Đào hầm Khe Nét giữa địa chất yếu, nhiều nước ngầm

Hầm đường sắt Khe Nét tại Quảng Trị được xem là một trong những hạng mục khó nhất trên tuyến Bắc – Nam hiện nay. Công trình xuyên qua khu vực đá vôi phong hóa mạnh, nhiều đới đứt gãy và mạch nước ngầm biến động theo mùa, buộc đơn vị thi công phải áp dụng giải pháp kỹ thuật đặc biệt, chia nhỏ mặt gương đào và quan trắc biến dạng liên tục.

“Điểm nghẽn” trên tuyến đường sắt Bắc – Nam

Đèo Khe Nét dài hơn 10 km, cao trên 700 m so với mực nước biển, địa hình dốc và nhiều khúc cua gấp. Trước khi cải tạo, tàu hỏa qua đây chỉ chạy 20–25 km/h. Với tàu hàng, nhiều chuyến phải bổ sung đầu máy phụ để đẩy vượt dốc, làm tăng chi phí vận hành và kéo dài thời gian hành trình.

Dự án cải tạo khu vực đèo Khe Nét được khởi công ngày 22/3/2024, gồm hai gói thầu. Gói 1 xây dựng hai hầm xuyên núi dài 580 m và 355 m; gói 2 thi công cầu, đường dẫn và hệ thống thông tin tín hiệu. Mục tiêu là xóa “nút thắt” kỹ thuật, nâng cao năng lực khai thác toàn tuyến Hà Nội – TP HCM.

Địa chất phức tạp: đá phong hóa thành đất, nhiều hang karst

Khó khăn lớn nhất khi thi công hầm Khe Nét nằm ở điều kiện địa chất không đồng nhất. Khu vực này xuất hiện đá vôi phong hóa mạnh, nhiều lớp đất yếu bão hòa nước, xen kẽ đá granit nứt nẻ. Một số đoạn đá vôi đã phong hóa hoàn toàn thành đất sét, rời rạc và dễ sạt lở.

Ngoài ra, công trình nằm giữa các đới đứt gãy địa chất, mực nước ngầm cao và thay đổi theo mùa mưa. Trong quá trình đào hầm, nhiều mạch nước ngầm xuất hiện, có thời điểm chảy mạnh, làm giảm độ ổn định khối đất đá và gia tăng nguy cơ trượt lở.

Theo đánh giá của các kỹ sư hiện trường, điều kiện địa chất thực tế phức tạp hơn so với dự báo ban đầu, đòi hỏi điều chỉnh biện pháp thi công liên tục.

Áp dụng phương pháp NATM, gia cố dày và đào cuốn chiếu

Đơn vị thi công lựa chọn phương pháp NATM (New Austrian Tunnelling Method – phương pháp đào hầm mới của Áo). Với địa chất yếu, việc đào được chia thành từng bước ngắn từ 0,5–1,5 m, thậm chí có đoạn chỉ 0,8 m đã phải dừng lại để gia cố.

Mặt gương hầm không đào toàn bộ cùng lúc mà chia thành từng phần nhỏ, thi công cuốn chiếu để hạn chế rủi ro. Sau mỗi đợt đào, hệ thống neo đá, lưới thép, vòm thép và bê tông phun được lắp đặt ngay nhằm giữ ổn định kết cấu. Khoảng cách neo được tăng mật độ, chỉ 0,3 m thay vì 0,5 m như nhiều công trình khác.

Song song với đó, công tác quan trắc biến dạng được thực hiện liên tục theo giờ. Khi phát hiện chuyển vị bất thường, nhà thầu lập tức dừng thi công để gia cố bổ sung, phụt vữa xi măng và xử lý nền.

Thách thức lớn từ nước ngầm và sạt lở cục bộ

Một trong những rủi ro lớn nhất tại hầm Khe Nét là hiện tượng nước ngầm xâm thực. Nước làm giảm ma sát giữa các khối đất đá, kích hoạt sạt lở và gây lún cục bộ. Có thời điểm nước chảy mạnh qua khe nứt, buộc đơn vị thi công phải khoan dẫn dòng, lắp ống thu nước tạm và bơm thoát liên tục.

Trong quá trình thi công hầm số 1, đã xảy ra nhiều đợt sạt lở cục bộ, có đoạn sạt vài mét. Sau khi gia cố, một số vị trí vẫn xuất hiện chuyển vị tiếp diễn, thậm chí làm bật lớp bê tông đã phun trước đó. Các giải pháp kỹ thuật như tăng cường thanh neo, dựng vòm thép, phụt vữa đông kết nhanh được triển khai đồng thời để ổn định kết cấu.

Do yêu cầu an toàn cao, tiến độ đào hầm có thời điểm chỉ đạt 0,4–0,8 m mỗi ngày, thấp hơn nhiều so với các hầm đường bộ có điều kiện địa chất thuận lợi.

Hoàn thành đào thông, rút ngắn thời gian qua đèo

Tháng 10/2024, hầm số 2 dài 355 m được đào thông, sớm hơn kế hoạch hai tháng. Hầm số 1 dài 580 m hoàn thành đào thông vào tháng 6/2025 sau hơn 16 tháng thi công trong điều kiện phức tạp.

Sau khi thông hầm, nhà thầu huy động hơn 250 kỹ sư, công nhân và 30 thiết bị chuyên dụng, tổ chức thi công 3 ca liên tục để hoàn thiện kết cấu và bàn giao đúng tiến độ cuối năm 2025.

Khi dự án hoàn tất, thời gian tàu hỏa xuyên đèo Khe Nét dự kiến giảm xuống còn khoảng 10 phút, thay vì hơn một giờ như trước. Công trình không chỉ góp phần nâng cao an toàn khai thác mà còn tăng năng lực vận tải trên trục đường sắt huyết mạch Bắc – Nam.

Hầm Khe Nét vì vậy được xem là phép thử năng lực thi công hầm xuyên núi trong điều kiện địa chất yếu, nhiều nước ngầm – một kinh nghiệm quan trọng cho các dự án hạ tầng đường sắt trong tương lai.