Chương 14 – KỸ THUẬT THI CÔNG HẦM

14.1 GIỚI THIỆU

Chương này chủ yếu tập trung vào kỹ thuật thi công hầm mined/bored; tức là các vấn đề kỹ thuật cần được xem xét trong một dự án hầm đường bộ để bảo đảm dự án có thể thi công được. Mỗi quyết định được đưa ra trong quá trình quy hoạch và thiết kế dự án hầm đường bộ đều có tác động đến tính khả thi thi công, chi phí và tiến độ của công trình. Chương này sẽ xem xét các yếu tố chi phối chi phí này và cách chúng ảnh hưởng đến chi phí cuối cùng của dự án. Việc quy hoạch, thiết kế và cuối cùng là thi công phải được hướng dẫn bởi những người có kinh nghiệm trong thi công thực tế các công trình ngầm này để bảo đảm dự án có thể thi công được. Tiến độ phải thực tế và phản ánh tất cả các hạn chế áp đặt lên dự án, dù là hạn chế về vật lý, chính trị hay từ bên thứ ba. Dự toán chi phí phải phản ánh thời gian tiến độ thực tế cần thiết để hoàn thành công việc và xét đến tất cả các hạn chế áp đặt lên dự án.

Thi công hầm có tính đặc thù so với các loại hình xây dựng dân dụng khác. Trong các dự án không phải hầm, như một tòa nhà lớn hoặc nhà máy xử lý, thường có nhiều vị trí có thể thi công đồng thời, vì vậy công việc vẫn có thể tiếp tục ngay cả khi có vấn đề làm đình trệ thi công ở một vị trí nào đó. Hầm là các công trình tuyến dài, với rất ít cơ hội để thực hiện công việc ở nhiều hơn một vị trí. Hầm cũng là một chuỗi các hoạt động lặp lại, trong đó mỗi hoạt động thường phải hoàn thành trước khi hoạt động tiếp theo có thể bắt đầu.

Tính đặc thù này, cùng với bản chất tuyến tính và lặp lại của công việc, phải được các nhà quy hoạch và nhà thầu xây dựng dự án hầm hiểu rõ để kiểm soát và quản lý dự án đi đến kết thúc thành công.

Có lẽ yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến chi phí và tiến độ hầm là loại vật liệu địa chất mà hầm sẽ được đào xuyên qua, cũng như lượng nước ngầm và nước mặt sẽ gặp hoặc phải băng qua. Hầm được đào qua đá, đất hoặc kết hợp cả hai. Điều kiện địa chất gặp phải quyết định phương pháp đào hầm sẽ được sử dụng, tốc độ thi công hầm và các loại thiết bị chuyên dụng cần thiết.

Vật liệu địa chất cũng có thể đặt ra một số vấn đề riêng về sức khỏe và an toàn, cần được tính đến trong quá trình quy hoạch và thi công các dự án ngầm. Khí, dầu mỏ, ô nhiễm, khoảng rỗng trong nền đất, nước nóng hoặc lượng nước ngầm lớn đều là những vấn đề an toàn phải được xử lý để công nhân thi công hầm có được môi trường làm việc an toàn.

Có tầm quan trọng tương tự như phương pháp đào hầm và thời gian làm việc là các cộng đồng mà hầm sẽ đi bên dưới, vị trí các giếng thi công chính hoặc cửa hầm nơi công việc sẽ được phục vụ, các tuyến đường mà thiết bị, nhân lực và vật liệu sẽ đi đến và đi khỏi công trường, cũng như cách xử lý đất đá thải được đưa ra khỏi hầm.

Tất cả các yếu tố này đều sẽ ảnh hưởng đến chi phí và tiến độ của các dự án ngầm, và thực tế là tạo ra rủi ro cho dự án. Những rủi ro này phải được nhận diện, phân bổ và giảm thiểu. Việc xử lý các rủi ro này có thể được thực hiện thông qua ngôn ngữ hợp đồng giữa các bên trong dự án hầm; nếu không được xử lý, hoặc xử lý không phù hợp, chúng có thể dẫn đến khiếu nại của nhà thầu hoặc kiện tụng.

14.2 TÍNH KHẢ THI THI CÔNG

Thiết kế cho một dự án ngầm phải có khả năng thi công được. Thường thì hầm đường bộ được thiết kế bởi các kỹ sư giỏi nhưng chưa từng thực sự xây dựng công trình nào. Thiết kế của họ giảm thiểu khối lượng đào và bê tông, nhưng lại khó thi công. Thi công ngầm tốn kém do tỷ lệ lao động sử dụng trong quá trình thi công lớn, mức lương cao trả cho các công nhân này và tính chất tuyến tính của công việc. Để hầm ít tốn kém hơn khi xây dựng, người thiết kế cũng phải được đào tạo về cách hầm được thi công, để họ có thể nhận ra rằng các quyết định của họ về kích thước, hình dạng, vị trí và thẩm mỹ đều có tác động đến chi phí.

Cần thảo luận ngắn gọn về phần chi phí lao động trong thi công ngầm để người thiết kế bắt đầu hiểu được các quyết định của họ ảnh hưởng đến chi phí này như thế nào. Hầu hết thi công dân dụng ngầm được thực hiện trong môi trường công đoàn. Công đoàn cung cấp lao động có kỹ năng để thực hiện các chức năng công việc chuyên môn. Thông thường có một tổ đội trực tiếp thực hiện công việc. Tổ đội này gồm thợ đào hầm, thợ mìn, người vận hành thiết bị để vận hành và bảo trì thiết bị, thợ điện để duy trì nguồn điện vận hành thiết bị và cung cấp mức chiếu sáng cần thiết, cũng như nhân sự giám sát. Những người này thực sự thực hiện các hoạt động lặp lại, hoặc được gọi là tổ lao động trực tiếp. Các tổ này được hỗ trợ bởi một nhóm người hoàn toàn riêng biệt, cung cấp cho dự án nguồn điện, vật liệu, vận chuyển, bảo trì và quản lý tổng thể dự án. Họ được gọi là các tổ phục vụ. Tổ phục vụ có thể có quy mô lớn như các tổ lao động trực tiếp. Nếu có hơn 25 người lao động trực tiếp đang thực hiện công việc, thì cũng có thể có hơn 25 người hỗ trợ công việc. Hai hoặc nhiều tổ này vẫn được trả lương dù công việc có tiến triển hay không.

Một ví dụ điển hình về việc thiết kế của một dự án hầm có thể ảnh hưởng đến chi phí là tại vị trí hầm cần được mở rộng để bố trí lối ra, lối vào hoặc làn dừng khẩn cấp. Trong hầu hết các thiết kế, sẽ thấy tiết diện thay đổi liên tục, đi từ hầm đường bộ rồi mở rộng dần để bố trí lối ra, lối vào hoặc làn đỗ khẩn cấp. Điều này trông đẹp, hấp dẫn về mặt thị giác và giảm thiểu cả khối lượng đào lẫn lượng bê tông cần thiết cho vỏ hầm, nhưng liệu nó có dễ xây dựng không và chi phí sẽ tăng thêm bao nhiêu?

Hầu hết các nhà thầu sẽ quay lại với chủ đầu tư dự án và đề xuất bố trí cùng một kết cấu đó theo dạng bậc thay vì chuyển tiếp trơn. Tại sao? Việc đào các tiết diện chuyển tiếp trong hầm đá tương đối dễ, còn trong hầm đất thì không dễ như vậy, nhưng chắc chắn là có thể thực hiện được; và chắc chắn việc đào chuyển tiếp trơn giúp giảm khối lượng vật liệu phải lấy ra. Tuy nhiên, thao tác thi công vỏ hầm trở nên thực sự phức tạp và tốn kém.

Chuyển tiếp trơn đòi hỏi các ván khuôn chế tạo riêng khác nhau cho từng foot chiều dài của kết cấu. Không có, hoặc chỉ có rất ít, khả năng tái sử dụng ván khuôn; và quan trọng nhất, mỗi ván khuôn chế tạo riêng này phải được lắp dựng tại chỗ, sử dụng rồi tháo ra, làm chậm tiến độ thi công vỏ hầm. Mỗi ván khuôn chế tạo riêng này cũng đòi hỏi cả tổ lao động trực tiếp và tổ phục vụ phải làm việc trong thời gian dài hơn, làm tăng chi phí và kéo dài tiến độ toàn bộ dự án.

Bây giờ hãy xem việc sử dụng tiết diện lớn hơn hoặc chuyển tiếp dạng bậc có thể ảnh hưởng như thế nào đến chi phí và tiến độ. Nếu chỉ đơn giản mở rộng từ kích thước hầm thông thường đến toàn bộ kích thước cần thiết cho lối ra, lối vào hoặc làn đỗ, thì sẽ phải trả thêm chi phí đào và bê tông, nhưng khi đó chỉ có hai ván khuôn để lắp dựng, sử dụng và tháo dỡ. Nếu không thể chỉ sử dụng hai tiết diện khác nhau, thì chuyển tiếp nhiều bậc có thể giúp giảm thời gian và chi phí cho việc lắp dựng, sử dụng và tháo dỡ toàn bộ các ván khuôn chuyên dụng. Cần đánh giá xem phương án nào nhanh hơn và ít tốn kém hơn: lấy đi thêm vật liệu và đổ thêm bê tông, hay lắp dựng, sử dụng và tháo dỡ toàn bộ các ván khuôn chuyên dụng.

Vậy làm thế nào để thiết kế của chúng ta có tính khả thi thi công cao hơn? Một cách là đưa một chuyên gia thi công vào nhóm thiết kế. Chuyên gia thi công này sẽ cùng làm việc với các kỹ sư thiết kế để xem xét phương án họ muốn sử dụng, đưa ra đề xuất về cách thiết kế có thể được xây dựng dễ dàng hơn, bảo đảm rằng tất cả các ràng buộc hiện trường đã được xử lý, và cung cấp góc nhìn về cách nhà thầu sẽ định giá thiết kế, để các điều chỉnh thiết kế có thể được thực hiện nhằm kiểm soát tốt hơn chi phí và tiến độ.

14.3 PHÂN GIAI ĐOẠN VÀ TRÌNH TỰ THI CÔNG

14.3.1 Phân giai đoạn thi công

Mỗi dự án ngầm đều có tính riêng biệt; tuy nhiên, có một số yêu cầu và chức năng chung cho hầu hết hoặc tất cả các hầm. Mỗi dự án cần một hoặc nhiều vị trí để có thể tiến hành công việc. Tất cả các dự án đều cần đưa một lượng lớn nhân công, vật liệu và thiết bị xuống dưới mặt đất để đào và chống đỡ hầm; đồng thời phải đưa một lượng lớn muck và nước ngầm ra khỏi hầm. Vì vậy, tất cả các dự án đều cần diện tích mặt bằng để bố trí văn phòng nhà thầu, xưởng, bãi chứa vật liệu, bãi chứa muck, trạm điện và nhiều nhu cầu không gian khác. Do đó, có sự đánh đổi hợp lý về diện tích có thể cung cấp cho nhà thầu để bố trí các công trình cần thiết, lưu trữ vật liệu cần dùng và cho phép di chuyển vật liệu, thiết bị vào và ra khỏi công trường: càng hiệu quả và ít tốn kém thì vận hành càng thuận lợi. Ngược lại, mặt bằng thi công càng nhỏ thì vận hành càng tốn kém và kém hiệu quả.

Các dự án ngầm được phục vụ bằng giếng đứng cần có không gian để đào giếng. Cần có đủ không gian xung quanh giếng để thiết bị có thể tiếp cận và công việc quanh vị trí giếng được luân chuyển dễ dàng. Thông thường, các chủ đầu tư phải thu hồi đất để bố trí giếng sẽ cố gắng giảm thiểu diện tích khu đất, qua đó giảm chi phí thu hồi đất. Cách làm này có thể là thiển cận. Việc chi trả nhiều hơn để có thêm không gian thực tế có thể giúp quá trình thi công hiệu quả hơn, giảm tổng chi phí công việc, đồng thời tạo cơ hội cho chủ đầu tư bán phần đất dư sau khi dự án hoàn thành với giá cao hơn, từ đó tiếp tục giảm tổng chi phí xây dựng.

Các dự án cửa hầm có lợi thế là không phải chịu chi phí và ảnh hưởng tiến độ do đào và chống đỡ giếng đứng, nhưng cũng cần có đất ở một hoặc cả hai phía của dự án để nhà thầu có thể triển khai thi công (Hình 14-2). Khu vực cửa hầm của hầm đường bộ có thể bị hạn chế bởi các hiểm họa địa kỹ thuật hiện hữu.

14.3.2 Trình tự thi công

Thi công ngầm là một chuỗi các hoạt động riêng lẻ phải được hoàn thành trước khi các hoạt động tiếp theo có thể bắt đầu. Chuỗi hoạt động riêng biệt này sau đó được lặp đi lặp lại cho đến khi quá trình thi công hoàn tất. Đối với các hầm sử dụng khoan và nổ mìn để tạo lỗ hầm, chuỗi này là: “khoan, nạp thuốc, nổ mìn, xúc dọn đất đá và chống đỡ”. Mỗi đợt đào được khoan đến một chiều dài hoặc độ sâu nhất định theo sơ đồ khoan đã được thiết kế trước. Sau khi khoan xong, thuốc nổ được nạp vào các lỗ khoan và được “đấu dây”. Sau đó, thiết bị và công nhân được rút về khoảng cách an toàn khỏi gương hầm đã nạp thuốc, và vụ nổ được kích hoạt. Khí thải do thuốc nổ tạo ra được loại bỏ khỏi gương hầm và không khí sạch được đưa vào khu vực đầu hầm. Sau khoảng 30 phút, đội thi công quay lại khu vực để cạy hoặc gỡ bỏ các khối đá rời, đồng thời dọn bỏ vật liệu đã đào, tức “muck”. Sau khi muck được dọn đi, hệ chống đỡ ban đầu được lắp đặt để làm cho khoảng mở đào được ổn định và an toàn cho công nhân làm việc bên dưới. Chu trình này hoàn tất và hầm đã tiến thêm một đoạn. Đợt đào tiếp theo có thể bắt đầu khi tất cả các hoạt động này đã được hoàn thành.

(muck là gì?)

Trong thi công hầm, muck là vật liệu đào ra từ gương hầm, gồm:

• đất,
• đá,
• đá nổ mìn vụn,
• bùn hoặc hỗn hợp vật liệu đào khác.

Nói đơn giản, đó là đất đá đào thải cần được xúc dọn và vận chuyển ra ngoài hầm.

Trong các hầm đào bằng TBM, cũng có một trình tự hoạt động xác định cần thiết để tiến gương hầm. TBM thường hoàn thành chuỗi này nhanh hơn nhiều so với hầm khoan-nổ mìn, nhưng các thành phần công việc vẫn tương tự. TBM cắt vào đá hoặc đất đến một khoảng cách nhất định, đồng thời muck được đưa ra ngoài bằng băng tải đến các toa chở muck đang chờ hoặc đến một băng tải ngang liên tục. Nhờ đó, TBM có thể kết hợp hai hoạt động này, tiết kiệm thời gian và đẩy nhanh tiến độ đào hầm.

Sau khi kết thúc hành trình đẩy của TBM, tức các piston thủy lực dùng để đẩy đầu cắt TBM vào đá có một chiều dài xác định, quá trình đào dừng lại và TBM được chuẩn bị để bắt đầu chu trình đào tiếp theo. Trong lúc đó, đoạn hầm vừa mới lộ ra phải được chống đỡ để tạo thành một khoảng mở ổn định và an toàn. TBM đôi khi có thể được cấu hình để thực hiện chức năng chống đỡ này đồng thời với trình tự đào, tùy thuộc vào kích thước lỗ hầm, loại nền đất/đá đang đào và thiết kế của máy. Đây có thể là một ưu điểm khác của việc sử dụng TBM, nhưng không thay đổi thực tế rằng công việc này phải được thực hiện trước khi chu trình đào tiếp theo có thể bắt đầu.

Các hầm thường được ổn định để sử dụng lâu dài bằng cách bố trí một lớp vỏ bê tông hoàn thiện bên trong. Công tác thi công vỏ bê tông cũng bao gồm một chuỗi các bước riêng lẻ phải được hoàn thành theo trình tự trước khi đoạn hầm tiếp theo có thể được lắp đặt vỏ.

14.4 XÚC DỌN VÀ THẢI BỎ MUCK

“Muck” là thuật ngữ trong ngành dùng để chỉ vật liệu đào phát sinh trong quá trình tiến hầm. Tất cả hoạt động đào hầm đều tạo ra muck. Vật liệu đào này phải được đưa ra khỏi gương thi công của hầm để có thể thực hiện đợt tiến hầm tiếp theo. Thi công hầm là một chuỗi các bước riêng lẻ, mỗi bước phải được hoàn thành trước khi bước tiếp theo có thể bắt đầu. Sau khi muck được tạo ra, nó phải được đưa ra khỏi hầm và cuối cùng được thải bỏ hợp pháp, hoặc được sử dụng làm vật liệu đắp cho một phần của dự án hầm hoặc một dự án khác nếu có thể tận dụng được.

Muck thực chất là trạng thái bị phá vỡ của vật liệu tại hiện trường mà hầm đi qua. Do vật liệu tự nhiên bị xáo trộn bởi nổ mìn, cắt bằng TBM, roadheader, hoặc được đào bằng gầu máy đào, nên thể tích muck được đưa ra thực tế lớn hơn thể tích vật liệu nguyên trạng tự nhiên. Độ nở rời này thường được ước tính lớn hơn khoảng 70% đến 100% đối với đá và 25% đến 40% đối với đất.

Vật liệu được đào ra phải được đưa ra khỏi hầm. Phương pháp được chọn để đưa vật liệu này ra ngoài phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như đường kính hoặc kích thước hố đào, chiều dài hầm được đào từ mỗi heading, loại vật liệu được vận chuyển, độ dốc của hầm đang thi công, và vật liệu sẽ được đưa ra giếng hay ra cửa hầm. Băng tải ngang thường được dùng cho các hầm đào lớn, dài hơn vài nghìn feet và được đào bằng TBM (Hình 14-3). Băng tải có thể vận chuyển một lượng lớn vật liệu rất nhanh. Băng tải yêu cầu vật liệu đào phải có kích thước nhỏ và tương đối đồng đều để vật liệu nằm ổn định trên băng trong quá trình chuyển đến giếng hoặc cửa hầm. Băng tải đôi khi cũng có thể được dùng với phương pháp khoan-nổ mìn nếu nhà thầu sử dụng máy nghiền để làm cho đá khoan-nổ có kích thước đều hơn và nhỏ hơn. Việc nghiền này cần thiết để bảo đảm vật liệu nằm gọn trên băng, đủ nhỏ để khi được đưa lên băng không làm hư hỏng hoặc rách vật liệu băng tải. Băng tải thường bị giới hạn ở độ dốc nhỏ hơn 18 độ để vận chuyển muck hiệu quả, nhưng điều này thường không phải là vấn đề trong hầm đường bộ. Băng tải có thể vận chuyển đá hoặc đất. Đất không được quá ướt, nếu không sẽ khó vận chuyển. Băng tải cũng có thể được sử dụng trong các hầm có tuyến cong, nhưng điều này đòi hỏi một số biện pháp và thiết bị đặc biệt.

Vật liệu quá ướt để vận chuyển bằng băng tải đôi khi có thể được bơm ra khỏi hầm qua đường ống từ TBM đến giếng đứng hoặc cửa hầm. Phương pháp này được sử dụng thành công trong các hầm đào qua nền đất mềm, nơi vật liệu có tính chất giống sét, hoặc nơi có đủ nước và thường cả phụ gia điều hòa được trộn với vật liệu đào để làm cho nó có dạng bùn lỏng.

Đối với các hầm nhỏ hơn được đào bằng TBM, nhà thầu thường chọn chất muck đã đào vào các toa xe ray và kéo ra khỏi hầm bằng đầu máy. Vận chuyển bằng đường ray cũng có một số hạn chế, chẳng hạn như độ dốc thường bị giới hạn dưới 4%, cần một lượng lớn toa xe, và phải rất chú ý đến việc bảo trì đường ray.

Khi muck đến giếng đứng hoặc cửa hầm, nó phải được dỡ xuống rồi thải bỏ. Hình 14-4 cho thấy một đoàn tàu chở muck đang đổ vật liệu tại cửa hầm. Giếng đứng là một lỗ thẳng đứng, qua đó toàn bộ vật liệu đào phải được nâng lên và đưa ra ngoài, đồng thời toàn bộ vật liệu cần thiết cho hoạt động thi công hầm phải được hạ xuống cao độ hầm. Ngoài ra, tất cả nhân sự làm việc hoặc kiểm tra hầm đều phải đi vào và ra khỏi giếng này. Nói cách khác, đây là một nơi rất bận rộn.

Có nhiều cách để vận chuyển muck lên giếng đứng. Các toa chở muck có thể được nâng từng toa một lên giếng, đổ thành đống trên mặt đất rồi hạ trở lại xuống hầm. Các toa chở muck có thể được đổ vào một phễu ở đáy giếng, sau đó được nạp vào một thùng chứa được nâng lên đỉnh giếng và đổ muck ra khỏi thùng. Ngoài ra, muck từ phễu có thể được nạp lên băng tải đứng, vận chuyển lên đỉnh giếng và đổ thành đống hoặc vào phễu. Tương tự, muck có thể được bơm lên mặt đất và xả lên băng tải ngang, bãi chứa, hoặc đưa qua trạm xử lý để tách nước; phần vật liệu còn lại sau xử lý được đổ thành đống hoặc vào các phễu.

Các cửa hầm giúp việc tiếp cận hầm dễ dàng hơn vì chúng loại bỏ điểm nghẽn do giếng đứng gây ra. Muck dễ được đưa ra tại cửa hầm hơn vì đường ray có thể được đặt trên mặt đất hoặc trên giàn đỡ cao, để các toa chở muck có thể được kéo ra ngoài và đổ vật liệu thành đống muck.

Điều thực sự quan trọng cần nhớ là thi công hầm là một chuỗi các bước phải được thực hiện và hoàn thành trước khi chu trình có thể bắt đầu lại. Điều này có nghĩa là bất kỳ gián đoạn nào trong hoạt động đưa muck ra ngoài cũng sẽ làm chậm thời điểm bắt đầu đợt đào hoặc đợt tiến hầm tiếp theo. Nếu không thể đưa muck ra ngoài, thì không thể tiếp tục đào thêm. Điều này cũng đúng khi muck đã lên đến mặt đất. Cần có nơi lưu trữ muck được đưa ra khỏi hầm cho đến khi có thể chất lên xe tải hoặc toa xe ray và vận chuyển đi. Nếu không có khả năng lưu trữ trên mặt đất này, toàn bộ muck đưa ra khỏi hầm phải được chất ngay lên xe tải hoặc toa xe ray trên mặt đất để thải bỏ.

Nếu việc vận chuyển bằng xe tải hoặc toa xe ray trên mặt đất bị đình trệ, thì không thể đưa thêm muck ra ngoài và tiến độ đào hầm phải dừng lại. Tình trạng này được gọi là bị “muck bound” và phải tránh bằng mọi giá. Khả năng lưu trữ muck càng lớn thì nguy cơ dự án bị muck bound càng thấp. Các công trường có diện tích đủ lớn để tạo vùng đệm lưu trữ này; công trường càng lớn thì vùng đệm càng lớn. Ngày càng khó tìm được đất trống trong và quanh các thành phố để bố trí một công trường đủ lớn. Các công trường đô thị thường nhỏ, do đó cần đặc biệt chú ý để bảo đảm dòng xe ổn định nhằm đưa muck ra ngoài ngay khi được tạo ra, đồng thời đưa công nhân và vật liệu vào khi cần.

Cũng cần xem xét số giờ được phép vận hành trong các dự án hầm đô thị. Nếu thời gian thi công trên mặt đất bị hạn chế, ví dụ không được thi công trên mặt đất sau 10 giờ tối, thì để vận hành hầm 24 giờ mỗi ngày, phải có một nơi lưu trữ muck dưới lòng đất cho lượng muck được tạo ra trong ca mà công tác trên mặt đất không được phép thực hiện; đồng thời tiếng ồn thi công phải được giữ dưới ngưỡng quy định theo quy định địa phương và/hoặc các mức decibel thực tế nhất định.

14.5 SỨC KHỎE VÀ AN TOÀN

Kỹ thuật thi công và an toàn luôn đi đôi với nhau. Thi công ngầm vốn là một công việc nguy hiểm. Công việc diễn ra trong môi trường ồn ào, không gian chật hẹp và thường có máy móc nặng di chuyển. Cần đặc biệt chú ý đến việc bố trí công trường; công nhân phải luôn được bảo vệ. Triết lý chủ đạo phải là: “mọi người đều về nhà an toàn khi kết thúc ca làm việc”.

Mỗi bước trong quá trình thi công cần được lập kế hoạch với yếu tố an toàn được đặt lên hàng đầu. Các mối quan tâm về an toàn thông thường trên mặt đất cũng áp dụng cho thi công ngầm. Công nhân phải được bảo vệ khỏi nguy cơ rơi khỏi các sàn công tác dùng trong quá trình đào. Công nhân phải được bảo vệ khỏi nguy cơ bị thiết bị di chuyển trong suốt quá trình đào va chạm. Công nhân phải được bảo vệ khỏi điện giật. Tuy nhiên, cũng có nhiều mối nguy bổ sung khác mà công nhân cần được bảo vệ và phòng tránh.

Thi công ngầm liên quan đến việc đào qua đá, đất hoặc sự kết hợp của cả hai. Để đào được khoảng mở cần thiết cho hầm, các tính chất tự nhiên của nền đất/đá bị xáo trộn. Nền đất/đá thường không phải là một khối đồng nhất, mà đã chịu các lực tự nhiên rất lớn và bị biến đổi. Sau khi khoảng mở được đào, nó phải được chống đỡ để bảo vệ công nhân khỏi vật liệu rơi, sụp đổ hoặc các dạng suy giảm ổn định khác của mái hầm hoặc crown. Vì vậy, nhiệm vụ của kỹ sư thi công là lập kế hoạch làm cho khoảng mở hầm ổn định, để công nhân có thể di chuyển tự do mà không lo ngại vật liệu rơi.

Do hầm theo định nghĩa nằm dưới mặt đất, chiếu sáng không gian làm việc là một phần quan trọng của an toàn thi công ngầm. OSHA có các quy định chi phối mọi yếu tố của công tác làm việc dưới lòng đất và kỹ sư thi công phải nắm rõ tất cả các quy định này. Có các mức chiếu sáng bắt buộc cho các vị trí làm việc thực tế cũng như các khoảng mở đã đào trước đó. Cần nhớ rằng hầm là nơi làm việc dạng tuyến dài. Khi hầm tiến xa hơn, ngày càng phải bổ sung thêm nhiều thiết bị an toàn cùng với các hạng mục phục vụ thi công.

Một trong những khía cạnh khó khăn hơn của an toàn hầm là công nhân phải liên tục được cung cấp không khí hô hấp chất lượng cao. OSHA cũng quy định rất cụ thể về các yêu cầu này. Mỗi người làm việc dưới lòng đất phải được cung cấp 200 ft³/phút (cfm) không khí, tương đương khoảng 5.66 m³/phút.

Ngoài ra, nhiều thiết bị dưới lòng đất được vận hành bằng động cơ đốt trong. Nhiên liệu diesel là loại nhiên liệu duy nhất được phép sử dụng dưới lòng đất. OSHA cũng có các yêu cầu cụ thể đối với thiết bị và lượng không khí phải được đưa xuống dưới lòng đất cho từng thiết bị diesel đang hoạt động. Yêu cầu về không khí cho diesel này là bổ sung cho yêu cầu không khí đối với từng người làm việc dưới lòng đất.

Chất lượng không khí trong hầm phải được kiểm tra theo lịch thường xuyên để bảo đảm có đủ lượng oxy, đồng thời nồng độ các khí không mong muốn và sản phẩm phụ từ động cơ đốt trong được kiểm soát ở mức chấp nhận được.

Ngoài ra, các phép kiểm tra phải được thực hiện thường xuyên để bảo đảm chuyển động không khí qua mặt cắt đã đào không nhỏ hơn 30 ft/phút, tương đương khoảng 9.14 m/phút.

Nếu như vậy vẫn chưa đủ, như đã thảo luận ở Chương 8, thiên nhiên thường có thể tạo ra các thách thức đối với an toàn của công nhân dưới lòng đất. Có thể tồn tại các loại khí dưới lòng đất thấm vào khoảng mở hầm sau khi đào. Các khí này có thể độc hại như hydrogen sulfide, hoặc dễ nổ như methane. Khi các khí này hiện diện hoặc bị nghi ngờ hiện diện, kỹ sư thi công phải nhận thức và tuân thủ thêm các yêu cầu của OSHA. Ngoài lượng không khí cần cho con người và thiết bị diesel, sẽ cần thêm thông gió bổ sung, và lưu lượng yêu cầu có thể rất lớn. Khi nghi ngờ có các khí này, cần có các yêu cầu bổ sung về giám sát liên tục khí quyển trong hầm, kèm theo hệ thống tự động tắt thiết bị nếu phát hiện khí ở nồng độ cao hơn mức cho phép.

Nước chảy vào khoảng mở hầm cũng là một vấn đề an toàn trong hầm. Hầu hết các hầm được đào dưới mực nước ngầm. Khoảng mở hầm hoạt động như một ống thoát nước lớn, và bất kỳ nước nào chảy qua đá hoặc trong các lớp đất đều có xu hướng tập trung vào hầm. Nước chảy qua đáy hầm hoặc invert có thể gây ra một số vấn đề an toàn tiềm ẩn. Hầm có thể được tiếp cận bằng một hoặc nhiều giếng đứng, bằng sự kết hợp giữa giếng đứng và cửa hầm, hoặc chỉ từ cửa hầm. Nên đào hầm theo hướng lên dốc để nước thấm vào khoảng mở đã đào sẽ chảy ra xa gương thi công nhờ trọng lực. Nước này thường được cho chảy trong một rãnh nằm ở bên hông invert của hầm. Cần cẩn thận để công nhân không bước vào hoặc ngã xuống rãnh này. Lưu lượng nước chảy vào hầm càng lớn thì vấn đề dẫn nước an toàn dọc theo hầm và cuối cùng đưa ra khỏi giếng đứng hoặc cửa hầm càng khó khăn.

Các hầm được đào theo hướng xuống dốc gặp vấn đề là nước chảy về và tích tụ tại gương thi công. Lượng nước tích tụ này phải được loại bỏ khỏi khu vực làm việc bằng cách bơm. Nước được bơm qua một đường ống ở bên hông khu vực đào. Đường ống này phải kéo dài đến tận giếng đứng hoặc cửa hầm, nơi nước có thể được đưa ra khỏi hầm. Nước cũng có thể đột ngột chảy vào hầm với lưu lượng lớn. Đây có thể là các tình huống rất nguy hiểm, và trong bất kỳ hầm nào có khả năng xảy ra hiện tượng này, cần đặc biệt chú ý khi lập kế hoạch an toàn cho công nhân. Các hầm nằm dưới các khối nước là mối quan ngại đặc biệt đối với nguy cơ nước đột ngột chảy vào với lưu lượng lớn.

Cháy trong hầm đặc biệt nguy hiểm và có thể gây hư hại nghiêm trọng, đồng thời đe dọa đến an toàn và tính mạng của công nhân. Kỹ sư thi công hầm phải nhận thức được nguy cơ tiềm ẩn này và lập kế hoạch giảm thiểu rủi ro ở mọi giai đoạn của dự án. Hầu hết các hầm được đào từ điểm này đến điểm khác với chỉ một điểm tiếp cận duy nhất. Chính điểm tiếp cận duy nhất này khiến cháy trong hầm trở nên rất nguy hiểm và đáng lo ngại, như thể hiện trong Hình 14-6.

Môi trường hầm chứa nhiều nguồn gây cháy tiềm ẩn. Thiết bị có thể bị trục trặc và bắt lửa. Công nhân sử dụng hàn hoặc mỏ cắt có thể gây cháy. Dầu thủy lực hoặc nhiên liệu rò rỉ từ thiết bị có thể bị bắt lửa do tia lửa lạc hoặc tàn thuốc bị vứt bỏ. Băng tải dùng để vận chuyển muck có thể tích tụ nhiệt do cọ xát vào hoặc lên một vật nào đó và bốc cháy.

Tất cả các nguy cơ cháy tiềm ẩn này và nhiều nguy cơ khác phải được kỹ sư thi công đánh giá để giảm thiểu khả năng xảy ra cháy, hoặc giảm thiểu hư hại và thương tích tiềm tàng do cháy gây ra. Chỉ vật liệu chống cháy và dầu thủy lực chống cháy mới được phép sử dụng cho bất kỳ thiết bị hoặc vật liệu nào dưới lòng đất. Hệ thống chữa cháy phải được trang bị cho tất cả thiết bị dưới lòng đất, động cơ băng tải và kho chứa vật liệu.

Các băng tải đứng dùng để đưa muck ra ngoài phải được trang bị hệ thống phun nước dập cháy để xả một lượng nước lớn lên bất kỳ băng tải nào trong trường hợp xảy ra cháy. Các vấn đề về an toàn cháy nổ và an toàn tính mạng trong quá trình vận hành và bảo trì hầm đường bộ không thuộc phạm vi của sổ tay này.

Quan trọng không kém trong việc xử lý cháy hầm là cách bảo đảm an toàn tốt nhất cho công nhân dưới lòng đất. Điều này có thể được thực hiện theo nhiều cách. Các buồng cứu hộ, nơi công nhân có thể trú ẩn khi xảy ra cháy, được trang bị đầy đủ với nguồn không khí độc lập và lớp cách nhiệt, có thể được bố trí dọc theo hầm khi hầm được đào tiến lên. Quan trọng không kém là hầm có thể được thiết kế với các điểm tiếp cận trung gian, được trang bị đầy đủ để có thể đưa công nhân ra khỏi hầm khi hầm đã được đào vượt qua các vị trí này.

Kỹ sư thi công hầm cũng phải bảo đảm rằng các yêu cầu kỹ thuật của dự án quy định việc tuân thủ nghiêm ngặt mọi biện pháp và quy định an toàn ở cấp địa phương, bang và quốc gia. Kỹ sư cần nhấn mạnh với đơn vị thiết kế và chủ đầu tư rằng chi phí dành cho an toàn công nhân và an toàn công trường là khoản chi hoàn toàn xứng đáng, bởi chi phí do tai nạn cũng như việc thay thế các kết cấu bị hư hại hoặc phá hủy bởi hỏa hoạn là rất lớn.

14.6 CÁC YẾU TỐ VÀ THÀNH PHẦN CHI PHÍ

Có rất nhiều yếu tố chi phối chi phí liên quan đến thi công ngầm. Chúng có thể được nhóm thành các yếu tố vật lý, kinh tế và chính trị.

14.6.1 Chi phí vật lý

Yếu tố quan trọng nhất quyết định chi phí dự án là nền đất/đá mà hầm sẽ được đào qua. Nền đất/đá quyết định phương pháp và thiết bị được sử dụng để đào hầm, các cấu kiện chống đỡ cần thiết để bảo đảm mặt cắt đào duy trì ổn định và an toàn cho nhân sự thi công hầm, cũng như lớp vỏ hoàn thiện cần thiết để bảo đảm ổn định lâu dài cho công trình. Ngoài ra, nền đất/đá mà hầm đi qua sẽ chứa các lượng nước ngầm khác nhau, từ đó quyết định các yêu cầu về bơm thoát nước, chống thấm và chất lượng lớp vỏ nhằm bảo đảm môi trường hầm khô ráo.

Mục đích sử dụng của hầm cũng có ảnh hưởng đáng kể đến chi phí. Hầm đường bộ và đường sắt phải khô ráo để bảo đảm an toàn cho người tham gia giao thông, do đó kết cấu chống thấm nước là yêu cầu bắt buộc. Hầm đường bộ và đường sắt cũng bị hạn chế về độ dốc và độ cong tuyến, điều này cũng ảnh hưởng đến chi phí dự án. Các hầm phục vụ hạ tầng đường bộ và đường sắt phải có khả năng cung cấp lượng lớn không khí tươi dọc theo toàn bộ chiều dài hầm, đồng thời có khả năng loại bỏ khói và nhiệt phát sinh trong trường hợp cháy ở bất kỳ vị trí nào trong hầm. Các công trình thông gió lớn hoặc hệ thống quạt dọc tuyến là cần thiết để cấp không khí này và loại bỏ khói.

Trong các hầm đường sắt hoặc đường bộ, thường cần có các khu vực trú ẩn hoặc khu vực dừng nghỉ, cùng với các đường lên/xuống hoặc các kết nối đến hệ thống đường sắt hay đường bộ bên ngoài.

14.6.2 Chi phí kinh tế

Tất cả các hầm đều cần nhân lực, thiết bị, vật liệu được đưa vào kết cấu vật lý, vật liệu tiêu hao trong quá trình thi công hầm, cùng với bảo hiểm, bảo lãnh, văn phòng, xưởng và các yếu tố gián tiếp khác. Tất cả các yếu tố này đều ảnh hưởng đến chi phí dự án. Phần lớn nhất trong các chi phí này là chi phí lao động thực tế. Lao động bao gồm đội trực tiếp đào hầm, tức các đội trực tiếp hoặc đội tại heading; các đội hỗ trợ cung cấp mọi nhu cầu cho hầm, bảo trì thiết bị sử dụng trong quá trình đào hầm và cung cấp lối ra vào cho hoạt động thi công hầm; cùng với lực lượng giám sát cần thiết để bảo đảm tất cả các thành phần phối hợp với nhau theo đúng trình tự yêu cầu.

Vật liệu là một thành phần chi phí lớn khác trong hoạt động thi công hầm. Các vật liệu như xi măng, thép, dây đồng hiện nay đều có giá rất biến động do nhu cầu mạnh trên toàn thế giới. Hiện nay, sự leo thang giá của các vật liệu chủ chốt là một yếu tố chi phối chi phí đáng kể và thường được quy định trong điều kiện hợp đồng như một khoản chi phí riêng. Hầm cần khối lượng lớn cả vật liệu vĩnh cửu và vật liệu tiêu hao, được cung cấp liên tục.

Ngoài ra còn có chi phí thường xuyên để thải bỏ muck hoặc vật liệu đào phát sinh trong quá trình thi công hầm. Đôi khi muck có thể được nhà thầu hoặc chủ đầu tư bán đi để giúp giảm chi phí xây dựng hầm. Tuy nhiên, thị trường cho loại vật liệu này không được bảo đảm, và thường nhà thầu phải trả chi phí vận chuyển muck đi, đồng thời trả chi phí thải bỏ tại các bãi đổ được chấp thuận. Ngày càng nhiều quy định quản lý việc xử lý vật liệu đang làm tăng chi phí thi công hầm.

Bảo lãnh và bảo hiểm là các thành phần nhỏ hơn trong chi phí hầm, nhưng đang trở thành yếu tố chi phối chi phí do sự thẩm tra ngày càng chặt chẽ từ ngành bảo hiểm và bảo lãnh. Vì hầu hết chủ đầu tư đều yêu cầu cả bảo lãnh và bảo hiểm cho dự án theo luật và như các công cụ quản lý rủi ro, nên bất kỳ nhà thầu nào không đủ điều kiện được cấp bảo lãnh và bảo hiểm đều không thể tham gia đấu thầu dự án. Sau các cuộc tấn công khủng bố ngày 11 tháng 9 và một số vụ sụp đổ doanh nghiệp lớn, thị trường bảo lãnh và bảo hiểm đã siết chặt, và nhiều nhà cung cấp thực tế đã ngừng phát hành bảo lãnh cũng như một số loại bảo hiểm nhất định.

14.6.3 Chi phí chính trị

Các chi phí đáng kể có thể được đặt lên dự án bởi cộng đồng nơi hầm sẽ được đào qua, hoặc bởi các cơ quan chủ đầu tư thông qua các yêu cầu và hạn chế được đưa vào hồ sơ kỹ thuật. Hầm vốn đã là công trình tốn kém ngay cả khi không có các hạn chế này, nhưng khi phải nhượng bộ các nhóm khác nhau, chi phí có thể tăng vọt.

Các hầm xây dựng ở khu vực nông thôn thường ít gặp các chi phí chính trị kiểu này, trong khi các hầm đào qua khu vực đô thị có thể chịu chi phí đáng kể do các hạn chế này. Các hạn chế điển hình gồm yêu cầu sử dụng một số loại hình thi công nhất định để giảm thiểu ảnh hưởng đến cộng đồng, ví dụ đào một khoang ngầm thay vì đào từ mặt đất xuống, hoặc không bố trí giếng thi công tại một vị trí nhất định vì quá gần khu dân cư.

Các hạn chế về giờ làm việc thường được áp dụng khi hầm nằm trong khu vực đô thị. Thi công hầm là một chuỗi hoạt động có tính chu kỳ, trong đó một bước không thể bắt đầu cho đến khi bước trước đó hoàn thành. Khi bị hạn chế giờ làm việc, các bước vận hành không thể hoàn thành trong thời gian rút ngắn, nên công việc kéo dài hơn.

Trong một trường hợp, một cơ quan cho phép đào hầm 24 giờ mỗi ngày, vì đây là phương thức vận hành điển hình, nhưng lại giới hạn giờ làm việc trên mặt đất, nơi muck được đưa ra để chất lên xe tải vận chuyển đi. Để bù cho thời gian mặt đất bị hạn chế này, khoảng mở ngầm phải được làm lớn hơn để muck tạo ra trong khoảng thời gian không được làm việc trên mặt đất có thể được lưu trữ dưới lòng đất, chờ đến thời điểm trong ngày khi có thể đưa lên mặt đất và vận chuyển đi. Đây là chi phí chính trị của việc làm “người hàng xóm tốt”.

Chủ đầu tư cũng có thể làm tăng chi phí thi công ngầm bằng cách hạn chế những chi phí mà nhà thầu được phép thu hồi khi có thay đổi hoặc khiếu nại, và bằng cách ngăn nhà thầu thu hồi chi phí chậm trễ nếu chậm trễ do hành động hoặc sự không hành động của chủ đầu tư gây ra. Các điều khoản “không bồi thường thiệt hại do chậm trễ” này có thể khiến nhà thầu đưa các chi phí tiềm ẩn đó vào giá thầu, và cuối cùng chủ đầu tư vẫn phải trả cho chúng, dù chúng có thực sự phát sinh hay không.

14.7 TIẾN ĐỘ

Tầm quan trọng của việc xây dựng và sử dụng một tiến độ cùng dự toán chi phí thực tế cho tất cả các giai đoạn của dự án là điều không thể nhấn mạnh quá mức. Điều quan trọng là phải hiểu mối quan hệ giữa tất cả các hoạt động và chi phí trong dự án, cũng như nhu cầu và lợi ích của tất cả những bên bị ảnh hưởng bởi công tác lập kế hoạch, thiết kế, thi công, thử nghiệm và đưa công trình vào vận hành. Với sự hiểu biết này, dự án có thể được triển khai một cách có trật tự và dự đoán được, cuối cùng mang lại lợi ích cho tất cả mọi người.

Tiến độ là bản đồ chỉ dẫn cách dự án đi qua tất cả các bước cần thiết. Nên xây dựng một tiến độ tổng thể trong các giai đoạn đầu khi hình thành ý tưởng dự án. Ở giai đoạn sớm này, dự án có thể còn quá sơ khai để có thể đưa ra thời lượng thực tế, nhưng vẫn phải gán một khoảng thời gian cho từng thành phần, như lập kế hoạch, chọn vị trí, thủ tục môi trường, cấp phép, thu hồi hành lang/quyền sử dụng đất, thiết kế sơ bộ và thiết kế cuối cùng, đấu thầu, trao hợp đồng, thi công, thử nghiệm, khởi động vận hành và bất kỳ hoạt động hoặc giai đoạn nào quan trọng hoặc có chi phí đối với chủ đầu tư dự án.

Khi dự án phát triển và biết rõ hơn về phạm vi thực tế cũng như các hạn chế, tiến độ phải được đánh giá lại và cập nhật để phản ánh hiểu biết mới này. Việc xây dựng tiến độ nên là một quá trình sống, được sử dụng và điều chỉnh liên tục để mang lại lợi ích tối đa cho dự án.

Thời gian thực tế cần thiết để hoàn thành tất cả các khía cạnh của dự án cuối cùng phải được phản ánh trong tiến độ. Không hợp lý khi làm suy yếu công cụ này, tức tiến độ, hoặc làm sai lệch quy trình bằng cách đưa vào các hạn chế giả tạo hoặc không đúng, hay đặt các kỳ vọng phi thực tế vào tiến độ. Trên thực tế, những hạn chế và giả định sai như vậy luôn tạo ra vấn đề về sau trong dự án, thường dưới dạng chậm trễ, khiếu nại và chi phí cao. Sẽ là một trường hợp tích cực nếu chủ đầu tư có thể thực sự đưa một phần thời gian dự phòng vào tiến độ, nếu có thể, để có cách giảm nhẹ tác động của các sự kiện chưa biết có thể ảnh hưởng đến tiến độ dự án.

Tiến độ phi thực tế đôi khi có thể xuất phát từ các áp lực bên ngoài, chẳng hạn như mong muốn hoàn thành dự án kịp cho một sự kiện hoặc cuộc bầu cử sắp tới. Các áp lực bên ngoài này luôn cần được ghi nhận và xử lý theo từng trường hợp cụ thể. Chúng có thể gây rối loạn nghiêm trọng cho tiến độ, nhưng phải được xem xét một cách nghiêm túc.

Cần lưu ý rằng trong suốt vòng đời dự án, tiến độ sẽ chịu tác động của các áp lực bên ngoài này. Dù vậy, cách tốt nhất và duy nhất để bắt đầu một dự án là xây dựng một tiến độ và dự toán chi phí thực tế, được suy xét kỹ. Điều này sẽ giảm nguy cơ cơ quan chủ đầu tư phải bảo vệ một giả định chi phí quá thấp và một timeline không chính xác cần thiết để hoàn thành dự án. Cần nhớ rằng các con số về chi phí và tiến độ được công bố ban đầu cho công chúng chính là những con số mà sau này phải chấp nhận và bảo vệ trong suốt vòng đời dự án. Sẽ dễ dàng hơn nhiều nếu các chi phí và tiến độ này hợp lý, có thể bảo vệ được, và được hỗ trợ bởi kinh nghiệm chuyên môn cũng như các tiêu chuẩn ngành.

Có rất nhiều ví dụ về các dự án gặp khó khăn do các tuyên bố về chi phí thấp và tiến độ ngắn nhưng không bao giờ đạt được. Ngược lại, khi chi phí và tiến độ thực tế được xây dựng, cơ quan chủ đầu tư có thể quản lý dự án mà không phải liên tục bảo vệ các con số hoặc timeline. Việc có tiến độ và ngân sách thực tế tạo ra một tình huống “đôi bên cùng có lợi” cho cả cơ quan chủ đầu tư và nhà thầu, bằng cách loại bỏ hoặc ít nhất giảm thiểu các xung đột và sự đổ lỗi có thể xảy ra trong một dự án bị ép về thời gian và/hoặc tiền bạc.

Khi tiến độ về cách dự án được lập kế hoạch và xây dựng được phát triển, một thời biểu cho công việc cũng hình thành. Tiến độ chia công việc thành các hoạt động riêng biệt, mỗi hoạt động có một khoảng thời gian cần thiết để hoàn thành. Mỗi hoạt động được định lượng bằng các hạng mục công việc quan trọng, chẳng hạn như số feet tuyến tính của hầm hoặc số yard khối bê tông. Sau đó, năng suất thi công được áp dụng cho các hoạt động và khối lượng này. Các hoạt động riêng biệt này có thể được kết hợp thành các hoạt động rời rạc nhưng phụ thuộc lẫn nhau mà đơn vị thiết kế dự đoán công việc sẽ được thi công theo trình tự đó. Các trình tự này có thể tuyến tính hoặc chồng lấn; nhưng cuối cùng, chúng ta có một bản đồ chỉ dẫn của tất cả các thành phần dự án, cách chúng khớp với nhau và thời gian dự kiến của dự án.

Mỗi hoạt động riêng biệt này và toàn bộ dự án được dùng để tính toán chi phí thực hiện công việc. Trong các giai đoạn đầu của dự án, các chi phí này có thể dựa trên chi phí lịch sử của các dự án có quy mô tương tự, trong điều kiện địa chất tương tự và tại các vị trí tương tự. Các phép tính xấp xỉ này rất hữu ích để xây dựng chi phí tiềm năng cho công việc, nhưng các chi phí ban đầu này không được dùng để lập một dự toán thực tế.

Tiến độ lúc này trở thành bản đồ chỉ dẫn để xây dựng chi phí thực tế cho công việc. Kỹ sư thiết kế nên tuân theo các quy trình mà nhà thầu sử dụng khi họ lập dự toán để đấu thầu dự án. Thông thường, nhà thầu sẽ xây dựng một đội công nhân cho từng hoạt động trong tiến độ. Đội công nhân này được xác định dựa trên thực tiễn thi công tại khu vực, như các quy định về sức khỏe và an toàn, vị trí dự án, và nhân lực được xác định theo công việc thực tế cần hoàn thành, dựa trên các yêu cầu nhân lực địa phương.

Sau khi các đội công nhân được xác lập, nhà thầu sẽ xác định năng suất của đội để hoàn thành khối lượng công việc gắn với hoạt động đó. Điều này sẽ quyết định thời gian cần thiết để thực hiện công việc; hoặc nếu thời gian đã cố định, sẽ xác định cần bao nhiêu công nhân để thực hiện khối lượng công việc yêu cầu trong thời gian yêu cầu. Ngoài nhân công này, nhà thầu sẽ cộng thêm thiết bị cần thiết, vật liệu đưa vào công trình và vật liệu tiêu hao trong quá trình thực hiện công việc.

Phương pháp này được gọi là dự toán “bottom-up”, trong đó tất cả các thành phần được xác lập cho từng hoạt động công việc; sau đó tất cả các hoạt động này được cộng lại thành tổng chi phí trực tiếp của công việc. Vào chi phí trực tiếp này sẽ cộng thêm các chi phí gián tiếp, tức các chi phí không gắn với một hoạt động cụ thể nào nhưng cần thiết cho toàn bộ quá trình thi công dự án, như bảo hiểm, bảo lãnh, lao động không thuộc công đoàn và chi phí vận hành dự án cũng như văn phòng chính.

Bằng cách sử dụng dự toán bottom-up do một người lập dự toán có kinh nghiệm thi công hoặc nhà thầu chuẩn bị, dự toán của kỹ sư sẽ chính xác hơn và phản ánh tốt hơn chi phí thực sự của công việc. Đây chính là mục tiêu.

Vậy tại sao một tiến độ thực tế lại quan trọng? Có nhiều lý do. Tiến độ cung cấp cho chủ đầu tư kỳ vọng về thời điểm dự án sẽ hoàn thành và sẵn sàng đưa vào sử dụng. Tiến độ được dùng để phối hợp các giao diện với các hợp đồng xây dựng khác trong dự án hoặc bên ngoài dự án, các hợp đồng mua sắm thiết bị và các giao diện khác. Tiến độ cũng được dùng để xác định dòng tiền và các yêu cầu tài chính, chẳng hạn như phát hành trái phiếu.

Tiến độ được dùng làm cơ sở để xác định chi phí công việc. Nhân công chiếm gần 30% chi phí trong dự toán hầm, vì vậy việc có một bức tranh chính xác về khoảng thời gian nhân công sẽ được sử dụng cho dự án là rất quan trọng đối với tổng chi phí mà chủ đầu tư, nhà thầu và công chúng cuối cùng sẽ phải chi trả.

Có một lợi ích bổ sung khi sử dụng tiến độ thực tế làm cơ sở cho dự toán chi phí của kỹ sư. Sau khi hoàn thành, tiến độ và dự toán này có thể được dùng để xác định mức độ hợp lý của bất kỳ khiếu nại nào do nhà thầu đề xuất, dựa trên tiến độ của nhà thầu và so sánh với các chi phí cũng như ảnh hưởng tiến độ mà nhà thầu yêu cầu đối với các chậm trễ hoặc các tác động đến ngân sách của các công việc bổ sung do chủ đầu tư khởi xướng.

Có nhiều cấp độ dự toán chi phí khác nhau. Trong các giai đoạn đầu của một dự án hầm, thường có quyết định rằng đối với dự toán ở cấp ngân sách hoặc dự toán bậc độ lớn, dự toán bottom-up là không cần thiết hoặc chưa phù hợp vì mức độ xác định dự án chưa đủ rõ. Thay vào đó, một dự toán nhanh có thể dựa vào phương pháp đơn giá, chẳng hạn như chi phí trên mỗi inch-foot hầm trong điều kiện nền đất/đá tương tự. Tuy nhiên, một khi một con số phi thực tế được đưa ra, con số đó sẽ gắn với dự án và tạo ra các kỳ vọng phi thực tế trong suốt vòng đời dự án như đã thảo luận trước đó. Một người lập tiến độ và dự toán có kinh nghiệm thi công tham gia càng sớm thì các con số về tiến độ và chi phí càng tốt, ngay cả khi người lập dự toán phải đưa ra các giả định dựa trên các chi tiết thiết kế điển hình.

14.8 Tránh khiếu nại và giải quyết tranh chấp

Sự không chắc chắn và thay đổi về điều kiện hiện trường trong các dự án ngầm thường dẫn đến tranh chấp, lệnh thay đổi và khiếu nại. Chủ đầu tư thường có nhiều năm để lập kế hoạch dự án, thực hiện khảo sát địa kỹ thuật cần thiết để hiểu nền đất/đá mà hầm sẽ được xây dựng qua, và xử lý các vấn đề về quy định pháp lý cũng như các bên thứ ba liên quan. Nhà thầu tham gia kinh doanh để tạo lợi nhuận. Họ thường không có ý kiến đầu vào đối với kế hoạch, hồ sơ kỹ thuật, tiến độ hoặc hợp đồng của dự án, nhưng phải chấp nhận chúng như đã được đưa ra; và chỉ trong vài tháng, họ phải đưa ra chi phí để thực hiện công việc, đồng thời cạnh tranh với tất cả các nhà thầu khác đang đấu thầu công việc đó. Các dự án ngầm tốn kém, có tính tuyến tính và theo trình tự, nên bất kỳ chậm trễ nào của dự án cũng dẫn đến chi phí bổ sung mà nhà thầu sẽ tìm cách thu hồi từ chủ đầu tư.

Nhận thức được bản chất không chắc chắn của thi công ngầm và nhu cầu làm cho hợp đồng công bằng hơn, chính phủ liên bang đã bắt buộc sử dụng điều khoản về điều kiện hiện trường khác biệt trong các dự án ngầm. Về bản chất, điều khoản này quy định rằng nếu điều kiện nền đất/đá khác với những gì đã được dự đoán, hoặc khác với những gì có thể được dự kiến hợp lý trong công việc tương tự, thì chủ đầu tư sẽ công nhận đây là chi phí bổ sung và nhà thầu sẽ được phát hành một lệnh thay đổi để bù đắp một phần chi phí và tiến độ phát sinh thêm này.

Phương án thay thế là nhà thầu đưa vào giá thầu một khoản dự phòng để bù cho chi phí tiềm tàng nếu xảy ra sự kiện chưa biết hoặc bất thường. Nếu nhà thầu làm như vậy mà sự kiện không xảy ra, thì chủ đầu tư vẫn phải trả cho sự không chắc chắn này. Lựa chọn khác của nhà thầu là không đưa bất kỳ chi phí nào cho các khả năng phát sinh này, nhưng sau đó sẽ kiện chủ đầu tư để thu hồi chi phí bổ sung nếu rủi ro xảy ra.

Làm thế nào để tránh khiếu nại? Một cách là đưa điều khoản về điều kiện thay đổi vào hợp đồng. Đây là một dấu hiệu cho thấy chủ đầu tư sẵn sàng chia sẻ rủi ro trong dự án. Rủi ro nên được giao cho bên trong hợp đồng có vị thế tốt nhất để kiểm soát rủi ro đó. Ngày càng nhiều chủ đầu tư nhận ra rằng họ sở hữu rủi ro của công trình ngầm.

Một dấu hiệu khác về lập trường chia sẻ rủi ro của chủ đầu tư đối với nhà thầu tham gia đấu thầu là cách hợp đồng được diễn đạt trong các vấn đề như tác động về thời gian do chậm trễ gây ra bởi chủ đầu tư, các cơ quan bên ngoài hoặc bên thứ ba. Các hợp đồng có các điều khoản “Không bồi thường thiệt hại do chậm trễ” cho nhà thầu thấy rằng chủ đầu tư không sẵn sàng chia sẻ rủi ro, mà đang chủ động tìm cách chuyển cho nhà thầu tất cả các rủi ro mà họ không bị pháp luật yêu cầu phải giữ lại.

14.8.1 Giải quyết tranh chấp

Vì tranh chấp là điều khó tránh khỏi trong thi công ngầm, vậy nên xử lý chúng như thế nào? Những người thực hành thi công ngầm gặp các vấn đề tương tự đã cùng nhau làm việc và vào năm 1974 đã ban hành một sổ tay có tên “Các thông lệ hợp đồng tốt hơn cho thi công ngầm”. Ấn phẩm này gồm 14 khuyến nghị nhằm cải thiện cách quản lý các dự án ngầm. Một trong các khuyến nghị là sử dụng Ban xem xét tranh chấp (DRB) và sử dụng các tài liệu hồ sơ dự thầu escrow.

Ban xem xét tranh chấp thường là một nhóm gồm ba chuyên gia ngầm có kinh nghiệm trong thiết kế và thi công các dự án ngầm, được cả chủ đầu tư và nhà thầu cùng lựa chọn. Nhóm này họp định kỳ để làm quen với dự án, tiến độ và các vấn đề của dự án, đồng thời đưa ra ý kiến về ai đúng, ai sai trong bất kỳ tranh chấp nào phát sinh trên dự án mà các bên trong hợp đồng không thể tự giải quyết. “Ba người thông thái” này, như đôi khi họ được gọi, phải khách quan và có uy tín trong ngành công trình ngầm để các quyết định của họ được chấp nhận.

Trong bất kỳ tranh chấp nào mà DRB được yêu cầu xem xét, cả hai bên đều được phép trình bày lập trường của mình và phản biện lập trường của bên kia. DRB được phép đặt câu hỏi và đánh giá “chứng cứ” do cả hai bên cung cấp. Thông thường, DRB sẽ ban hành một quyết định bằng văn bản, sau đó quyết định này được dùng làm cơ sở để giải quyết tranh chấp. Một lợi ích phụ của việc sử dụng DRB là nhà thầu thường sẽ cố gắng đạt được thỏa thuận với chủ đầu tư thay vì đưa vụ việc lên DRB; và trên thực tế, sự hiện diện của DRB sẽ ngăn nhà thầu trình các vấn đề thiếu cơ sở hoặc đáng ngờ lên DRB để tránh bị mất uy tín trước các đồng nghiệp.

Tài liệu hồ sơ dự thầu escrow là một khuyến nghị khác trong ấn phẩm Các thông lệ hợp đồng tốt hơn. Chủ đầu tư sẽ yêu cầu tất cả nhà thầu dự thầu nộp cùng hồ sơ dự thầu, hoặc yêu cầu 3 nhà thầu có giá thấp nhất nộp trong vòng vài ngày sau khi nộp hồ sơ dự thầu, tất cả tài liệu, báo giá và các thông tin khác mà nhà thầu đã sử dụng để xây dựng giá dự thầu. Các tài liệu này thường phải theo định dạng tối thiểu và được niêm phong. Sau đó, chủ đầu tư và nhà thầu có giá thấp sẽ mở các tài liệu niêm phong để bảo đảm có đầy đủ thông tin yêu cầu; nếu thiếu thì bổ sung thông tin. Bộ tài liệu hoàn chỉnh sau đó được niêm phong lại và lưu giữ bởi một đơn vị độc lập.

Các tài liệu này sẽ được sử dụng nếu có tranh chấp và có thể được mở với sự hiện diện của cả chủ đầu tư và nhà thầu, nhằm xác định những gì đã và chưa được nhà thầu đưa vào chi phí tại thời điểm dự thầu. Sau khi dự án hoàn thành, tài liệu hồ sơ dự thầu escrow được trả lại cho nhà thầu.

Có các phương pháp giải quyết tranh chấp khác được sử dụng để hỗ trợ xử lý các vấn đề phát sinh trong dự án ngầm, chẳng hạn như trọng tài và hòa giải.

14.9 QUẢN LÝ RỦI RO

Theo bản chất của nó, rủi ro đôi khi khó định nghĩa, và những rủi ro nặng nề nhất là những rủi ro không được đơn vị thiết kế, nhà thầu, chủ đầu tư hoặc bất kỳ bên nào khác dự đoán trước. Một quy trình quản lý rủi ro được tổ chức tốt sẽ dự đoán, trong phạm vi có thể, các rủi ro tiềm tàng, đánh giá xác suất và tác động của chúng, đồng thời lập kế hoạch xử lý rủi ro ở mức cần thiết để giảm rủi ro cho dự án qua mọi giai đoạn, từ hình thành ý tưởng đến hoàn thành. Chủ đầu tư dự án nếu không sử dụng quản lý rủi ro thường không kiểm soát được chi phí, tiến độ, chất lượng và an toàn của công việc.

Nguồn gốc rủi ro trong thi công hầm và công trình ngầm thường xuất phát từ các chướng ngại không dự đoán trước, có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo; điều kiện đất và nước ngầm khác với dự kiến; ứng xử của nền đất/đá khác với thông thường; và việc diễn giải sai điều kiện nền đất/đá dẫn đến lựa chọn phương pháp hoặc thiết bị thi công không phù hợp.

Việc phân tích hồ sơ lịch sử, ảnh và bản đồ, cùng với một kế hoạch khảo sát địa kỹ thuật toàn diện và các công tác thăm dò khác, giúp xác định điều kiện nền đất/đá dọc theo tuyến hầm và vị trí của các kết cấu hoặc đặc điểm bị bỏ hoang, hiện hữu dọc tuyến hầm, từ đó giảm rủi ro. Các rủi ro hành chính, ví dụ công trường không sẵn có vì các lý do bên ngoài, cũng quan trọng cần được loại bỏ. Rủi ro giao diện giữa các hợp đồng liền kề, bao gồm các vấn đề như khả năng bàn giao công trường hoặc công trình muộn bởi một nhà thầu để nhà thầu khác sử dụng, là một dạng rủi ro khác có thể làm trật tiến độ thi công.

Các biện pháp giảm thiểu rủi ro cơ bản trong dự án hầm bao gồm thiết kế các đặc điểm giúp giảm hoặc loại bỏ rủi ro đã nhận diện; lựa chọn tuyến hầm sao cho, nếu có thể, tránh được điều kiện nền đất/đá bất lợi hoặc tránh các kết cấu nhạy cảm với chuyển vị nền; quy định các yêu cầu tối thiểu đối với phương pháp đào hầm và thi công giếng đứng; đồng thời áp dụng quan trắc và kiểm soát trong thi công để nhận diện các xu hướng bất lợi và cảnh báo các rủi ro sắp xảy ra.

Đánh giá rủi ro, phân tích rủi ro và quản lý rủi ro là cần thiết để bảo đảm dự án được giữ đúng tiến độ và trong phạm vi ngân sách, đồng thời giúp áp dụng khoản dự phòng dự án chính xác hơn. Một quy trình quản lý rủi ro toàn diện bao gồm việc sử dụng các hội thảo rủi ro, xây dựng một sổ đăng ký rủi ro có thể hành động, phân tích rủi ro và phát triển các kế hoạch quản lý rủi ro cũng như kế hoạch hành động. Điều quan trọng là nhận diện sớm và trao đổi rõ ràng về các yếu tố rủi ro tiềm tàng có thể tạo ra chậm trễ và điểm nghẽn, sau đó chủ động quản lý các mối đe dọa đối với việc tuân thủ chi phí và tiến độ, đồng thời nhận diện các cơ hội cải thiện như thể hiện trong Hình 14-7.

Thông thường, quản lý rủi ro bắt đầu bằng việc chủ đầu tư và kỹ sư thiết kế tổ chức một hội thảo rủi ro, trong đó tất cả người tham gia được khuyến khích ghi lại mọi sự kiện có thể xảy ra đối với dự án và có thể ảnh hưởng đến chi phí, tiến độ, chất lượng, khả năng thực hiện và/hoặc an toàn của dự án. Ngoài ra, những người tham gia cần cố gắng xác định mức chịu đựng rủi ro của chủ đầu tư. Điều gì là đáng kể, có thể chịu đựng được hoặc không thể chịu đựng được đối với chủ đầu tư cho từng yếu tố chi phối chính của dự án?

Các mức chịu đựng rủi ro của chủ đầu tư phải được phân loại theo một thang nào đó để có thể so sánh và cân nhắc với các yếu tố chi phối chi phí. Về tiến độ, chậm 1 ngày có chấp nhận được không? Một tuần hay một tháng có thể chịu được không? Vài tháng có không thể chấp nhận được không? Tương tự với chi phí, tùy theo quy mô dự án, 5 triệu USD có thể chịu được không? 50 triệu USD có không thể chịu được không? Cần phát triển một thang hoặc ma trận như Hình 14-8 để xếp hạng hệ quả rủi ro từ không đáng kể đến không thể chấp nhận, từ đó có thể quyết định rủi ro nào bỏ qua, rủi ro nào theo dõi và rủi ro nào cần xử lý để loại bỏ. Các ma trận này có thể là 3×3, 5×5 hoặc thậm chí 10×10. Ma trận càng có nhiều hạng mục thì càng cần nhiều nỗ lực để quản lý phần kỹ thuật này của quy trình quản lý rủi ro.

Sổ đăng ký rủi ro được sử dụng như một cách để phân loại các sự kiện có thể xảy ra trong dự án, cùng với xác suất và hậu quả nếu chúng xảy ra. Ngoài ra, đây cũng là công cụ để so sánh các rủi ro, phân loại và lựa chọn các biện pháp giảm thiểu do nhóm dự án đề xuất, nhằm giảm xác suất xảy ra sự kiện hoặc giảm nhẹ hậu quả nếu sự kiện xảy ra. Sổ đăng ký cũng cho phép dự án theo dõi tất cả các nỗ lực giảm thiểu và các rủi ro còn lại. Việc nhận biết các rủi ro còn lại này cho phép chủ đầu tư quyết định cách xử lý chúng. Rủi ro còn lại có thể được chủ đầu tư chấp nhận, chuyển giao cho nhà thầu, chuyển cho các công ty bảo hiểm hoặc bảo lãnh, hoặc có thể trở thành đối tượng để áp dụng thêm các biện pháp giảm thiểu.

Sau khi các sự kiện này được phân loại, những người tham gia hội thảo sẽ được yêu cầu xác định xác suất mà các sự kiện đó thực sự xảy ra; và nếu xảy ra, hậu quả hoặc tác động của chúng đến chi phí, tiến độ, chất lượng, tính khả thi và an toàn của dự án sẽ như thế nào. Rủi ro thực chất là khả năng một sự kiện xảy ra nhân với các hậu quả phát sinh nếu sự kiện đó xảy ra.

Quy trình quản lý rủi ro là cơ sở cho việc phát triển thiết kế, lập dự toán chi phí chính xác và xây dựng tiến độ thi công có độ tin cậy cao. Các kế hoạch quản lý rủi ro và hành động được xây dựng dựa trên mức độ phơi nhiễm rủi ro còn lại sau khi đã đạt được mức giảm rủi ro dự kiến. Chi phí sau đó có thể được quy cho việc giảm thiểu các rủi ro này. Tuy nhiên, quy trình này không dừng lại ở đó. Trong từng giai đoạn của dự án, các rủi ro đã được nhận diện cần tiếp tục được đánh giá thêm về mức độ phơi nhiễm rủi ro cuối cùng liên quan đến bất định tiến độ, giá trị tiền tệ, xác suất và chi phí giảm thiểu. Hình 14-9 minh họa quy trình quản lý rủi ro xuyên suốt các giai đoạn của một chu trình dự án.

Trong các dự án phức tạp, các công nghệ hỗ trợ thiết kế như thiết kế và thi công ảo (VDC), kết hợp với phần mềm quản lý rủi ro và phân tích rủi ro, mang lại giá trị gia tăng trong việc quản lý rủi ro ở giai đoạn thiết kế và trong quá trình thi công. Bằng cách sử dụng thiết kế và thi công ảo cùng các mô hình phân tích rủi ro, các nhà quản lý dự án có thể hình dung tác động của rủi ro chưa được giảm thiểu đối với dự án, thực hiện kiểm tra xung đột và phát hiện va chạm để giảm thiểu rủi ro và kiểm soát tình trạng vượt tiến độ. Các nhà quản lý dự án có thể nhìn thấy hoặc trải nghiệm dự án theo cách trực quan, nhất quán và tương tác cao; đồng thời từng nhóm có thể đi sâu hơn vào cơ sở dữ liệu mô hình hóa để đánh giá các hạng mục, phương án, lớp công việc và giai đoạn thi công cụ thể của bất kỳ gói thầu nào hoặc tổ hợp các gói thầu, nhằm hỗ trợ việc ra quyết định quan trọng và giảm thiểu rủi ro. Bằng cách kết hợp các thuộc tính của VDC và phân tích rủi ro, dự án có thể tránh được các lỗi thiết kế và lỗi thi công gây tốn kém trước khi chúng xảy ra, đồng thời cải thiện trao đổi thông tin và phối hợp trong quá trình thi công. Cách tiếp cận quản lý rủi ro có tính cộng tác giữa phân tích rủi ro và VDC giúp loại bỏ yếu tố phỏng đoán trong dự án.

Sau khi các công trình ngầm đã được hoàn thành, một số người có thể cho rằng phần lớn rủi ro đã được khắc phục và công trình sẽ vận hành trong suốt tuổi thọ dự kiến như đã lập kế hoạch. Điều này chỉ đúng nếu một số rủi ro vận hành nhất định được giảm thiểu. Trên thực tế, việc xem xét dài hạn các rủi ro vận hành đối với hầm sẽ thiết lập một số tiêu chí thiết kế cho công trình.

Hỗ trợ duy trì trang:

Tôi xây dựng trang này để chia sẻ các tài liệu kỹ thuật cốt lõi trong thiết kế hạ tầng giao thông.

Nếu bạn thấy nội dung hữu ích và muốn góp phần duy trì trang hoạt động bền vững, tôi rất trân trọng mọi sự ủng hộ.

Qua USD (Buy Me a Coffee)

BIDV • STK: 3101226659 • HOANG HAI HA