêu chuẩn này so với yêu cầu hiện đại. Trên cơ sở so sánh với các tiêu chuẩn từ các quốc gia tiên tiến như: Trung Quốc, Mỹ, Nga và Thụy Sĩ, nghiên cứu đã đề xuất tiêu chí để lựa chọn các tiêu chuẩn gốc để xây dựng các nội dung chính cho dự thảo tiêu chuẩn thiết kế hầm đường sắt mới, phù hợp với điều kiện cụ thể của Việt Nam.

Kết quả này không chỉ cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho việc xây dựng tiêu chuẩn mới mà còn góp phần nâng cao năng lực kỹ thuật và quản lý trong lĩnh vực xây dựng hầm đường sắt, đáp ứng nhu cầu phát triển hạ tầng giao thông bền vững.

Theo PGS.TS Trần Thế Truyền, dựa trên kết quả nghiên cứu, việc xây dựng và áp dụng bộ tiêu chuẩn thiết kế hầm đường sắt mới là cấp thiết để nâng cao hiệu quả và an toàn cho các công trình hầm đường sắt tại Việt Nam. Bộ tiêu chuẩn này cần tiếp tục được cập nhật thường xuyên, dựa trên các tiến bộ khoa học và công nghệ mới, cũng như kinh nghiệm thực tiễn từ các dự án trong nước và quốc tế.

Hơn nữa, việc đào tạo và nâng cao năng lực cho các kỹ sư, nhà thiết kế và quản lý trong việc áp dụng tiêu chuẩn này là cần thiết để đảm bảo sự thành công trong thực tế. Cùng với đó, việc nghiên cứu sâu hơn về điều kiện địa chất, khí hậu và yêu cầu kỹ thuật đặc thù của Việt Nam cần được tiếp tục để hoàn thiện bộ tiêu chuẩn, đảm bảo tính khả thi và hiệu quả cao nhất trong áp dụng.

TS. Phùng Bá Thắng, khoa Công trình trường Đại học Giao thông vận tải đã có đánh giá: Các tuyến đường sắt cao tốc hiện đại thường có cầu và cầu cạn với đường ray đôi và nhiều dạng mặt cắt ngang khác nhau. Thông thường, đường sắt tốc độ cao có ba loại mặt cắt ngang: mắt cắt hở với bản liền khối trên dầm I hoặc U; mặt cắt ngang bản rỗng và mặt cắt ngang một hộp.

“Nghiên cứu này tập trung vào các công trình cầu chịu dao động do tác động của tải trọng tàu, kết cấu cầu dầm giản đơn nhịp ngắn đến trung bình. Với độ lệch tâm của tải trọng tàu trên mặt cắt ngang đường ray đôi, chúng tôi phân tích các hiệu ứng động uốn và xoắn kết hợp. Chúng tôi sử dụng các quy trình phân tích mô hình bán phân tích dầm 3D cho phép tính toán tham số hiệu quả và nhanh chóng cho các cầu trên theo tuyến đường sắt”, TS. Phùng Bá Thắng nhấn mạnh.

Tuy nhiên, theo TS. Phùng Bá Thắng mặt cắt ngang hở không phù hợp với giả thuyết dầm về độ cứng ngang, là cơ sở cho các mô hình cầu kiểu dầm. Do đó đã phát triển các mô hình phần tử hữu hạn dạng vỏ 3D chi tiết để đánh giá các hiệu ứng uốn ngang không được phân tích trong các mô hình dầm và để đánh giá độ cứng xoắn cần thiết cho kết quả chính xác trong các mô hình đơn giản hóa.

Phát hiện cho thấy độ cứng xoắn thấp hơn của các mặt cắt ngang hở dẫn đến tần số gần nhau tạo ra sự kết hợp đáng kể trong phản ứng động dưới tác động của tàu tốc độ cao. Kết quả của nghiên cứu này cung cấp những hướng dẫn và kết luận thực tế về sự liên quan của dao động xoắn trong phản ứng động của cầu đường sắt tốc độ cao.

Trả lời câu hỏi các đại biểu quan tâm: “Tại sao tuyến đường sắt Bắc - Nam tới đây lại chủ yếu dùng vận tải hành khách?”, đại diện Cục Đường sắt Việt Nam cho biết hiện nay việc vận tải hàng hóa ở Việt Nam theo đường biển, đường thủy giá thành chỉ bằng ½ giá thành so với đường sắt. Do đó phương án khai thác chỉ chở khách sẽ được lựa chọn khi triển khai dự án Đường sắt tốc độ cao Bắc Nam.

TS. Cao Phú Cường, khoa Xây dựng cầu đường, trường Đại học Xây dựng Hà Nội nhận định: Hệ thống Đường sắt tốc độ cao Bắc Nam sau khi đầu tư xây dựng có tốc độ khai thác lớn từ 300 - 350km/h, có độ an toàn rất cao, giúp liên kết các thành phố và khu vực lân cận, rút ngắn thời gian di chuyển và tăng hiệu suất giao thông.

Ngoài ra đường sắt cao tốc còn thúc đẩy phát triển kinh tế quốc gia nói chung và các thành phố, khu vực mà nó đi qua, do tăng lượng giao thương, du lịch, từ đó phát huy ưu thế của địa phương và cùng phối hợp hỗ trợ phát triển kinh tế vùng. Hệ thống đường sắt cao tốc sau khi khai thác sẽ thu hút lượng lớn người tham gia giao thông, giúp làm giảm số lượng xe hơi trên đường, giảm ùn tắc, giảm ô nhiễm tiếng ồn, ô nhiễm không khí, cùng với việc ít phát thải của tàu cao tốc cũng góp phần giảm ô nhiễm môi trường. Và quan trọng nhất là góp phần nâng cao mức sống của người dân, nâng cao dân trí. Nước ta chuẩn bị đầu tư xây dựng hệ thống đường sắt cao tốc Bắc Nam với tốc độ thiết kế 350km/h, quy mô đường đôi khổ 1.435mm, tổng chiều dài ~1.541km, gồm 23 nhà ga hành khách và 5 nhà ga hàng hóa.

Ngoài việc xây dựng một công trình đường sắt phục vụ phát triển kinh tế xã hội và quốc phòng an ninh, công trình đường sắt cao tốc Bắc - Nam còn là cơ hội để phát triển các ngành nghề liên quan như: Xây dựng cơ bản (công trình hạ tầng cầu, hầm, đường, nhà ga, công trình điện, công trình cấp thoát nước…), cơ khí (đóng tàu, chế tạo thiết bị đường sắt…), công nghệ thông tin (hệ thống điều khiển đường sắt…) và các ngành khác như quy hoạch kiến trúc đô thị, môi trường và phát triển bền vững, logistics…

Để thực hiện dự án hiệu quả, rất cần thiết việc học hỏi tham khảo kinh nghiệm của nước ngoài, đặc biệt là các nước có hệ thống đường sắt cao tốc phát triển.

Lê Mỹ