1. Những thông tin cần để nghiên cứu an toàn cho xây dựng công trình ngầm

1.1. Quy định chung

An toàn lao động trong xây dựng đường ngầm hoàn toàn phụ thuộc mức độ chính xác của các điều tra khảo đất đá và các điều kiện hiện trường cùng với việc phân tích chính xác và sử dụng hợp lý các thông tin thu thập được. Vì vậy các nghiên cứu cụ thể cho dự án phải được hoàn thành trước khi công việc xây dựng đường ngầm bắt đầu, các nghiên cứu này phải được duy trì liên tục trong suốt quá trình xây dựng.

1.2. Ngiên cứu khả thi

- Nghiên cứu địa hình

- Nghiên cứu địa chất

- Thủy văn

- Cơ sở hạ tầng và hệ thống dịch vụ có sẵn

- Thời tiết

1.3. Nghiên cứu cụ thể cho dự án

1. Điều tra hiện trường.

Phải tiến hành khảo sát để có đầy đủ và chính xác các thông tin về hiện trường trước khi tiến hành khoan khảo sát.

2. Khoan khảo sát

Khoan khảo sát phải thực hiện tại hiện trường để cung cấp các thông tin cụ thể về điều kiện địa chất và thủy văn phục vụ cho công tác thiết kế, thi công và sửa chữa đường ngầm.

Các hố khoan cần bố trí gần với trục của đường ngầm dự định xây dựng. Nếu không có các yêu cầu đặc biệt nào thì không bố trí hố khoan nằm trong mặt bằng hầm ngầm và mặt bằng đường ngầm.

Nếu khoan vào vỉa nước ngầm thì phải lập tức bịt kín lại. Sau khi khoan thăm dò xong phải bịt kín tất cả các hố khoan bằng bê tông.

Số lượng mũi khoan thăm dò phụ thuộc vào chiều dài toàn bộ đường ngầm, đặc tính và sự thay đổi của nền đất. Cần khoan một số hố khoan có chiều sâu lớn hơn với độ sâu đặt đáy đường ngầm. Phải lưu dữ đầy đủ số liệu các mẫu đất, đá và nước ngầm phục vụ cho công tác kiểm tra khi có yêu cầu.

Cán bộ giám sát phải có mặt để kiểm tra quá trình khoan và lấy mẫu đất, đá hiện trường.

3. Các dữ liệu hiện trường bao gồm:

a. Dữ liệu địa tầng, được thực hiện bởi cán bộ có đủ trình độ, kinh nghiệm và tư cách hành nghề;

b. Dữ liệu hố khoan, bằng việc sử dụng các kỹ thuật phù hợp gồm: dùng chùm tia Gamma tự nhiên, chùm tia Gamma phát xạ, siêu âm, điện trở và đo bằng thước;

c. Kiểm tra độ nén chặt để xác định các kiểu cố kết của đất;

d. Kiểm tra độ thẩm thấu trong các vùng cụ thể (ưu tiên dùng thí nghiệm nén kép);

e. Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn hoặc lấy mẫu bất kỳ;

f. Thí nghiệm đo độ kháng nén (trong lỗ khoan hay trong phòng thí nghiệm);

g. Các kiểu thí nghiệm khác nhau cho mẫu đất còn hoặc không còn nguyên mẫu;

h. Lắp đặt thiết bị đo áp lực ngang của đất nền;

i. Đo đạc các rung chấn (dưới, trên, ngang trong lỗ khoan).

4. Khảo sát Địa vật lý

Khảo sát Địa vật lý dùng phụ trợ cho phương pháp khoan thăm dò và các thu thập thông tin khác. Có thể áp dụng các phương pháp: khảo sát bằng địa chấn, dùng suất điện trở nền, sóng rađar, sử dụng đầu dò thả xuống lòng đất. ở các khu vực đô thị thì không sử dụng phương pháp này.

Đối với các đường ngầm dưới nước sử dụng phương pháp này để xác định chính xác bề mặt lớp đá cứng và các rãnh ngầm chưa được phát hiện trước đó.

5. Khảo sát hiện trường

Khảo sát để xác định các thông tin về sự liên hệ giữa đường ngầm với các công trình hiện hữu có thể bị ảnh hưởng trong quá trình thi công. Thông tin về vị trí các miệng cống hay nắp đậy phải được ghi chép đầy đủ.

Phải xác định và ghi chép đầy đủ, có biện pháp bảo vệ các mốc chuẩn xác định vị trí của hầm ngầm, đường ngầm và mối liên hệ với các mốc chuẩn quốc gia.

6. Khảo sát dưới mặt đất

Khảo sát đầy đủ các công trình ngầm hiện hữu ảnh hưởng tới toàn tuyến xây dựng đường ngầm bao gồm:

a. Các hầm ngầm và móng các công trình hiện hữu, hệ dây cáp có neo vào nền đất;

b. Các hầm lò, đường ngầm và các công việc ngầm đang tiến hành;

c. Các đường cống dẫn nước chính;

d. Các hệ thống kỹ thuật ngầm.

7. Khảo sát công trình hiện hữu

Phải tiến hành khảo sát trước, trong khi thi công và sau khi đưa hệ thống đường ngầm, hầm ngầm vào khai thác đối với tất cả các công trình hiện hữu có thể bị ảnh hưởng bởi việc xây dựng đường ngầm, hầm ngầm.

8. Kiểm tra nước ngầm

Phải phát hiện các hiện tượng đặc biệt xảy ra khi bơm nước ra khỏi hố khoan ở những khu vực thi công đường ngầm cần áp dụng các biện pháp làm thay đổi mực nước và áp lực nước ngầm.

Phải kiểm tra và ghi nhận sự thay đổi mực nước ngầm trong các giếng khoan thăm dò đối với những khu vực mực nước ngầm thay đổi hoặc có thể bị ảnh hưởng do quá trình xây dựng đường ngầm. Cần kiểm tra độ thẩm thấu trong hố khoan đối với nền đất có chứa nước.

Khi áp dụng biện pháp thi công dùng khí nén, cần có các số liệu về sự thay đổi của thuỷ triều.

9. Khí Gas

Cần xem xét đến các rủi ro xuất hiện từ khí Gas (khí Methane hay khí phóng xạ Radon) và các chất ô nhiễm khác. Việc kiểm tra này đặc biệt quan trọng khi xây dựng đường ngầm tại nơi hoặc khu vực gần với:

- Các mỏ than, khoáng sản;

- Khu vực lấp, bồi đắp nhân tạo;

- Các bãi rác thải;

- Các khu vực nếu làm giảm mực nước ngầm sẽ làm giảm lượng ôxy;

- Các vỉa đất thẩm thấu mà trước đó đã thi công đường ngầm bằng phương pháp khí nén.

10. Phá nổ thí nghiệm

Cần tiến hành các nổ phá thí nghiệm để xác định các chỉ số rung động cho phép tại công trường trước khi thi công đường ngầm nằm gần các công trình hiện hữu.

1.4. Khảo sát nền đất trong khi thi công

1. Xác định áp lực nước ngầm

Thường xuyên kiểm tra hiện trường, xác định áp lực nước ngầm (trong đá cứng), áp lực nước thẩm thấu (trong đất mềm).

2. Thí nghiệm chứng thực

Trước khi thi công đại trà, cần đào thử một đoạn đường ngầm (nằm trong tuyến đường ngầm dự định xây dựng), để có được các dữ liệu hiện trường phục vụ việc lựa chọn phương pháp thi công, xử lý nền đất và chống đỡ tạm phù hợp.

3. Điều tra khảo sát đặc biệt

Cần tiến hành các điều tra khảo sát đặc biệt nếu thấy xuất hiện tượng sau:

- Những nứt gẫy và không liên tục của địa chất;

- Các hốc lỗ và chướng ngại nhân tạo;

- Thay đổi lớn của nước ngầm;

- Xuất hiện các khí Gas hoặc chất lỏng gây nguy hiểm;

2. Đào đất và chống đỡ nền đất

2.1. Quy định chung

 Đào đất và chống đỡ nền đất là một trong các hoạt động thường xuyên trong thi công hầm ngầm, đường ngầm. Biện pháp an toàn phải được lập chi tiết kèm với biện pháp thi công đào đất và được giám sát chặt chẽ trong suốt quá trình thi công.

2.2. Các nguyên tắc cơ bản

1. Để đảm bảo không thể xảy ra hiện tượng sập lở vách đào thì phải luôn duy trì sự ổn định của nền đất.

2. Căn cứ vào trắc dọc địa chất tuyến hầm, vào kinh nghiệm thi công để đánh giá rủi ro tổng thể, từ đó lập kế hoạch đảm bảo an toàn đào đất trong suốt thời gian thi công.

3. Cần đào thử nghiệm một hố đào nhỏ để đề xuất hệ thống chống đỡ cho hố đào lớn hơn với cùng loại đất nền.

4. Các nhân tố chính liên quan tới thiết kế hệ chống đỡ và tải trọng truyền xuống nền đất thông qua hệ chống đỡ bao gồm:

a. Kích thước mặt cắt ngang và chiều sâu đặt đường ngầm;

b. Hình dáng tiết diện đường ngầm;

c. Phương pháp và tốc độ đào đất, tốc độ thi công áo hầm;

d. Độ cứng và khả năng chống thấm của lớp áo hầm;

e. Kiểu nước ngầm;

f. Kết cấu địa chất;

g. Khoảng cách đến các công trình ngầm khác;

h. Tiến độ xây dựng các đường ngầm liền kề;

i. Độ rung động do quá trình thi công gây nên.

5. Phải sử dụng thiết bị cơ giới hoặc các túi rơm rạ để lấp kín ngay lập tức bề mặt hố đào khi xuất hiện hiện tượng bùn chảy hay cát chảy.

2.5. Phương pháp đào và vận chuyển đất

- Đào đất trong xây dựng đường ngầm cần triệt để sử dụng đào cơ giới. Đào thủ công có thể áp dụng khi thi công các đường ngầm ngắn, trong nền đất thích hợp, chỉnh sửa mặt vách đào hoặc tại các buồng phục vụ bảo dưỡng và mở rộng đường ngầm.

- Tất cả các máy và thiết bị phục vụ thi công đường ngầm phải được vận hành tuân thủ nghiêm ngặt theo chỉ dẫn của nhà sản xuất.

- Đào thủ công

Bắt buộc phải tạo không gian thích hợp khi đào đất băng tay. Dụng cụ làm việc phải được kiểm tra thường xuyên và sửa chữa kịp thời. Cần tổ chức ca làm việc ngắn hơn để đảm bảo sức khỏe cho người lao động.

- Đào cơ giới

- Phải bố trí công nhân xa khu vực hoạt động của máy thi công. Dụng cụ báo hiệu nguy hiểm phải làm việc trước khi máy hoạt động.

- Các loại dây cáp dẫn điện vào đường ngầm cần đặt ra ngoài vùng hoạt động của máy thi công. Dây cáp điện không được kéo quá căng. Phải lắp các lưới bảo về quanh vị trí nối dây cáp điện với máy thi công. Phải lắp các khóa giữ cáp điện gần vị trí nối với máy thi công.

2.6. An toàn trong quá trình xử lý nền đất

1. An toàn trong đóng băng nhân tạo đất nền

- Quy định chung

a. Quá trình hóa đông cần phải được theo dõi bằng các nhiệt kế đặt trong các lỗ kiểm tra trong khu vực đất nền sẽ bị hóa đông. Phải dự trù các phương pháp xử lý ở những khu vực đất nền không bị đông cứng.

b. Các lỗ khoan đặt các ống đồng trục hóa đông đất nền phải đạt chiều sâu thiết kế.

c. Đào đất đường ngầm phải duy trì khoảng cách tối thiểu 0,5m với nơi đang tiến hành hóa đông đất nền.

d. Phải có giải pháp cách ly nước còn sót lại trong vùng đã hóa đông.

e. Cần quan tâm đến các sự cố xảy ra đối với các công trình phía trên và hệ thống kỹ thuật ngầm phía dưới do sự dãn nở thể tích nước trong quá trình hóa đông.

f. Phải chèn chặt chân các cây chống gỗ tại khu vực nền đất hóa đông.

g. Công nhân làm việc tại khu vực đóng băng nền đất phải được trang bị quần áo chống rét. Nhân viên y tế phải trực sẵn tại hiện trường khu vực hóa đông nền đất.

- An toàn khi sử dụng Nitơ lỏng

a. Nitơ lỏng phải được vận chuyển, cất giữ và bảo quản cẩn thận trên mặt đất.

b. Phải kiểm tra độ kín của các ống dẫn nitơ lỏng trong đường ngầm hay hầm ngầm để tránh rò rỉ trước khi sử dụng.

c. Các ống dẫn phải được lựa chọn kích thước phù hợp để giảm thiểu lượng khí lỏng có thể tích tụ trong đường ngầm khi có hiện tượng rò rỉ tại các ống đông lạnh.

d. Cần lắp các thiết bị để kiểm soát dòng khí lỏng trong ống dẫn. Phải lắp các thiết bị kiểm soát không khí ở những khu vực gần nơi hóa đông nền đất. Phải có biện pháp thu gom khí ga rò rỉ vào các hầm chứa trong đường ngầm để xác định chất lượng bằng các thiết bị chuyên dùng.

e. Cần quan tâm đến hướng gió trên mặt đất khi thu hồi khí nitơ lỏng sau sử dụng. Các ống thoát khí phải đặt xa khu vực dân cư.  Khí nitơ lạnh cần được thổi hết tại đáy của các ống thoát khí trong những ngày u ám.

2. An toàn trong bơm nén nền đất

- Bơm vữa xi măng hoặc hóa chất vào đất nền phù hợp trước khi xây dựng đường ngầm sẽ làm tăng độ an toàn trong quá trình thi công. Tuy nhiên công tác khảo sát đánh giá để lựa chọn thành phần hỗn hợp vữa, loại hóa chất, chất lượng nước ngầm, độ lớn và mật độ các lỗ khoan và áp lực bơm cần phải được tiến hành đầy đủ và chính xác.

- Phải đánh giá đầy đủ các rủi ro xuất hiện ảnh hưởng đến môi trường không khí khi sử dụng các loại vữa có hóa chất, các rủi ro gây nổ vỡ hoặc hư hỏng đường ống dẫn và đầu phun. Đặc biệt khi bơm vữa trong khu vực chật hẹp.

- Phải tổ chức thu gom và vận chuyển chất thải đến nơi được các cơ quan có trách nhiệm cho phép.

3. An toàn trong hạ mực nước ngầm

- Phải có giải pháp loại trừ hiện tượng cuốn trôi các hạt mịn trong đất nền khi hạ mực nước ngầm bằng các giếng khoan sâu đặt máy bơm hút trong giếng.

- Phải có biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt hệ thống hạ mực nước ngầm để tránh nguy cơ làm cho đất nền quay trở lại trạng thái không ổn định do hỏng hệ thống hạ mực nước ngầm.

2.7. An toàn trong thi công đường ngầm ngang và hầm nhỏ

1. Quy định chung

- Hầm ngang được xây dựng và sử dụng tạm thời, nó được đào để kiểm tra điều kiện đất nền, làm đường cứu hộ và dùng làm đường vào đường ngầm chính. Kích thước tối thiểu của đường hầm này là: cao 1,2m, rộng 0,9m.

- Hệ thống đỡ tạm cho đường hầm ngang phải đủ chắc chắn trong suốt thời gian sử dụng.

- Công nhân làm việc tại các đường hầm này phải được huấn luyện với các nguy hiểm thường trực. Cần đánh giá rủi ro để lựa chọn phương pháp hợp lý nhất trước khi tiến hành công việc tại hiện trường.

2. An toàn khi chống đỡ bằng gỗ

- Ván gỗ bảo vệ vách hầm ngang có chiều dầy tối thiểu là 38mm. Các thanh gỗ chống đỡ không có khuyết tật và giảm yếu. Vật liệu phục vụ thi công hầm ngang phải được chuẩn bị sẵn sàng gần khu vực thi công.

- Thiết kế và giám sát thi công hầm ngang chống đỡ bằng gỗ phải là những người có đủ kinh nghiệm và trình độ chuyên môn.

3. Lấp chèn hầm ngang

Lấp chèn hầm ngang khi không dùng nữa phải được thực hiện cẩn thận. Phần tiết diện phía dưới của hầm ngang được lấp chặt chẽ bằng đất tốt hoặc cát đầm chặt. Phần tiết diện phía trên phải được chèn bằng vữa bê tông hoặc vật liệu tương đương với chiều dầy tối thiểu là 600mm. Khi có yêu cầu đặc biệt thì phải lấp chèn hầm ngang bằng vữa lỏng đầm chặt toàn bộ tiết diện hầm.

4. Cứu trợ và thoát hiểm

Đi lại trong đường hầm ngang rất khó khăn vì vậy phải lập sẵn biện pháp cứu hộ và thoát hiểm khi có tai nạn, vỡ sập hầm, cháy nổ v.v…

5. Thông thoát khí

Phải chuẩn bị sẵn thiết bị thoát đẩy lượng khí nhỏ với áp lực cao làm thông thoáng đường hầm nhỏ, đặc biệt khi không khí trong hầm có hiện tượng bị ô nhiễm.

6. Đường hầm thử nghiệm

Cần sử dụng lớp áo chịu lực liên tục được sản xuất bằng gang nối với nhau bằng các bu lông trong thi công đường hầm thử nghiệm.

2.8. An toàn trong sử dụng các chất gia cố nền đất

Phải đánh giá rủi ro trước khi sử dụng các hợp chất gia cố đất nền. Phải tham khảo các thông tin chính thức từ nhà sản xuất về thành phần hóa học, những nguy hiểm có thể xảy ra và cách sử dụng an toàn.

2.9. Kiểm soát lún

Phải lắp thiết bị quan trắc độ lún bề mặt và dưới sâu khi thi công các đường ngầm tại các khu vực đô thị.

3. Các yêu cầu về an toàn với thiết bị thi công đường ngầm

3.1. Quy định chung

- Phải tuyệt đối tuân thủ các chỉ dẫn sử dụng của nhà sản xuất và những quy định  an toàn trong sử dụng các thiết bị thi công.

- Phải quan tâm xem xét đầy đủ đến các yếu tố đặc thù của thi công đường ngầm, hầm ngầm trong việc đề ra các giải pháp an toàn và vệ sinh môi trường.

3.2. Ống dẫn và đầu vòi thoát khí nén

- Sự văng quật của ống mềm dẫn khí nén sẽ gây nguy hiểm cho đầu vòi mềm. Vì vậy ống mềm và đầu vòi phải được bảo quản tốt và đặt thẳng theo đường của dòng khí.

- Đầu vòi được lựa chọn với áp lực thiết kế bằng 1,4 lần áp lực làm việc thực tế. Kẹp đầu vòi phải được đảm bảo bằng những đầu giữ được bắt bằng vít chuyên dụng phù hợp. Các đầu vòi phải được kiểm tra định kỳ hàng tuần để kịp phát hiện những hư hỏng hay giảm chất lượng để kịp thời thay thế.

- Cần phải lắp các thiết bị giảm thanh khi máy tạo khí nén, dụng cụ búa đập cầm tay, động cơ khí hoặc bơm tuần hoàn gây tiếng ồn lớn, nhưng phải đảm bảo yêu cầu không gây khó khăn cho việc đi lại và làm việc trong đường ngầm.

- Các đầu hút khí bẩn ra phải được đặt tại khu vực làm việc của công nhân vận hành máy. Khí cấp vào phải đảm bảo độ ẩm hợp lý để ngăn chặn hiện tượng mù sương trong đường ngầm, hầm ngầm.

3.3. An toàn nhiệt với các máy hoạt động thủy lực

- Những chất lỏng có khả năng chống cháy hoặc có độ bắt lửa thấp cần được sử dụng trong hệ thống thủy lực. Nếu dùng dầu mỏ, điểm bắt cháy tối thiểu là 250oC.

- Phải duy trì nhiệt độ của máy hoạt động thủy lực ở mức dưới 70oC.

- Cần lắp những hệ thống dập lửa cố định có phạm vi bao phủ cho các hệ thống liên quan bao gồm bể chứa dầu, máy bơm, động cơ v.v…

- Các bộ phận bị nén chặt của các ống cứng cần phải luôn được liên kết chặt chẽ tránh hiện tượng rung động và va đập của các ống dẫn dầu. Không để hiện tượng rò rỉ dầu từ những ống dẫn. Hệ thống thủy lực cần được kiểm tra và bảo trì thường xuyên.

3.4. Động cơ đốt trong

- Động cơ diesel

Động cơ diesel phải đảm bảo yêu cầu không gây nguy hiểm về cháy nổ trong đường ngầm.

- Động cơ xăng

Không được sử dụng động cơ xăng dưới lòng đất. Trường hợp đặc biệt khẩn cấp, cần sử dụng thì phải tiến hành các biện pháp phòng ngừa sau:

a. Hạn chế số người dưới lòng đất ở mức độ tối thiểu;

b. Phải lắp hệ thống thông thoáng làm loãng khói thải;

c. Thời gian vận hành máy giữ ở mức tối thiểu;

d. Chuyển máy lên mặt đất ngay sau khi kết thúc công việc.

- Vị trí đặt động cơ đốt trong trên mặt đất

Động cơ đốt trong đặt trên mặt đất phải đặt ở vị trí để khói thải không bị bay vào hệ thống thông thoát khí, vào bộ phận nạp khí nén hoặc bay vào đường ngầm qua các hầm ngầm hay các lỗ hở.

3.5. Thiết bị bơm bê tông

- Sử dụng bơm bê tông phải tuân thủ đầy đủ và triệt để hướng dẫn của nhà sản xuất máy.

- Phải có biện pháp không cho các viên cốt liệu lớn trong vữa bê tông được đẩy ra với tốc độ lớn.

- Phải thường xuyên kiểm tra liên kết ống dẫn bê tông với máy bơm bê tông để đảm bảo chúng luôn ở tình trạng chặt chẽ, kín khít. Phải có biện pháp xử lý ngay khi bị tắc ống bơm bê tông.

3.6. Bơm nước thải

- Hệ thống bơm nước từ đường ngầm ra phải được thiết kế phù hợp với yêu cầu công tác và chúng phải có độ tin cậy cao trong sử dụng.

- Những máy bơm chìm cần được treo lên để có thể dễ dàng nâng lên theo chu kỳ làm việc phục vụ cho việc làm sạch bùn dưới đáy hố thu nước.

- Hệ thống ống dẫn trong đường ngầm cần có độ dốc hợp lý để đẩy bùn lắng lại khi bơm nước đi.

- Phải thường xuyên kiểm tra và sửa chữa kịp thời các hư hỏng của máy bơm và hệ thống ống hút.

3.7. Thiết bị khoan và đặt ống dẫn

- Vận hành thiết bị khoan và đặt ống dẫn phải được tiến hành tuân theo những quy định an toàn sử dụng thiết bị khoan hiện hành và những chỉ dẫn của nhà sản xuất thiết bị.

- Công nhân vận hành máy khoan phải luôn tập trung cao độ khi vận hành máy, cần đặc biệt chú ý khi có người khác đang làm việc gần vùng ảnh hưởng trong quá trình khoan.

- Phải neo giữ chắc chắn các máy móc và thiết bị khoan, tránh hiện tượng mất ổn định hoặc rơi xuống do trượt lở.

3.8. Thiết bị thi công vữa lỏng

Phải thường xuyên kiểm tra để phát hiện các hư hỏng mài mòn tại các đầu vòi, các điểm nối ống và đầu bơm. Phải vệ sinh sạch sẽ máy và hệ thống ống dẫn vữa sau mỗi ca làm việc và phải bảo trì hệ thống theo chỉ dẫn của nhà sản xuất.