CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐẶT CỤM TÀ VẸT ĐƯỜNG SẮT Nhu cầu cơ giới hóa lắp đặt tà vẹt đường sắt là vấn đề cấp thiết hiện nay của ngành đường sắt Việt Nam. Từ những đặc điểm của các công nghệ lắp đặt kết cấu tầng trên đường sắt hiện có trên thế giới và đặc thù xây dựng đường sắt ở trong nước, luận án nghiên cứu xác định dạng máy lắp đặt tà vẹt phù hợp với thực tế Việt Nam. Với mục đích đưa máy lắp đặt tà vẹt áp dụng hiệu quả phục vụ xây dựng đường sắt Việt Nam, việc đánh giá công năng của máy là rất quan trọng. Từ đó cho thấy những ưu nhược điểm của máy thể hiện thông qua các thông số kỹ thuật kinh tế.
Để có phương pháp khoa học giải quyết vấn đề, tác giả luận án nghiên cứu những thành tựu và tồn tại của các công trình khoa học liên quan đến đề tài luận án, theo đó xác định những nội dung cần đi sâu nghiên cứu của luận án. Nhu cầu cơ giới hóa lắp đặt kết cấu tầng trên đường sắt Việt Nam và các yếu tố ảnh hưởng. Phương hướng phát triển mạng lưới ĐSVN Đường sắt là phương tiện vận tải có năng lực chuyên chở rất lớn, mỗi chuyến tàu có sức vận tải đến vài ngàn tấn. Đường sắt Việt Nam hiện có một số đặc điểm sau: Theo số liệu thống kê [51], mạng lưới đường sắt quốc gia có tổng chiều dài 3.146,6 km, đường chính tuyến 2.632 km gồm 3 loại khổ đường: 1000mm chiếm 85%, khổ đường 1435mm chiếm 6%, đường lồng (1435mm&1000mm) chiếm 9%, được phân bổ theo 7 trục chính gồm: Bảng 1-1.
Chiều dài các tuyến đường sắt chính hiện có của Đường Sắt Việt Nam. Chiều TT Các tuyến chính dài (Km) 1 Hà Nội –TP Hồ Chí Minh 1.726 2 Gia Lâm – Hải Phòng 96,6 3 Yên Viên – Lào Cai 285 4 Hà Nội - Đồng Đăng 163,7 5 Đông Anh – Quán Triều 55 6 Kép – Lưu Xá 55,6 7 Kép – Hạ Long 105,6 Hình 1-1. Mạng lưới đường sắt Việt Nam -Ở phía Bắc, mạng đường sắt hiện có đã phân bổ đều trên ba hành lang chính: phía Đông, phía Bắc và phía Đông bắc và đã có thêm các tuyến Kép – Hạ Long, Đông Anh – Quán Triều, Kép – Lưu Xá. Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 6 -Ở phía Nam, các tuyến TP.Hồ Chí Minh – Mỹ Tho và TP.Hồ Chí Minh – Lộc Ninh, Tháp Chàm – Đà Lạt nằm trong kế hoạch được khôi phục.
-Tuyến Thống Nhất hiện khai thác với hiệu quả chưa cao so với nhu cầu vận tải của xã hội. Kết cấu hạ tầng đường sắt nhìn chung là cũ và lạc hậu, sử dụng nhiều loại ray trên tuyến (P43, P50). Tà vẹt nhiều chủng loại, hiện nay ĐSVN đang chuyển sang sử dụng tà vẹt bê tông dự ứng lực liền khối dùng phụ kiện đàn hồi. Mục tiêu quy hoạch phát triển ngành giao thông với các dự án xây mới đường sắt được thể hiện khái quát trong các Bảng 1-2 và Bảng 1-3, [46], [47]: Bảng 1-2.
Danh mục các dự án đường sắt đã được phê duyệt Chiều Vốn đầu tư TT Dự án đường sắt Khổ đường dài (tỷVND) (km) 1 Tuyến Lào Cai-Hà Nội-Hải Phòng 1435 mm; đường đôi 381 91.200 2 Đường sắt vào cảng Hải Phòng 1435 mm; đường đôi 57 15.000 3 Tuyến vào mỏ Thạch Khê (Hà Tĩnh) 1435 mm; đường đơn 60 3.360 4 Tuyến Vũng Áng – Mụ Giạ 1000 mm; đường đơn 119 7.600 5 Tuyến Đông Hà – Lao Bảo 1000 mm; đường đơn 114 4.560 6 Tuyến Dĩ An- Lộc Ninh 1000 mm; đường đơn 128 8.600 7 Tuyến Trảng Bom – Hòa Hưng 1435 mm; 49 11.Hồ Chí Minh – Cần Thơ 1435 mm; đường đôi 150 28.800 9 Tuyến Trảng Bàng-Tân Thới Hiệp 1435 mm; đường đôi 33 7.020 Như vậy có thể thấy, tổng chiều dài đường sắt sẽ được xây mới theo kế hoạch là 1091km, với nhu cầu vốn đầu tư khoảng: 178. Ngoài ra còn có các dự án đã được qui hoạch và đang chờ nguồn vốn: Bảng 1-3. Danh mục các dự án xây dựng giai đoạn 2020- 2030 TT Tuyến đường sắt Chiều dài tuyến Khổ đường (km) (mm) 1 Tuy Hòa - Buôn Ma Thuột 169 1435 2 Đắc Nông - Bình Thuận 121 1435 3 Đà Nẵng - Kon Tum - Đắc Lắc - Bình Phước 550 1435 4 Nam Định-Thái Bình-Hải Phòng-Quảng Ninh 120 1435 5 Lạng Sơn - Quảng Ninh (Mũi Chùa) 95 1435 6 Hạ Long - Móng Cái 150 1435 Tổng cộng: 1205 Theo phương hướng phát triển đường sắt Việt Nam nêu trên cho thấy việc xây dựng mới, nâng cấp, cải tạo đường sắt là công việc cấp thiết. Đây là công việc có khối lượng rất lớn, yêu cầu phải thực hiện nhanh chóng, chất lượng, hiệu quả để tạo tiền đề Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 7 cho các công việc khác trong tiến trình xây dựng phát triển đường sắt.
Điều này chỉ có thể thực hiện tốt, có hiệu quả khi làm tốt công tác áp dụng cơ giới hoá xây dựng đường sắt. Nhu cầu cấp thiết công tác cơ giới hóa xây dựng đường sắt ở Việt Nam. Trên tuyến đường sắt quốc gia, ngành đường sắt ưu tiên sử dụng loại kiến trúc tầng trên dùng ray P50 có khe nối liên kết phụ kiện đàn hồi với tà vẹt bê tông cốt thép dự ứng lực đặt trên lớp đá ballast. Theo quy định của Bộ GTVT, kết cấu tầng trên đường sắt Việt Nam hiện tại và trong tương lai có đặc điểm cơ bản là: - Về lớp đệm đường (lớp ba lát): Sử dụng đá dăm 2,5 x 5 cm; Chiều dày lớp đá chính tuyến 35cm, đường ga 30 cm.
- Về tà vẹt: sử dụng tà vẹt BTDƯL cho khổ đường 1000mm, 1435mm và đường lồng, liên kết phụ kiện đàn hồi theo tiêu chuẩn Châu Âu. Qui cách đặt tà vẹt: Trên đường thẳng và đường cong R > 600m lắp 1600 thanh/km; trên đường cong R ≤ 600m lắp 1760 thanh/km, khu vực lát tấm đan đặt 2000 thanh/km. Quy cách kỹ thuật của tà vẹt bê tông cốt thép dự ứng lực tiêu chuẩn được thể hiện trên các Hình 1-2 và Hình 1-3: 174 196 220 150 1260 270 1800 2400-2500 Hình 1-2. Tà vẹt khổ 1435 mm đường đơn Hình 1-3.
Tà vẹt BTCTDƯL đường lồng + Khối lượng của một tà vẹt: 306 kg. + Khối lượng của một tà vẹt: 310 kg; + Kích thước của tà vẹt: + Kích thước của tà vẹt: L x B x H = 2500 x 270 x 174 mm. Để đảm bảo chất lượng thi công KCTT đường sắt, cần sử dụng nhiều loại máy và thiết bị, gồm các nhóm máy đặt tà vẹt, đặt ray, rải ba lát, hàn ray, đầm ballast và chỉnh đường, kiểm tra đo đạc, máy vận chuyển và xếp dỡ nghiệp vụ đường sắt. - Về phương thức hoạt động có các loại: Máy thuộc nhóm nặng là những máy khi hoạt động chiếm cứ cả khu gian khi có tàu chạy qua phải đưa máy về ga có đường tránh (ví dụ máy chèn đá 08-8GS); máy nhóm nhẹ chỉ chiếm đường "tranh thủ", khi có tàu chạy sẽ tháo dỡ hoặc dịch chỗ ra bên đường (ví dụ như: máy kích ray, máy chèn đá mini XYD - 2 và các thiết bị cỡ nhỏ xiết chặt đai ốc.
Khi áp dụng cơ giới hoá xây dựng đường sắt ở mức độ khác nhau sẽ mang lại những lợi ích khác nhau và được thể hiện trong Bảng 1-4, [2]: Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 8 Bảng 1-4. Đánh giá mức độ cơ giới xây dựng đường sắt Việt Nam hiện nay Mức độ cơ giới hoá xây dựng đường sắt Chỉ tiêu so sánh CGH tất cả TT CGH một CGH 1 số Thủ công các công phần công đoạn đoạn 1 Tỷ lệ cơ giới hoá % 0% 10-20% 30-50% Gần 100% công việc 2 Tương đối Tốc độ thi công Rất chậm Chậm Rất nhanh nhanh 3 Tương đối Chất lượng công trình Thấp Còn thấp Cao cao 4 Năng lực phục vụ - Tải trọng đoàn tàu Thấp Còn thấp Khá cao Lớn - Tốc độ đoàn tàu 50km/h 80km/h 120km/h tới 150km/h 5 Tuổi thọ công trình Thấp Không cao Khá cao Cao 6 Chi phí trung tu Lớn Khá lớn (-) bảo dưỡng (-) 7 Vốn đầu tư cho (0) Không cao Cao Rất cao CGH xây dựng 8 Hiệu quả khai thác Thấp Không cao (-) (-) 9 Còn hạn Mức độ phục vụ xã hội Hạn chế Tương đối tốt Tốt chế 10 Giảm sức lao động Nặng nhọc Một phần Nhiều Tối đa công nhân 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới việc áp dụng công nghệ thi công cơ giới xây dựng đường sắt Việt Nam Thực tế của ngành ĐSVN trong công tác xây dựng đường sắt hiện nay cho thấy những ảnh hưởng chính đến công tác cơ giới hóa xây dựng KCTT đường sắt ở Việt Nam có nhiều yếu tố ảnh hưởng theo hướng bất lợi, có thể khái quát trên Hình 1-4, [2]: Hình 1-4. Các yếu tố ảnh hưởng đến công tác cơ giới hóa xây dựng đường sắt Các yếu tố ảnh hưởng đến công tác cơ giới hóa xây dựng đường sắt đối với các đơn vị xây dựng đường sắt cũng như với ngành đường sắt nói chung là rất phức tạp. Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 9 Mức độ quan trọng của các yếu tố ảnh hưởng có thể xếp theo thứ tự tương đối (từ nhiều đến ít) bắt đầu là (1) tiếp đến là (2), (3), (4), (5), (6).
Việc xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến việc áp dụng công nghệ cơ giới xây dựng Đường sắt Việt Nam cần xuất phát từ thực tế của ngành đường sắt theo thời kỳ lịch sử trong mối quan hệ tổng thể với các điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội và con người một cách khách quan và logíc. Có thể khái quát các điều kiện này như sau: -Về điều kiện địa hình tự nhiên: Đường sắt Việt nam phải vượt qua nhiều địa hình phức tạp, điều kiện thi công khó khăn như nhiều sông ngòi, đèo dốc, hầm núi, vòng cua bán kính nhỏ, ví dụ như tuyến Hà Nội - Lào Cai có 39% chiều dài toàn tuyến có R < 300m, nhiều đoạn dốc tới 12‰. Đặc điểm địa hình như vậy sẽ ảnh hưởng rất lớn đến công nghệ xây dựng và cơ giới hoá xây dựng Đường sắt. Trên tuyến đường sắt Việt Nam có rất nhiều các cầu, hầm đường sắt giao nhau với đường dân sinh và mương cống thủy lợi.
Mặt bằng thi công dọc theo tuyến chính khó mở rộng do khó khăn trong công tác đền bù giải phóng mặt bằng. Đây cũng chính là những nguyên nhân cản trở việc áp dụng các công nghệ thi công cơ giới đường sắt với các thiết bị đồng bộ, quy mô lớn.