Ở Hàn Quốc nhờ phát triển công trình ngầm mà cho phép sử dụng được triệt để tiềm năng của một địa điểm. Đối với các nhà quy hoạch, không gian ngầm sẽ tạo ra nhiều cơ hội để làm các tuyến giao thông, các công trình kỹ thuật và kết cấu hạ tầng khác, đồng thời cho phép phát triển được tốt hơnmôi trưởng trên mặt đất.
Ở Hàn Quốc nhờ phát triển công trình ngầm mà cho phép sử dụng được triệt để tiềm năng của một địa điểm. Đối với các nhà quy hoạch, không gian ngầm sẽ tạo ra nhiều cơ hội để làm các tuyến giao thông, các công trình kỹ thuật và kết cấu hạ tầng khác, đồng thời cho phép phát triển được tốt hơnmôi trưởng trên mặt đất.
Điều kiện địa chất ở Hàn Quốc chủ yếu gồm các loại đá granite, granic gneiss, và gneíss (65% bán đảo Triều tiên là địa hình đồi núi). Nhiều trường hợp gặp phải những đứt gãy địa chất và các đường nứt khá lớn, nên đã gây khó khăn cho các chuyên gia ngành hầm trong việc triển khai một công nghệ đào hầm an toàn và kinh tế. Ở một số khu vực còn thấy các loại đá trầm tích và loại thứ sinh có cấu trúc vô định hình của chúng. Do hầm được thiết kế mới kích thước dài hơn và rộng hơn nênviệc thám sát hiện trường đòi hỏi phải có sự nghiên cứu sâu về địa chất (ví dụ như về địa chấn, và về điện từ bên cạnh các khảo sát khác) kể cả việc khoan thăm dò ở giai đoạn thiết kế.
Tổng chiều dài các hầm giao thông và hầm kỹ thuật hiện nay ở Hàn Quốc đã đạt tới 1 .597 km, không kể các hầm thuộc hệ dânsinh như hầm điện lực và hầm chứa cáp thông tin. Tuy nhiên theo kỳ vọng thì tới năm 2020 tổng chiều dài các hầm giao thông và hầm kỹ thuật sẽ vào khoảng 2.31 1 km.
Đa số hầm trong tầng đá cứng đã được đào bằng phương pháp khoan và nổ phá, đồng thời các phương pháp thi công hầm cơ giới hoá cũng bắt đầu được ứng dụng rộng rãi trong những năm gần đây.
Chỉ trong một khoảng thời gian tương đối ngắn, người Hàn Quốc nhanh chóng phát triển được các công nghệ thi công hầm hiện đại. Do nhu cầu phát triển của xã hội về kết cấu hạ tầng GTVT mà công việc xây dựng hầm đã được tập trung vào loại công trình hầm dùng cho đường bộ, metro và đường sắt. Tuy nhiên người ta cũng dự kiến sử dụng không gian ngầm phục vụ cho các nhu cầu khác trong một tương lai gần chẳng hạn như: các hầm để cách ly rác thải, các công trình giải trí và các kho chiến lược.
Hiện nay Hàn Quốc đang triển khai một số dự án ngầm như:
Hầm đường sắt: Dự án hầm YOUNG-DONG
Hầm chui đô thị: Các dự án hầm metro ở Bu san và Seoul.
Hầm đường bộ: Dự án hầm Neungdong
Hầm kiểm soát lũ: Dự án hầm tràn Đập Soyanggang
Các hầm ngầm trong đá và hầm kỹ thuật: Tổ hợp kho chứa dầu Yeosu, kho chứa thực phẩm
Gonjiam, nhà máyđiện đặt ngầm ở Yangyang, các hầm dẫn cáp điện.
Dự ánhầm đường sắt trên tuyến Young- Dong là h8m dài nhất Hàn Quốc, khi hoàn tất sẽ có chiều dài 16,2 km. Địa điểm hầm là ở khu vực địa chất phức tạp với các đứt gãy, hang hốc ngầm và các vỉa than.
Công việc thi công ở đây bao gồm: Hầm chính: L : 16.240 m ( Đào & Lấp: 320m, NATM: 15.920m)
- Hai giếng xiên: L : 2.100m ( Noi: 1510m, N o 2: 590m)
- Đường sắt: L = 23.483m (Tuyến chính: 17.774m; Tuyến chuyên dụng 1.168m; Tuyến nhiều đường 4.541m)
Công nghệ đào hầm dùng khiên ở Hàn Quốc
Cho tới cuối những năm 1990, hầu hết hầm ngầm ở Hàn Quốc được xây dựng bằng phương pháp đào-và-lấp (cut-and-cover) hoặc phương pháp NATM (phương pháp đào hầm mới của Áo). Tuy nhiên các phương pháp thi công này đều gây ra một số phiền toái như: tiếng ồn, sự chấn động đất nềnvà tắc nghẽn giao thông. Do vậy, để giảm thiểu các vấn đề bất lợi nêu trên, các nhà xây dựng hầm Hàn Quốc ngày càng quan tâm và nhận thức được sự cần thiết của việc sử dụng kỹ thuật đào hầm bằng khiên. Ngoài ra, đa số dự ánhầm metro đô thị thướng gặp phải một tình huống không tránh khỏi là đào hầm ở mức cao trình thấp hơn đáy sông và cận kề với các toà nhà, hoặc là đào sát vào móng các công trình hiện hữu mà không được làm tổn hại đến chúng.
Hai tuyến đường xe điện ngầm ở Busan và 3 hầm metro ở Gwangju khởi công vào cuối những năm 1990 đều được thi công bằng thiết bị TBM (thiết bị khoan hầm) kiểu khiên dùng vữa (SS) đường kính 7.28m và TBM kiểu khiên dùng áp lực đất cân bằng (EPB) đường kính 7.38m.
Mới đây, một trong số 4 chiếc hầm trên tuyến metro Seoul No IX đã được đào xong bằng thiết bị SS. Ngoài ra một số hầm metro khác cũng được dự kiến thi công bằng TBM kiểu khiên.
Những trở ngại và khó khăn khi đào hầm bằng khiên
Các nguyên công đào hầm bằng khiên thướng được tiến hành ở địa tầng chỉ đơnthuần là đất (single son layer) kiểu tầng Sét LUÂN-ĐÔN và tầng Sét BĂNG-CỐC cũng như là ở địa tầng duy nhất là đá (single rock layer). Do vậy, việc bố trí cao trình và hưởng đặt của thiết bị khiên đào ở trong đất và của TBM ở trong đá có thể thực hiện được trong một giai đoạn lập quy hoạch của dự án. Tuy nhiên ở HQ, để đáp ứng được cả hai yêu cầu kinh tế và về mặt hình học của công trình hầm thi phải tịnh tiến thiết bị khiên đào qua một địa tàng hỗn hợp gồm cả đất lẫnđá. Hầu hết các hầm metro đều được thiết kế ở độ sâu 20m.
Trong thi công Tuyến Tàu điện ngầm Busan đã sử dụng TBM kiểu khiên dùng vữa bentonite, đã gặp phải một số trở ngại và khó khăn do các hiện tượng bất thưởng gồm có lớp đất, lớp mặt hỗn hợp và lớp đá cứng. Những thay đổi bất thướng về địa chất này đã ảnh hưởng tới sự vận hành của TBM kiểu khiên và tới tiến độ đào của thiết bị khi đào hầm. Ngoài ra, đã phát hiện là địa phay cắt kiểu con lăn của khiên là bị mòn ở dạng khác thướng và giá dở lưới phay xoắn thì bị méo đi Những tác động có hại nàyđã làm giảm tốc độ tịnh tiến thực tế từ 0,9 mlh xuống còn 0,15 mth và phải ngưng thiết bị ngoài ý muốn.
Các phương án khắc phục khó khăn khi đào hầm bằng TBM
Nhằm khắc phục những khó khăn về những bất thướng về địa chất, một số phương án đã được vận dụng. Ví dụ trên Tuyến Metro Busan số 11 và Tuyến Metro Gwuangju số 1, thay vì dùng loại đầu cắt cũ kiểu phẳng với các lưới phay 14 inch người ta đã sử dụng đầu cắt loại mới có dạng vồng (dom) với các lưới phay 17 inch.
Những đầu cắt nàykhá thích hợp với các điều kiện thay đổi bất thường về địa chất nghĩa là gồm: đất, lớp mặt cắt hỗn hợp, và đá cứng. Trên Tuyến Metro Busan số IX đã sử dụng đầu cắt loại vồng với các lưới phay bằng hợp kim 17 inch kết hợp được cả tính bền và tính dai. Ngoài ra để tránh làm hư hại tới các công trình hiện hữu trong đất ngầm và trên mặt đất, người ta đã thực thi các biện pháp đặc biệt và khảo sát trên diện rộng ở bên trong TBM kiểu khiên và tiến hành phun vữa xi-măng từ mặt đất.
Bản tin KHCN GTV 4/2007