Một số vấn đề liên quan đến việc lựa chọn tuyến khi thiết kế đường ô tô xây dựng mới qua vùng đồi núi theo hướng tiếp cận mới

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết bước đầu phân tích những yếu tố ảnh hưởng chính, đề xuất cơ sở khoa học theo hướng tiếp cận mới - kết hợp trí tuệ nhân tạo trong lựa chọn hướng tuyến tối ưu, trong thiết kế giải pháp công trình phù hợp, nhằm giảm thiểu nguy cơ sụt trượt bờ dốc nền đào trong xây dựng đường giao thông qua vùng đồi núi.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Một số vấn đề liên quan đến việc lựa chọn tuyến khi thiết kế đường ô tô xây dựng mới qua vùng đồi núi theo hướng tiếp cận mới

. 77 MỘT SỐ VẤN Ề LIÊN QUAN ẾN VIỆC LỰA CHỌN TUYẾN HI THIẾT Ế ƢỜNG Ô TÔ XÂY DỰNG MỚI QUA VÙNG ỒI NÚI THEO HƢỚNG TIẾP CẬN MỚI Nguyễn ứ ả 1,*, Nguyễn ứ Mạnh2, Phạ Th i B nh1 1 Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải; 2Trường Đại học Giao thông Vận tải *Tác giả chịu trách nhiệm: damnd@utt.edu.vn Tó tắt Trong những năm gần đ y, nhiều tuyến gi o thông đ ờng bộ, đ ờng ô tô cao tốc qui mô lớn qua khu v c đồi n i đ ợc đầu t x y d ng mới Trong khi đ , các ti u chuẩn kỹ thu t hiện hành liên quan những yêu cầu kỹ thu t về khảo sát, thiết kế đ ờng ô tô nh : TCCS 3 : /TC BVN, TCVN 5729:2012, TCVN 4054: 5 h y TCVN 3346: ch đề c p nhiều việc cần thiết đánh giá, ph n t ch nguy cơ sụt tr ợt một cách toàn diện, trên bình diện khu v c, làm cơ sở quyết định l a chọn h ớng tuyến sẽ xây d ng. Cùng với những tồn tại này, việc u ti n đào đất qui mô lớn và ít coi trọng công tác phòng tránh h y ngăn ngừa sụt tr ợt nhằm giảm chi ph đầu t n đầu, là lý do quan trọng phát sinh hiện t ợng sụt tr ợt xảy ra phổ biến, phức tạp và rất đ dạng ngay khi thi công trên nhiều tuyến đ ờng ô tô mới xây d ng gần đ y nh Nội Bài - Lào Cai, Hạ Long - V n ồn, L Sơn - Túy Loan, Cam Lộ - L Sơn, V n ồn - Móng Cái, Bắc Giang - Lạng Sơn h y nhiều tuyến Quốc lộ phần tránh thị trấn, thị xã, tỉnh lộ… Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, th c trạng sụt tr ợt bờ dốc nền đào tr n các tuyến đ ờng mới xây d ng, ài áo ớc đầu phân tích những yếu tố ảnh h ởng ch nh, đề xuất cơ sở khoa học theo h ớng tiếp c n mới - kết hợp trí tuệ nhân tạo trong l a chọn h ớng tuyến tối u, trong thiết kế giải pháp công trình phù hợp, nhằm giảm thiểu nguy cơ sụt tr ợt bờ dốc nền đào trong x y d ng đ ờng gi o thông qu v ng đồi núi. Từ khóa: tuyến ường xây dựng mới; sụt trượt; nền ường ào; vùng ồi núi. 1. Mở đầu Phát triển cơ sở hạ tầng gi o thông đ ờng bộ, đ c biệt là hệ thống đ ờng ô tô cao tốc và các tuyến đ ờng kết nối là một trong những u ti n trọng t m để phát triển kinh tế của Việt Nam trong những năm gần đ y Theo đ , nhiều tuyến đ ờng nâng cấp, đ ờng kết nối, đ ờng cao tốc qui mô lớn qua khu v c đồi n i đ ợc đầu t x y d ng mới đã đ ng v i trò qu n trọng trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội liên vùng. Khi tuyến đ ờng cắt qua khu v c đồi n i c địa hình cao, dốc và chia cắt, đ c điểm địa chất và địa chất thủy văn phức tạp, điều kiện thủy văn khu v c đ dạng, sẽ kèm theo đ là khối l ợng đào, đắp có thể sẽ rất lớn và là một thách thức không nhỏ khi việc l a chọn ph ơng án tuyến và giải pháp thiết kế không hợp lý. iều đ sẽ tiềm ẩn nhiều rủi ro mất ổn định bờ dốc nền đ ờng đào ng y từ khi thi công ho c trong quá trình khai thác sử dụng, đ c biệt khi tuyến đ ờng cắt qua các vùng nhạy cảm sụt tr ợt đất đá Các quy định về công tác khảo sát đị h nh, địa chất, thủy văn, địa chất thủy văn, thiết kế hình học tuyến, thiết kế cắt ngang hay tính toán ổn định nền đ ờng đào ho c đắp hiện nay chủ yếu th c hiện theo các tiêu chuẩn hiện hành nh TCCS 3 : /TC BVN, TCVN 5729:2012, TCVN 4054:2005 hay TCVN 13346:2021, và đ ợc kiểm bằng chu i công tác từ th c hiện - kiểm tra chất l ợng - thẩm tra - thẩm định nhiều ớc. Hồ sơ về khảo sát, thiết kế th c hiện đ ng nh qui định hiện hành, nh ng khi thi công, mà ở đ y đề c p chủ yếu vấn đề liên quan nền đ ờng đào và nền đ ờng đào s u, hiện t ợng sụt tr ợt đất đá không chỉ phát sinh phổ biến ngay trong quá tr nh đào nền, mà còn trong quá trình khai thác sử dụng (Nguyễn ức Mạnh và nnk, 2020). Liên quan vấn đề này, ngoài yếu tố th ờng bị khống chế tổng mức đầu t n đầu, nh ng không thể phủ nh n còn tồn tại những hạn chế, mà chủ yếu là còn thiếu nhiều qui định phù hợp
78 và đầy đủ hơn li n qu n công tác khảo sát nói chung, giải pháp thiết kế, và đ c biệt việc xem xét c ng nh những đánh giá tổng thể các yếu tố điều kiện phát sinh tr ợt đất khi bố trí và l a chọn tuyến thiết kế. 2. Thự trạng ất ổn định nền đƣờng đào trên ột số tuyến đƣờng t x y ựng ới gần đ y Hiện n y, để giảm chi ph đầu t n đầu, giải pháp thiết kế tại các khu v c nền đ ờng đào các tuyến gi o thông đ ờng bộ vùng núi chủ đạo chọn theo h ớng đào ngả mái, “chờ” ổn định t nhiên là chính. Th m chí, tại hầu hết các vị tr đào hầm xuyên núi, nhằm rút ngắn chiều dài hầm để giảm chi phí xây d ng n đầu và v n hành, giải pháp đào s u s ờn núi khu v c cửa hầm vẫn phổ biến đ ợc l a chọn, ví dụ các hầm hiện đ ng thi công tr n tuyến đ ờng ô tô cao tốc Bắc N m nh xuy n qu n i Vung (Ninh Thu n), Thần V (Nghệ An), đèo Bụt (Hà Tĩnh), h y hàng loạt các hầm xuy n n i tr n đoạn Quảng Ngãi - Hoài Nhơn (B nh ịnh). Việc đào đất đá quy mô lớn tại các khu v c nền đ ờng, đ c biệt tại các vị tr đào s u, làm th y đổi địa hình t nhiên, mất thảm th c v t, th y đổi chế độ dòng chảy trên m t, th m ch th y đổi cả dòng thấm n ớc d ới đất, lộ bề m t đất đá mới… làm mất cân bằng ứng suất khối đất đá tr n s ờn dốc vốn có ngay trong quá tr nh thi công đào, hay sau khi thi công trong một thời gian ngắn, ho c tạo trạng thái cân bằng giả định ngắn hạn khi đ ợc kích hoạt bởi các yếu tố chấn động h y m l , làm phát sinh sụt tr ợt (Nguyễn Sỹ Ngọc, 2006; Nguyễn ức Mạnh, 2016; Varnes D J, 1978). ờng ô tô cao tốc Nội Bài - Lào Cai, một tuyến đ ờng bộ đ ợc thiết kế và thi công mới hoàn toàn, dài trên 260 km và cắt qua nhiều dạng đị h nh địa mạo khác nh u, trong đ phần tuyến tr n địa ph n Phú Thọ, Yên Bái và Lào Cai cắt qua nhiều khu v c đồi núi cao và dốc. Ph ơng án thiết kế và thi công chủ yếu đào nền đ ờng theo tiêu chuẩn hiện hành, gia cố bảo vệ bề m t mái đào ằng đá x y và phủ bê tông phun. Trong quá trình thi công (2011-2014) hiện t ợng sụt tr ợt diễn ra khá phức tạp, đã phải điều chỉnh ph ơng án thiết kế và bổ sung các kết cấu gia cố tại nhiều vị trí bị sụt tr ợt S u đ , từ 5 đến n y, hàng năm vẫn xuất hiện nhiều vị trí sụt tr ợt mới ho c l p lại. Loại h nh, cơ chế dịch chuyển và qui mô sụt tr ợt khá đ dạng, điển hình một số vị tr tr ợt đất đá qui mô lớn, th m chí tái xuất hiện s u khi đ ợc xử lý bằng đào ngả mái tới hệ số 1/2 (ví dụ tại Km127+200, Km178+100, Km249+500, Km 6 …) Theo số liệu thống kê cho thấy, ng y trong m m năm đầu tiên thi công tuyến cao tốc Hạ Long - V n ồn (2016), thi công ch tới 40% khối l ợng đào nền, hơn điểm sụt tr ợt bờ dốc nền đào qui mô từ nhỏ tới rất lớn xuất hiện trên tổng chiều dài 59 km tuyến (m t độ trung nh t ơng đối 3 km chiều dài tuyến đ ờng c điểm tr ợt, bao gồm cả nền đ ờng đắp) (Nguyễn ức Mạnh và nnk, 2020) S u m m năm 7, khi thi công đạt tr n 8 đào nền, nhiều vị tr đã hoàn thành gi cố bảo vệ bề m t mái đào ằng che phủ bê tông phun ho c ốp phủ bởi tấm tông đ c sẵn kết hợp trồng cỏ, khi đ c tr n 4 điểm sụt tr ợt bờ dốc mới tại phần nền đào qui mô khác nh u, trong đ c những điểm tr ợt đất qui mô lớn nh tại Km9 - Km10, Km28, Km 30, Km31, Km34, Km51... (m t độ trung nh t ơng đối gần 1,2 km chiều dài tuyến đ ờng c điểm tr ợt) Trong m m năm 8, năm hoàn thành thi công d án, phần lớn công tác thi công đ ờng đã hoàn thành các hạng mục cuối cùng (thảm BTN lớp m t, hộ lan,...), trên 59 km tuyến đ ờng đã xuất hiện 3 điểm mất ổn định đất đá tr n ờ dốc nền đào qui mô, loại hình khác nhau (m t độ trung nh t ơng đối gần 12 km chiều dài tuyến đ ờng c điểm tr ợt) áng ch ý, nhiều vị trí xuất hiện l p lại s u khi đ ợc đào giảm tải (đào ngả mái), gia cố bổ sung bằng che phủ bề m t. Loại hình mất ổn định bờ dốc đ dạng, c đất tr ợt khối lớn (Km9 - Km10, Km12, Km27, Km34, Km5 ), tr ợt nông tại hầu hết nhiều vị tr , h y đá rơi, đá lở (Km27, Km30, ) D đã ổ sung kinh phí lớn cho việc xử lý và chống tr ợt, với hầu hết các giải pháp kỹ thu t từ đơn giản (thoát n ớc m t, thoát n ớc ngầm, trồng cỏ, t ờng chắn), đến các giải pháp yêu cầu kỹ thu t và công nghệ (neo trong đất, khối đắp có cốt, đinh đất), song từ khi hoàn thành và đ vào kh i thác sử dụng ( / 8) đến nay, vẫn cục bộ xuất hiện sụt tr ợt tại một số vị trí (Km30, Km34, Km48...). Thống kê chung của công ty BOT Bi n C ơng (Chủ đầu t d án) cho thấy, từ 2016 - 2019, tổng số 88 điểm sụt tr ợt (bao gồm cả những điểm l p lại) xuất hiện trên tổng số 59 km tuyến đ ờng ô tô cao tốc
. 79 mới xây d ng này. (a) Km 9+300 (b) Km12+800 Hình 1. Sụt trượt k t côn đường ô tô cao tốc Hạ Long - Vân Đồn (Nguyễn Đ c Mạnh, 2018). (a) Km 12+900 (b) Một số vị trí sụt trượt Hình 2. Sụt trượt a đoạn cuố k t côn đường ô tô cao tốc Hạ Long - ân Đồn (Nguyễn Đ c Mạnh, 2018). a) Km 48+730 (TEDI South, 8/2022) (b) Km 30 (12/2022) Hình 3. Sụt trượt bờ dốc nền đườn đào tr n cao tốc Hạ Long - ân Đồn sau 4 năm k a t ác sử dụng. T ơng t về điển hình thiết kế nh đ ờng ô tô cao tốc Hạ Long - V n ồn, và có một số điểm t ơng đồng về đ c điểm đị h nh và địa chất, gi i đoạn đầu quá trình thi công nền đào tuyến đ ờng ô tô cao tốc Bắc Giang - Lạng Sơn ( 6- 7) c ng xuất hiện sụt tr ợt nền đào phức tạp, qui mô và loại h nh đ dạng, th m chí nhiều vị tr qui mô tr ợt đất lớn (Km69+500). Tr n điểm sụt tr ợt xuất hiện trong gi i đoạn này khi mà khối l ợng đào nền ch đến 30% (trung nh t ơng đối 3 km xuất hiện điểm sụt tr ợt) iểm đáng ch ý và qu n trọng với tuyến đ ờng này, việc điều chỉnh giải pháp thiết kế nền đào ng y s u gi i đoạn đầu đ ợc tiến hành khá triệt để, đ ợc xem nh là tuyến kiểu mẫu trong việc th c hiện giải pháp thiết kế gia cố bờ dốc
80 nền đào s u linh hoạt, tr c tiếp theo hiện trạng và đề c o v i trò đề phòng sụt tr ợt ngay từ khi đào nền đ ờng. Giải pháp gia cố s u (đinh đất lần đầu áp dụng trong d án giao thông xây d ng mới) kết hợp khung BTCT, thoát n ớc bằng bấc thấm ngang, bê tông phun, trồng cỏ, rãnh đỉnh, b c n ớc đ ợc thiết kế và triển khai linh hoạt theo điều kiện đị h nh và địa chất cụ thể đ ợc sử dụng. M c dù phát sinh chi phí xây d ng n đầu trong gi i đoạn này, nh ng hiện t ợng sụt tr ợt đ ợc giải quyết cơ ản, s u gi i đoạn này (từ 8 đến khi hoàn thành 10/2019), không xuất hiện sụt tr ợt tại tất cả các vị tr đ ợc thi công giải pháp đề phòng sụt tr ợt trên tổng số 63 km tuyến đ ờng. (a) Trượt khối lớn Km 69+500 (b) Gia cố sâu b ng inh ất linh hoạt kết hợp khung BTCT và trồng cỏ Hình 4. Sụt trượt đất đá p ần nền đườn đào k mớ t côn đường ô tô cao tốc Bắc Giang - Lạn Sơn và giải pháp gia cố linh hoạt bổ sung góp phần giảm triệt để hiện tượng mất ổn đ nh bờ dốc (Nguyễn Đ c Mạnh và Nguyễn Hải Hà, 2018). Không chỉ tại các tuyến đ ờng ô tô cao tốc điển hình nêu trên, hàng loạt các tuyến đ ờng mới đ ợc xây d ng s u đ ho c vừa mới hoàn thành gần đ y, diễn biến mất ổn định nền đào n i chung (bao gồm cả đào s u > 12 m hay th m chí < 8 m) vẫn đ ng diễn ra phổ biến, đ dạng, và phức tạp, nh tại hàng loạt tuyến đ ờng mới xây d ng qu v ng đồi n i nh c o tốc Bắc Nam đoạn L Sơn - T y Lo n, đoạn Cam Lộ - L Sơn, h y QL3 đoạn tránh Phủ Thông (Bắc Cạn), đ ờng nối cao tốc Nội Bài - Lào Cai với QL3 (Y n Bái)… 3. Một số tồn tại trong khảo s t và thiết kế tuyến đƣờng x y ựng ới qua v ng đồi núi hiện nay Trong nghiên cứu này, không đề c p các vấn đề liên quan kinh nghiệm và năng l c cá nhân h y đơn vị trong hệ thống khảo sát - thiết kế - thi công - quản lý nói chung mà có liên quan sụt tr ợt nền đ ờng đào đ ợc xây d ng mới qu v ng đồi núi, mà sẽ t p trung phân tích các tồn tại liên quan hệ thống tiêu chuẩn kỹ thu t luôn đ ợc coi là cơ sở pháp lý, khoa học và th c tế. Về khảo sát địa hình, phổ biến tiến hành nhằm đạt các ti u ch đ ờng cong, độ dốc dọc hay dốc ng ng t ơng ứng cấp đ ờng thiết kế Theo đ , sẽ xác định các đ ờng dẫn h ớng tuyến trên từng đoạn giữ các điểm khống chế ho c các điểm t t y theo qu n điểm thiết kế và địa hình cụ thể. Việc thiết kế nh đồ sẽ tiến hành định tuyến sao cho sát nhất với đ ờng dẫn h ớng tuyến, nh ng vẫn phải đảm bảo đ ợc các tiêu chuẩn kỹ thu t khác đối với các yếu tố nh đồ đ , và đảm bảo tốt các yêu cầu phối hợp các yếu tố nh đồ, trắc dọc, trắc ngang, yêu cầu phối hợp không gian Hơn nữa, khi tuyến đi tr n s ờn n i, mà độ dốc và mức độ ổn định củ s ờn núi có ảnh h ởng đến vị tr đ t tuyến thì cần nghiên cứu tổng hợp các điều kiện đị h nh, địa chất và thủy văn để chọn tuyến thích hợp Và, “nếu tồn tại những đoạn s ờn dốc bất lợi về địa chất, thủy văn nh sụt lở, tr ợt, n ớc ngầm,... cần cho tuyến đi tránh ho c cắt qu ph tr n” Nh ng, điểm nhấn mạnh này lại bị khống chế bởi phạm vi theo chiều vuông g c h ớng tuyến khi khảo sát, nghĩ là, th ờng qui định giới hạn đo vẽ nh đồ bám dọc tuyến với khoảng cách về m i bên tim tuyến (20 - 100) m, nên th c tế nhiều tr ờng hợp giới hạn đo ch tới đỉnh dốc địa hình. Trong khi đ , tác động phạm vi sụt tr ợt khi đào nền đ ờng nhiều tr ờng hợp th c tế từ nền đ ờng đào kéo tới đỉnh, th m ch qu đỉnh dốc địa hình (Nguyễn ức Mạnh, Nguyễn Hải Hà, 2018; Nguyễn ức Mạnh và nnk, 2020; Nguyễn ức Mạnh và nnk, 2021).
. 81 Các qui định liên quan khảo sát thủy văn TCCS 31:2020/TC BVN, chủ yếu phục vụ thiết kế hệ thống công tr nh ti u thoát n ớc m t và thiết kế c o độ tuyến đ ờng. Hầu nh không đề c p các nội dung liên quan s th y đổi chế độ dòng chảy m t khi m do đào h y đắp nền đ ờng tác động tới việc “k ch hoạt” h y t ch l y yếu tố điều kiện để phát sinh sụt tr ợt dất đá trong quá trình khai thác sử dụng công trình. Liên quan vấn đề này, nhiều tr ờng hợp th c tế phát sinh hiện t ợng mất ổn định bờ dốc tại các vị trí nền đào s u gần ho c tr c tiếp chịu tác động vị trí có khe tụ thủy, hay nền đắp cao qua khe tụ thủy trên tuyến đ ờng (Nguyễn ức Mạnh và nnk, 2020; Nguyễn ức Mạnh và nnk, 2021). Trong các tiêu chuẩn TCVN 4054:2005, TCVN 5729:2012 hay TCVN 13346:2021 về cơ bản chỉ đề c p các qui định chung về công tác khảo sát địa chất công tr nh và địa chất thủy văn Hay th m ch trong, ch c những qui định đảm bảo tính th c tiễn về việc thu th p các thông tin điều kiện địa chất công tr nh và địa chất thủy văn m ng t ch đ c thù, phục vụ thiết kế nền đ ờng đào, đ c biệt là đào s u qu v ng đồi núi. Về cơ ản, t p trung chủ yếu việc đánh giá điều kiện địa chất công trình dọc tuyến đo địa hình, phân cấp đất đá phục vụ công tác thiết kế đào, trung nh h và th ờng bị khống chế với số l ợng tối thiểu các điểm kho n thăm dò để xác định loại và đ c tr ng cơ lý cơ ản đất đá, các thông số thí nghiệm đ c tr ng đất đá không c qui định chuyên biệt phục vụ phân tích ổn định nền đào theo các ph ơng pháp khác nh u Các qui định liên quan những yếu tố đ c tr ng khu v c rộng mà tuyến đ ờng d kiến thiết kế có thể cắt qua nh địa hình, thảm th c v t, địa mạo, cấu trúc kiến tạo, cấu tr c địa chất, thủy văn v ng hiện trạng và sau khi có tuyến đ ờng, chế độ và động thái địa chất thủy văn, lịch sử sụt tr ợt, tác động các công trình xây d ng trong v ng… ch đ ợc đề c p trong các tiêu chuẩn trên, nên thiếu cơ sở phân tích tổng quát để định h ớng việc chọn tuyến thiết kế tối u Đỉnh dốc địa hình Ranh giới KS địa hình không đủ biên tính toán ổn định Cắt ngang Tim đường Tính toán Lỗ khoan địa chất đào Tim tuyến (a) Cắt ngang ịa hình chưa tới nh dốc, (b) Địa chất mặt cắt ngang tính toán ổn ịnh nền thiếu biên tính toán ổn ịnh ào có thể khác xa số liệu lỗ khoan thăm dò Hình 5. Tồn tại ản ưởng trực tiếp độ tin cậy khi tính toán ổn đ nh nền đào sâu l n quan tới khảo sát (Nguyễn Đ c Mạnh, 2018). Tồn tại cơ ản khi thiết kế theo TCVN 4054:2005, TCVN 5729:2012, TCVN 13346:2021 là việc qui định khá “cứng” về hệ số và chiều c o mái đào theo cấp đất đá, h y chiều cao tối thiểu khi đào ( m) để yêu cầu cần tính toán ổn định, ho c giá trị hệ số ổn định tr ợt. Khi thông tin và số liệu khảo sát còn bị khống chế ho c hạn chế, mức độ chi tiết và tin c y cấp đất đá c ng nh các đ c tr ng cơ lý của chúng từ kết quả khảo sát phục vụ thiết kế kh đáp ứng đ ợc việc l a chọn giải pháp thiết kế hợp lý ho c tối u Bỏ qua việc hạn chế nguồn kinh ph đầu t n đầu, việc ch c các qui định rõ ràng ho c bắt buộc phải thiết kế giải pháp phòng, hay tránh để triệt để giảm thiểu rủi ro phát sinh sụt tr ợt, n n “lối mòn” trong việc chọn h ớng thiết kế “chống tr ợt s u khi đã xảy r ” vẫn phổ biến đ ợc l a chọn hiện nay. Hơn thế, ngoài độ tin c y trong tính toán khi thiết kế nền đ ờng đào s u, giải pháp thiết kế theo h ớng “đào, đào và đào” nh hiện nay, cùng với đ là việc thiếu giải pháp thiết kế linh hoạt theo hiện trạng địa chất và áp dụng giải pháp công nghệ gia cố thích hợp, tr c tiếp góp phần phát sinh sụt tr ợt đất đá trở nên phổ biến trên nhiều tuyến đ ờng xây d ng mới nh vài năm qu tại n ớc ta là khó tránh khỏi.
82 4. ịnh hƣớng tiếp ận ới giả thiểu sụt trƣ t nền đƣờng đào trên tuyến giao th ng x y ựng ới qua v ng đồi núi Các bờ dốc nền đ ờng đào không dễ t nhiên xảy ra sụt tr ợt, ngoài yếu tố nội tại, các tác động n ngoài đ ng v i trò qu n trọng làm phát sinh chúng. Về cơ ản, th ờng thừa nh n rằng, yếu tố bất lợi là kh t ợng thủy văn, mà ở đ y chủ yếu m l đ ng v i trò “k ch hoạt” sụt tr ợt đất đá Tuy nhiên, sẽ là hợp lý hơn, khi mà ờ dốc đã hội tụ đủ các yếu tố điều kiện (điều kiện cần), m l mới “c cơ hội” k ch hoạt sụt tr ợt đất đá Nh các ph n t ch n u tr n, việc đào s ờn dốc quá mức nh hiện nay để xây d ng đ ờng không chỉ tr c tiếp làm phát sinh sụt tr ợt, mà quan trọng hơn là “tạo điều kiện” hoàn thiện và gi tăng th m các yếu tố thuộc nh m điều kiện cần để phát sinh tr ợt đất. Bởi, quá tr nh tr ợt đất đá về bản chất nhằm h ớng tới trạng thái cân bằng ứng suất mới, thay thế trạng thái ứng suất cân bằng mà chúng đ ợc tạo l p bởi nhiều tác động theo không gian và thời gian, lịch sử hình thành và phát triển cấu tr c địa chất - kiến tạo, độ bền củ đất đá, đị h nh, địa mạo, khí t ợng, thủy văn, (Nguyễn ức Mạnh và nnk, 2021). ờng giao thông là công trình dạng tuyến kéo dài đ c th , th ờng cắt qua nhiều loại địa hình, địa mạo, thủy văn và địa chất khác nhau. Th m chí trên một tuyến đ ờng không quá dài qua vùng đồi n i, nh ng cấp độ nguy cơ c ng nh đ c điểm và qui mô sụt tr ợt đất đá c thể xảy ra rất khác nhau. Một cách tiếp c n tr c tiếp nhằm giảm thiểu nguy có sụt tr ợt với các tuyến giao thông xây d ng mới qu v ng đồi núi bằng cách phân chia mức độ u ti n theo mức độ nguy cơ tr ợt đất để th c hiện giải pháp cụ thể có thể tham khảo (Nguyễn ức Mạnh và nnk, 2021). Trong nghiên cứu này, các tác giả không đề c p cụ thể giải pháp công trình hay phi công trình trong phòng hay chống sụt tr ợt đất đá, mà h ớng tới cách tiếp c n mới - tiếp c n tổng quát và đ ngành, nhằm n ng c o độ tin c y các thông số hay chính là dữ liệu đầu vào phục vụ thiết kế nói chung, và áp dụng ngay từ ớc khi l p d án chuẩn bị đầu t x y d ng tuyến đ ờng giao thông qu v ng đồi n i Theo đ , tr n nền tảng cơ sở dữ liệu đ ợc nghiên cứu về phân vùng sụt tr ợt nh các nền tảng nghiên cứu, cần thiết và quan trọng khai thác công cụ sẵn có, mà ở đ y h ớng tới việc sử dụng công cụ gồm các thu t toán máy học, hay trí tuệ nhân tạo để kết hợp với các dữ liệu, số liệu, qui định hay tiêu chuẩn, phục vụ tr c tiếp cho việc tối u l a chọn tuyến đ ờng thiết kế, tối u các giải pháp thiết kế hình học cho phần nền đ ờng, đ c biêt với nền đ ờng đào (Abellaand, E. A. C and Van Westen, C. J. 2008). S phát triển gần đ y trong các kỹ thu t phân tích dữ liệu đã chứng minh rằng hiệu quả của các ph ơng pháp học máy có thể phân tích mối liên hệ giữa các yếu tố nguyên nhân và quá trình xảy ra sụt tr ợt trong quá khứ, từ đ sẽ t học và xác định các trọng số để đánh giá nguy cơ xảy ra sụt tr ợt khu v c nghiên cứu. Có nhiều các thu t toán trong học máy đã đ ợc áp dụng cho độ chính xác và tin c y c o nh mạng thần kinh nhân tạo (ANN), hồi quy logistic (LR), máy h trợ vector (SVM), cây quyết định (DT), rừng ngẫu nhiên (RF) (Abellaand, E. A. C and Van Westen, C. J. 2008; Ercanoglu, M and et al. 2008; Ghosh, S and et al. 2009; Pham. B. T and et al. 2016; Bui, D. T and et al. 2012). Ngoài ra, các mô hình trí tuệ nhân tạo lai, các mô hình kết hợp giữa các kỹ thu t tối u h và kỹ thu t phân loại học s u c ng đã đ ợc phát triển và thể hiện t nh u việt hơn so với các mô hình đơn trong ph n v ng sụt tr ợt. Cụ thể, nhóm tác giả đã nghi n cứu phát triển mô hình trí tuệ nhân tạo lai kết hợp DC-CSFT để d báo không gian sạt lở đất dọc theo tuyến đ ờng quốc lộ 6, tỉnh Hòa Bình, Việt Nam (Phạm Thái Bình và nnk, 2022) Trong đ , mô h nh DC-CSFT là mô hình kết hợp giữa hai kỹ thu t CSFT và DC là các kỹ thu t trí tuệ nhân tạo tiên tiến. Kết quả nghiên cứu khẳng định rằng, mô hình trí tuệ nhân tạo trong đ c mô h nh DC-CSFT là các công cụ hữu ch c độ chính xác cao trong việc xác định phân vùng sụt tr ợt (hình 6).
. 83 Hình 6. Bản đồ dự báo không gian sạt lở đất khu vực nghiên c u sử dụng mô hình kết hợp DC-CSFT (Phạm Thái Bình và nnk, 2022). Bằng cách tiếp c n này, nhằm nâng cao chất l ợng và độ tin c y cho công tác thiết kế, giảm thiểu sụt tr ợt đất đá tr n các tuyến đ ờng giao thông d kiến xây mới qu v ng đồi núi, cần xem xét và tiến hành theo các nội dung và trình t nh : ( ) Sử dụng mô hình trí tuệ nhân tạo phù hợp phân tích, phân v ng nguy cơ và đánh giá mức độ nhạy cảm chung về sụt tr ợt đất đá, cung cấp thông tin khái quát t ơng ứng ngay từ ớc chuẩn bị đầu t d án vùng có thể có các ph ơng án tuyến đ ờng cắt qua; (2) Sử dụng cơ sở dữ liệu hiện trạng tr ợt, các điều kiện t nhiên vốn có, các kịch bản thiết kế theo qui định hiện hành, kết hợp các thu t toán trí tuệ nhân tạo để thiết l p các yếu tố h ớng tuyến và m t cắt hình học tối u theo h ớng u ti n tối đ ở mức độ nguy cơ sụt tr ợt thấp nhất; (3) tr n cơ sở h ớng tuyến đ ợc chọn, thiết l p các kịch bản t ơng ứng các yếu tố hình học khác nh u, các cơ sở dữ liệu theo qui định hiện hành, sử dụng các mô hình trí tuệ nhân tạo thích hợp để phân tích l a chọn giải pháp thiết kế công trình, biện pháp gia cố đề phòng sụt tr ợt phù hợp; (4) xây d ng kịch bản và ph ơng án tối u cho thi công phù hợp các dạng thiết kế đ ợc thiết l p, phù hợp với nghiên cứu (Nguyễn ức Mạnh và nnk, 2020); (5) Thiết l p hệ thống quan trắc với các nội dung, thiết bị, ph ơng pháp, tần suất c ng nh ti u chuẩn đánh giá hợp lý nhằm giám sát quá trình thi công ho c s u khi thi công, đ c biệt với các vị trí có nền đào s u 5. ết uận S xuất hiện sụt tr ợt đất đá phổ biến ở bờ dốc nền đào tại các tuyến đ ờng giao thông xây d ng mới qu v ng đồi núi gần đ y li n qu n m t thiết tới những hạn chế ho c thiếu qui định trong hệ thống các tiêu chuẩn khảo sát và thiết kế liên quan hiện hành, th ờng gắn liền với giải pháp hay triết lý thiết kế ch ph hợp, biện pháp thi công, hay giải pháp gia cố thiếu hợp lý ho c không có biện pháp gia cố cần thiết. Ngoài những giải pháp công trình hợp lý lấy t duy “phòng” th y cho “chống” tr ợt, giải pháp kết cấu tối u linh hoạt c ng nh công nghệ xây d ng t làm th y đổi điều kiện t nhiên ho c hạn chế tối đ việc phải đào đất đá qui mô lớn, cách tiếp c n hệ thống khi áp dụng kỹ thu t trí tuệ nhân tạo làm cơ sở phân tích l a chọn h ớng tuyến tối u, thiết kế giải pháp công trình và biện pháp gia cố thích hợp là h ớng mới cần tiếp c n mới, có tính khả thi để xây d ng các tuyến đ ờng giao thông mới có chi phí hợp lý và an toàn ở v ng n i n ớc ta trong thời gian tới.
84 Tài iệu tha khảo Abellaand, E. A. C and Van Westen, C. J. 2008. Qualitative landslide susceptibility assessment by multicriteria analysis: a case study from San Antonio del Sur, Guantánamo, Cuba. Geomorphology, 94(3-4), 453-466. Bui, D. T and et al. 2012. Spatial prediction of landslide hazards in Hoa Binh province (Vietnam): a comparative assessment of the efficacy of evidential belief functions and fuzzy logic models. Catena, 96, 28-40. TCVN 13346-2021 Công trình phòng chống đất sụt tr n đ ờng ô tô - Yêu cầu về khảo sát và thiết kế. TCCS 3 : /TC BVN ờng ô tô - Tiêu chuẩn khảo sát, Hà Nội, 2020. TCVN 4 54: 5 ờng ô tô - Yêu cầu thiết kế, Hà Nội, 2005. TCVN 5729- ờng ô tô cao tốc - Yêu cầu thiết kế. Ercanoglu, M and et al. 2008. Adaptation and comparison of expert opinion to analytical hierarchy process for landslide susceptibility mapping. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 67(4), 565-578. Ghosh, S and et al. 2009. A quantitative approach for improving the BIS (Indian) method of medium- scale landslide susceptibility. Journal of the Geological Society of India, 74(5), 625. Nguyễn ức Mạnh và nnk, 2020. Nghiên cứu ảnh h ởng của biện pháp thi công tới độ ổn định bờ dốc nền đ ờng đào s u trong x y d ng đ ờng giao thông. Tạp chí khoa học Giao thông Vận tải, số tháng 11/2020, ISSN 2354-0818, e-ISSN 2615-9751, trang 62-66. Nguyen Duc Manh, 2016. Features, generation mechanism and urgent treatment solution to the large landslide at Chi Luong resettlement area, Muong Lay Town, Dien Bien Province. The 3rd Internatioal Conference VIETGEO 2016, ISBN: 978-604-62-6726-3, pp.244-251. Nguyễn ức Mạnh và Nguyễn Hải Hà, 2018. Giải pháp giảm thiểu sụt tr ợt trên các tuyến đ ờng giao thông xây d ng mới và nâng cấp mở rộng ở vùng núi. Tạp chí KH&CN, Bộ KH và Công nghệ. Nguyễn ức Mạnh và nnk, 2021. Sụt tr ợt trên các tuyến giao thông vùng núi khu v c miền Trung và giải pháp giảm thiểu. Tuyển tập Hội nghị Khoa học Toàn Quốc “Cơ học Đá - Những vấn ề ương ại”- VIETROCK2021, Bà Rịa - V ng Tàu. Nguyễn ức Mạnh và nnk, 2020. Nghiên cứu giải pháp giảm thiểu sụt tr ợt bờ dốc nền đ ờng đào khi xây d ng mới ở vùng núi - Áp dụng với tuyến đ ờng cao tốc Hạ Long - V n ồn. Báo cáo tổng kết ề tài KHCN cấp Cơ sở, mã số: T2020-CT- 5, Tr ờng H GTVT Nguyễn ức Mạnh, 2018. Th c trạng sụt tr ợt nền đ ờng đào tr n các tuyến đ ờng cao tốc thi công gần đ y Hội thảo chuyên ề "phòng - chống sụt trượt bờ dốc nền ường ào sâu ể phát triển bền vững&quot. Nguyễn Sỹ Ngọc, 2006. Các yếu tố ảnh h ởng tới độ ổn định bờ dốc ở Việt Nam, Tuyển t p công trình Hội nghị khoa học cơ học đá - môi tr ờng rời toàn quốc lần thứ 5. Hội Cơ học á Việt Nam, Hà Nội. Pham, B. T and et al. 2016. A novel ensemble classifier of rotation forest and Naïve Bayer for landslide susceptibility assessment at the Luc Yen district, Yen Bai Province (Viet Nam) using GIS. Geomatics, Natural Hazards and Risk, 1-23. Phạm Thái Bình và nnk, 2022. Phát triển mô hình trí tuệ nhân tạo kết hợp DC-CSFT trong thành l p bản đồ d báo không gian sạt lở đất tại Quốc lộ 6, tỉnh Hòa Bình, Việt Nam. Tạp chí khoa học Giao thông Vận tải, số tháng 7/2022, ISSN 2354-0818, e-ISSN 2615-9791. Varnes, D. J. 978 Slope movements: types nd processes”, L ndslide n lysis nd control, N tion l Academy of Sciences. Transportation Research Board Special Report, 176, pp.36-75.
. 85 Some problems related to selection of optimal route directions in road design cross the mountains areas and propose a novel approach Nguyen Duc Dam1,*, Nguyen Duc Manh2, Pham Thai Binh1 1 University of Transport Technology; 2University of Transport and Communincations *Corresponding author: damnd@utt.edu.vn Abstract In recent years, many large-scale road and expressway projects have been newly invested and constructed through hilly and mountainous areas. However, the current technical standards related to the technical requirements for surveying and designing roads, such as TCCS 31:2020/TCDBVN, TCVN 5729:2012, TCVN 4054:2005, or TCVN 13346:2021, have not addressed comprehensively the necessary tasks of evaluating and analyzing landslide risks in the context of the area. These standards do not thoroughly consider the aspects required for making decisions regarding the selection of the direction for constructing these routes. In addition to these existing issues, the prioritization of large-scale earth excavation and the lack of emphasis on measures to prevent landslides, aimed at reducing initial investment costs, is a significant reason for the common, complex, and varied occurrence of landslides during the construction of many recent new road routes. Examples include Noi Bai - Lao Cai, Ha Long - Van Don, La Son - Tuy Loan, Cam Lo - La Son, Van Don - Mong Cai, Bac Giang - Lang Son, as well as several national highways bypassing towns and urban areas. Stemming from these mentioned problems, the actual situation of slope instability resulting from excavation in newly constructed road routes is initially analyzed in the article. The article proposes an novel approach - combining artificial intelligence in choosing the optimal route directions, in designing suitable slope stabilization solutions, aiming to minimize the risk of slope instability due to excavation during the construction of roads through hilly and mountainous regions. Keywords: New construction route, landslides, excavated roadbed, hilly and mountainous regions.