Báo cáo khoa học: "MỘT SỐ GIẢI PHÁP THI CÔNG CƠ GIỚI ĐƯỜNG SẮT KHÔNG KHE NỐI ÁP DỤNG CHO ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM" pdf

MỘT SỐ GIẢI PHÁP THI CÔNG CƠ GIỚI ĐƯỜNG SẮT KHÔNG KHE NỐI
ÁP DỤNG CHO ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM

ThS. NGUYỄN HỒNG PHONG
ThS. CHU QUANG CHIẾN
Bộ môn Đường sắt
Khoa Công trình
Trường Đại học Giao thông Vận tải

Tóm tắt: Bài báo giới thiệu sơ bộ một số giải pháp thi công cơ giới đường sắt của một số
nước tiên tiến, phân tích khả năng áp dụng cho đường sắt Việt Nam và bước đầu xây dựng mô
hình giải pháp thi công đường sắt không khe nối cho đường sắt Việt Nam.
Summary: The paper presents an overview of some mechanical implementing solutions
for continuous welded railways in developed countries; analysis of the possibility of applying
these solutions in Viet Nam; and development of an initial model of such solutions.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Từ những năm đầu thập kỷ 70 - 80 của thế kỷ trước đến nay ở Việt Nam không xây dựng
mới tuyến đường sắt nào, công nghệ thi công đường sắt khi đó là các công nghệ lạc hậu, chủ
yếu dùng phương pháp thủ công để thi công.
Trong thời gian gần đây trên tuyến đường sắt Thống Nhất ở nước ta đặt đường ray hàn dài
ở khu gian Nông Sơn-Trà Kiệu, đoạn đường sắt Thanh Hoá, đây là đoạn ray hàn dài đầu tiên
của Đường sắt Việt Nam, ở đây ray hàn dài không được đặt liên tục trong phạm vi toàn khu gian
hoặc toàn tuyến. Phương pháp thi công đặt đường ray hàn liền trong dự án này là phương pháp
thi công thủ công của Nhật Bản áp dụng cho thay ray hàn dài trong duy tu bảo dưỡng, lẻ tẻ và
ray cũng chỉ dài không quá 50 m. Sang Việt Nam được áp dụng cho ray hàn dài ≥ 800 m.
CT 1
- Ưu điểm: Trang bị đơn giản gồm một đoàn goòng máy chuyên dùng vận chuyển ray hàn
dài gồm một đầu máy goòng và 15 xe goòng có guốc hãm được điều khiển hãm hơi từ đầu máy
goòng. Trên đầu máy có lắp cần trục nâng, hạ ray. Trên các xe goòng có giá đỡ và thiết bị sàng

ngang ray, 63 giá poóctích cổng, 75 thiết bị lắp, 45 thiết bị tháo cóc pandrol, 4 bộ kẹp đầu ray
cưa ray máy, khoan ray máy Ngoài ra là các thiết bị mà phương pháp nào cũng cần có như:
nhiệt kế đo nhiệt độ ray, thiết bị đo trở lực chống xê dịch ngang, dọc của TVBT. Phương pháp
này dễ sử dụng không phải huấn luyện thời gian dài.
- Nhược điểm: Thời gian phong toả dài, năng suất thấp, trong 3 - 4 giờ chỉ đặt được tối đa
800 m đường ray hàn liền. Công tác chuẩn bị cho thay ray hàn dài tốn rất nhiều thời gian, sau
khi đã hoàn tất thì việc vận chuyển và thi công lắp đặt ray hàn dài mới được bắt đầu. Phương
pháp này chỉ áp dụng khi ray hàn dài cùng chủng loại với ray đang đặt trên đường cũ.
Hiện tại ở Việt Nam đang nghiên cứu và triển khai rất nhiều dự án xây dựng đường sắt như
tuyến dự án Yên Viên - Phả Lại; Hạ Long - Cái Lân, dự án đường sắt cao tốc Hà Nội - Vinh, TP
Hồ Chí Minh - Nha Trang, dự án tuyến đường sắt phục vụ phát triển công nghiệp nhôm khu vực
Tây Nguyên và Nam trung bộ. Trong các dự án này thì chi phí về thi công kết cấu tầng trên
chiếm tỷ trọng rất lớn trong tổng dự toán, các dây chuyền công nghệ trong nước không đáp ứng


được yêu cầu thực tế.
Trong bối cảnh chung về việc xây dựng đường sắt ở Việt Nam thì việc nghiên cứu công
nghệ thi công cơ giới đường sắt không khe nối là hết sức cần thiết, nghiên cứu có ý nghĩa thực
tiễn rất cao.


II. NỘI DUNG
1. Trình tự và dây chuyền công nghệ của các nước tiên tiến
Trình tự thi công đường không khe nối có thể tổng hợp thành các bước như sau:
(1) Đá được dỡ xuống san bằng theo chiều dày thiết kế lớp đá
(2) Trên lớp đá đáy đặt đường ray nổi.
(3) Chia lớp bổ sung đá, chèn từng lớp, ổn định động lực và chỉnh đường
(4) Hàn nối các ray dài theo chiều dài thiết kế đơn nguyên.
(5) Phát tán ứng suất và khoá ray đơn nguyên, hàn nối với đơn nguyên bên cạnh
(6) Cường hoá các tác nghiệp ổn định đường, chèn đường, làm chắc vai đá và ổn định động

lực.
(7) Sửa điều chỉnh chính xác vị trí hình học đường ray.
Dây chuyền công nghệ của một số nước tiên tiến được chia thành hai nhóm là đặt từng
thanh tà vẹt và đặt cầu ray dài, điển hình nhất là các dây chuyền công nghệ như sau:
a. Phương pháp đặt ray của đường sắt Pháp
(1) Dùng máy đặt ray phổ thông đặt đường tạm thời phía trước đường đã đặt. Chiều dài đặt
đường ray tạm thời không dưới 2000 m, nối ray tạm thời với đường đã đặt. Kết cấu đường tạm
thời là cầu ray đặt nổi dài 18 m gồm ray và tà vẹt hợp thành. Phía trước đường ray tạm thời đặt
đường ray phụ trợ 200 m.
TCT1
(2) Xe vận chuyển ray dài tiến vào đường ray tạm thời, rỡ ray dài tuần tự sang hai bên
đường, nối ray phụ trợ với ray dài vừa rỡ xuống và đặt song song giữa cự ly đường 3310 mm,
chuẩn bị làm đường chạy cho cần trục cổng chạy. Khi xe vận chuyển quay trở về, dỡ xuống
giữa hai tuyến các ray đợi đặt của đường ray thứ hai.
(3) Xe vận chuyển tà vẹt và xe mặt bằng tiến vào phía trước của đường tạm thời. Tháo lập
lách liên kết giữa đường ray tạm thời và đường đã đặt. Dùng cần trục PTH500 cẩu cầu ray 18 m
trên đường tạm thời, đưa lên xe mặt bằng ở phía trước, tạo khoảng trống đặt tà vẹt và ray dài.
(4) Khi cần cẩu cổng PTH500 quay trở về, cẩu 60 thanh tà vẹt từ xe vận chuyển tà vẹt bê
tông từ phía trước chở tới, đưa vào khoảng trống chia làm hai lần, đặt tà vẹt vào vị trí theo
khoảng cách đã thiết kế.
(5) Dùng máy gắp ray MRT bẩy ray dài vào bệ đỡ của tà vẹt.
(6) Dùng máy định vị tà vẹt PRD9 chỉnh chính xác vị trí tà vẹt và bắt các phụ kiện hình
thành đường ray ray dài nổi.
(7) Dùng phương pháp hàn nhiệt nhôm hàn ray dài với ray dài đã đặt trước, tạo thành
đường ray dài mới đặt.
(8) Đoàn tàu chở đá thế vào đường ray dài nổi dỡ đá, tiến hành chèn từng lớp, phối đá,


chnh hỡnh, n nh ng lc, ng ray mi t n nh.
(9) Phỏt tỏn ng sut, khoỏ chớnh xỏc nhit khoỏ ray.

C theo tun t nh vy kộo di ray v phớa trc, trỡnh t thi cụng xem hỡnh 1.
Chiu di hn ray di ca Tõy Ban Nha v Phỏp ln lt l 396 m v 288 m.

máy chèn đuờng
Tháo dỡ v lắp đặt ray hn liền
cwr
TLR2000
Xe vận chuyển ray di
Hn nhiệt nhôm
đầu nối
Điều chỉnh cự ly TV
xiết các cấu kiện nối giữ
Đua ray di vo bệ đỡ
của t vẹt
Đặt t vẹt
MPR
Máy lắp ray
xe ổn định
động lực
phát tán ứng suất
đuờng ray
máy lm đá
PTH500
cần cẩu cổng
PRD9
Máy định vị t vẹt
Vận chuyển cầu ray
đặt ray phụ trợ
Xe vận chuyển ray di
dỡ v đặt ray di

TLR2000
Vận chuyển đá
dăm đến vị trí
Tháo dỡ v lắp đặt t vẹt
máy tháo dỡ v lắp đặt
kgt
Đặt đuờng số II
Vận chuyển t vẹt bê tông

CT 1
Hỡnh 1. Th t t ng TGV ca Phỏp
b. Phng phỏp t ray ca ng st o
(1) Dựng cỏc mỏy SVM1000S, xe ch t vt, xe ch ray di lp thnh on tu cụng trỡnh
ng ray ray di (hỡnh 2).
on tu cụng trỡnh ny khi tỏc nghip thỡ khụng cn gii th, cỏc mỏy múc cựng xp trờn
cựng mt toa cú th hon thnh cỏc tỏc nghip t t vt, t ray, xit cht cỏc ph kin
(2) Phớa trc ca xe tỏc nghip SVM 1000S cú c cu chy kiu xớch, chy trờn m
ng, gia cú mỏy chy phớa trờn v giỏ chuyn hng phớa sau ca SVM 1000S l c cu
t t vt v c cu by ray.
(3) Trc khi r ray, trờn m ng c 10 m t con ln dn hng cho ray. Ray dn xp
trờn xe do c cu y, y n phn u mỏy SVM100S ri do mỏy kộo kộo v phớa trc, r
cỏc con ln hai phớa c ly ray hai phớa l 3000 mm.
(4) Cn cu Long Mụn chy trờn i xe tỏc nghip SVM1000S, cu t vt trờn xe vn
chuyn t vt a v b t vt phớa trc SVM1000S, sau ú mỏy t chớnh xỏc tng thanh
mt ti v trớ t.
(5) Kỡm cp ray v ti chuyn ng thu lc t trờn xe SVM1000S chuyn by ray vo b
ca t vt, tip dú mỏy sit ph tựng t trờn xe, lp xit cỏc ph kin, giỏ chuyn hng phớa
sau ca SVM1000S chy trờn ray di va mi by vo. Xe vn chuyn t vt, xe vn chuyn ray
di u chy trờn ng ray ray di. Hiu sut tỏc nghip bỡnh quõn ca SVM1000S l 350 m/h,
tng trng lc kộo l 900 tn. Tớnh nng cụng tỏc ca SVM1000S chc chn nhng giỏ li

tng i cao.
lm nền đá ba lát
Rải đá ba lát
mi ray
trứơc khi hn
mi đầu ray
v đế ray
VặN CHặT PHụ KIệN
Dỡ, THáO PHụ KIệN
máY KéO
apt 500 a HOặC
APT 100 S
MáY HN 2 CHỉ RAY
V CắT BA VIA
HN ĐOạN DI 432M
MI ĐầU V Đế RAY
NÂNG DậT CHèN ĐƯờNG
MáY ổN ĐịNH ĐộNG LựC
Dỡ V ĐồNG THờI LắP ĐặT PHụ KIệN
TáC NGHIệP CHèN LầN 3
nÂNG, GIậT, CHèN
LM Đá ổN ĐịNH ĐộNG LựC
MáY KIểM TRA ĐIệN Tử
kiểm tra các thông số hình học tuyến đừơng
xe vận chuyển ray xe vận chuyển đá
tác nghiệp chèn đá lần i v lần ii
ssp 203 hoặc ssp 403
08 - 32 DGS 62 N

máy đẩy ép đuờng ray xe vận chuyển ray
xe vận chuyển t vẹt
dùng máy ép ray để đẩy ray di 108m ở
trên con lăn của máy
Xe vận chuyển đá
máy kéo
Xả đá
kéo ray lúc bắt đầu tác nghiệp
đặt t vẹt kéo ray (kẹp vo lập lách)
hứơng tác nghiệp
svm 1000s
giá long môn
xe vận chuyển t vẹt

Hỡnh 2. Th t t ng ca ng st o
c. Phng phỏp t cu ray di ca c
hứơng tác nghiệp
cầu ray di 180m
công trừơng tạm thời để
lắp đặt cầu ray
máy vận chuyển lem
máy kéo
1
lớp đá ba lát dứơi đáy t vẹt đừơng ray đã đặt
2
3
đừờng ray phụ
4
5
đua máy vận chuyển ray ra

6
đua máy vận chuyển ray ra
kéo về phía trứơc ray phụ
pem-lem về địa điểm lắp đặt cầu ray
máy nâng đừơng pem

TCT1
Hỡnh 3. Th t tỏc nghip t ng ICE ca c


(1) Lợi dụng đường đã đặt làm địa điểm lắp ráp tạm thời của cầu ray dài, một bên đường để
ray dài đã hàn với số lượng nhất định, ray dài 180 m. Địa điểm lắp ráp gần với địa điểm sẽ đặt
đường.
(2) Dọc hai bên đường, đặt đường đi lại cho cần cẩu kiểu PTH500, chiều dài đường này
bằng tổng chiều dài cầu ray lắp ráp và chiều dài xe chở tà vẹt.
(3) Dùng cần cẩu PTH cẩu tà vẹt từ xe chở đến vị trí cần lắp ráp, đặt trên đường theo cự ly
tà vẹt đã thiết kế.
(4) Dùng 18 chiếc cần trục nhỏ PEM cẩu ray dài dài 180m đặt lên bệ đỡ tà vẹt, xiết phụ
kiện là thành cầu ray dài.
(5) Hai đầu cầu ray dài, bố trí ray dẫn dốc, dùng xe kéo, kéo xe vận chuyển nhỏ kiểu
LEM460 và xe nâng tự động nhỏ kiểu PEM807, mỗi loại 18 chiếc, xe con LEM vượt qua cầu
ray dài, dừng ở cuối đoạn đường, PEM dừng trên cầu ray dài.
(6) Tháo liên kết của ray dẫn dốc nghiêng, đồng thời tháo liên kết của LEM và PEM.
CT 1
(7) Sau khi các xe nâng nhỏ PEM 807 lần lượt đứng ở vị trí của mình, hạ chân chống chống
lên tầng lớp đệm đường, cẩu cầu ray dài lên.
(8) LEM tiến vào đường phía dưới cầu ray vừa được cẩu lên, PEM đặt cầu ray dài được cẩu
đặt lên xe nhỏ LEM, sau khi có chân chống, PEM cùng lên xe kéo LEM.
(9) Đặt đường ray tạm thời với đường đã đặt và liên kết với đường đã đặt.
(10) LEM chạy vào đường ray tạm thời, PEM thả chân chống, chống lên đệm đường lại

cẩu cầu ray dài lên.
(11) LEM lui về phía đường đã đặt, đường ray tạm thời kéo về vị trí của đường đợi đặt,
chừa không gian cho cầu ray dài hạ xuống.
(12) PEM hạ cầu ray được cẩu xuống đúng vị trí. Việc đặt cầu ray dài kết thúc.
Các bước trình tự được thể hiện trong hình 3.
d. Phương pháp thay ray quay vòng cầu ray ngắn của Trung Quốc
(1) Tại cơ sở lắp ráp cầu ray, lắp cầu ray dài 25 m.
(2) Vận chuyển cầu ray xuống công trường, dùng máy đặt ray (như máy Platốp, cẩu
poóctích của Áo) lần lượt hạ các cầu ray lên đệm đường và dùng bộ phận liên kết tạm thời để
liên kết các đầu nối lại.
(3) Dùng đoàn tàu chở ray dài đã hàn lại vận chuyển đến công trường, đoàn tàu chạy lùi
vào đường ray nổi dỡ ray dài xuống hai bên cầu ray.
(4) Dùng máy gắp ray MPR-M (hình 4) tháo các thanh ray thông thường để vào trong lòng
đường, gắp hai thanh ray dài ở hai bên đặt vào vị trí của nó trên tà vẹt và liên kết thành đường
ray
(5) Dùng xe thu hồi ray để thu hồi ray quay vòng, trở đến cơ sở rỡ xuống, lắp ráp thành cầu
ray đặt vòng sau.




Hình 4. Máy gắp ray MPR-M của Áo
2. So sánh các phương pháp đặt đường
Qua phân tích ưu nhược điểm của các dây chuyền công nghệ thi công đã nói ở trên, có thể
thấy rằng mỗi công nghệ thi công đều có những ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng riêng. Việc
lựa chọn một dây chuyền công nghệ phải dựa trên các tiêu chí cụ thể như điều kiện áp dụng, khả
năng phù hợp với tình hình trong nước, khả năng đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và đặc biệt là
phải phù hợp với điều kiện kinh tế.
Do số liệu không đầy đủ, dẫn đến việc định lượng cụ thể, đặc biệt là khả năng phù hợp với
điều kiện kinh tế là rất khó khăn. Chính vì vậy mà trong bài báo chỉ nêu so sánh trên cơ sở kinh

nghiệm của nước ngoài.
TCT1
(1) Phương pháp đặt từng thanh tà vẹt
Các vật liệu như ray dài, tà vẹt và phối kiện vận chuyển trực tiếp tới công trường, không
cần bố trí bãi láp ráp cầu ray. Các tổ máy thi công như SVM 1000S đều có tính năng tổng hợp
phân bố tà vẹt, đặt ray lắp phụ kiện, dây chuyền chặt chẽ, hiệu suất cao, chất lượng tốt. Các máy
PTH500, PKJ-20ES; việc rải tà vẹt, đặt ray dài, lắp phụ kiện do ba bộ phận máy hoàn thành
nhịp nhàng, trình độ cơ giới hoá cao, chất lượng đặt đường tốt, dễ khắc phục các sự cố máy
móc, các thiết bị có liên quan trong nước chế tạo được, dễ sử dụng. Nếu có thêm xe vận chuyển
hai tầng thì hiệu suất tác nghiệp càng cao.
Chiều dài đường ray dài mỗi lần đặt ở nước ta có thể đặt từ 200 - 500 m, chiều dài của ray
dài đặt được càng dài, số lượng đầu mối hàn tại công trường càng ít
Phương thức đặt đường này, đầu tư một lần các máy đặt tà vẹt đặt ray và các thiết bị phối
thuộc tương đối cao nhất là SVM1000S.
(2) Phương pháp đặt cầu ray dài
Phương pháp đặt cầu ray dài dài 180 m dùng hệ số ICE của đường sắt Đức là một hệ thống
với các máy chủ lực là xe nhỏ chuyên chở LEM và xe cần cẩu nhỏ PEM, thao tác dễ dàng, cơ
động linh hoạt, hiệu suất tác nghiệp cao, chất lượng đặt đường tốt. Sử dụng đường đã đặt làm
nơi lắp ráp tạm thời cầu ray, đường kéo dài lên phía trước, địa điểm lắp ráp cũng dịch lên, tiết
kiệm được xây dựng bãi lắp ráp cầu ray và công cụ vận chuyển chuyên dùng. Hệ thống này
cũng có thể dùng đặt ghi. Nhưng hệ thống PEM+LEM nhiều thiết bị giá đầu tư cao, trong nước


còn phải nghiên cứu triển khai, chưa đáp ứng được yêu cầu khẩn cấp. Hơn nữa chiều dài của
cầu ray đặt theo phương pháp này chỉ hạn chế ở 180 m. Theo giới thiệu để đảm bảo việc cầu ray
đặt đường không biến dạng uốn, còn cần phải có điều khiển tự động, tác nghiệp phải nhịp
nhàng, điều này khó thực hiện. Hơn nữa các đầu nối phải hàn trên công trường nhiều; vì vậy
tính khả thi của phương pháp này không cao.
(3) Phương pháp thay ray quay vòng cầu ray ngắn
Tại nơi lắp ráp cầu ray, lắp ráp thành các cầu ray tiêu chuẩn, chở đến công trường hạ

xuống, rồi lấy đường ray dài thay các ray ngắn, lắp chỉnh đường, cuối cùng thành đường không
khe nối. Phương thức này lấy ngắn nuôi dài, phù hợp tình hình trong nước, không phải nhập
ngoại, tiết kiệm ngoại tệ, có ưu điểm là đã thành thạo.
Các thiết bị của phương pháp này như đoàn tàu chở ray dài, xe tác nghiệp thay ray dài, cần
cẩu chuyên dùng đặt cầu ray, nhóm tạo thu hồi ray ngắn đều là những thiết bị đã được nhập
trong nước, tính năng tốt, giá rẻ, không cần phải nghiên cứu thí nghiệm. Việc hàn ray cũng có
thể dùng xưởng hàn ray ở gần. Các thiết bị phục vụ công tác hàn chúng ta đã nhập tương đối
đầy đủ, kỹ thuật thành thục. Tóm lại là sử dụng tại chỗ, lợi nhiều hại ít. Tuy nhiên phương pháp
này vẫn phải xây dựng cơ sở lắp ráp cầu ray truyền thống và lượng ray quay vòng với số lượng
nhất định.

III. KẾT LUẬN
Với tình hình cụ thể của Việt Nam, số lượng đường không nhiều, điều kiện kinh tế có hạn,
Việt Nam không nên nhập các dây chuyền hiện đại với năng suất quá cao, nên sử dụng các dây
chuyền có năng suất vừa phải, chỉ nhập các máy chính còn các máy còn lại cần nghiên cứu chế
tạo. Chỉ có như vậy mới tiết kiệm lượng ngoại tệ mà vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đặt ra.
CT 1
Do vậy kiến nghị chọn dây chuyền của Việt Nam là "Phương pháp thay ray quay vòng cầu
ray ngắn", tại bãi lắp cầu ray lắp các cầu ray thông thường, dùng các toa xe chuyên dùng chở ra
hiện trường, dùng cẩu chuyên dụng đặt xuống đường đã có lớp đá lót, đặt xuống đường, liên kết
thành đường ray. Sau đó, dùng các đoạn tầu chở đá ra hiện trường, xả đá xuống đường, máy
chèn đá, làm mặt đá và máy ổn định động lực vào hoàn thiện đường thông thường. Sau khi đã
đặt được đoạn đường đủ dài, dùng các đoàn tầu chở ray dài ra hiện trường đặt sang hai bên
đường, dùng máy gắp ray, tháo đường thông thường, gắp ray dài đặt vào vị trí trên tà vẹt, hàn
nhiệt nhôm liên kết các thanh ray dài thành chiều dài thiết kế, phát tán ứng suất hoàn thiện thành
đường ray hàn liền. Sau khi đã hoàn thiện dùng các đoàn tầu thu gom các thanh ray thông
thường về bãi lắp để tái lắp các cầu ray thông thường.
Tài liệu tham khảo
[1]. Quảng Trung Thạch, Cao Tuệ An - "Đường sắt không khe nối" (Tiếng Trung Quốc) - NXB Đường
sắt Trung Quốc - 2001

[2]. Hồ sơ "Thiết kế kỹ thuật và thi công đường ray không khe nối" đường sắt Thống nhất, khu gian Nông
Sơn - Trà Kiệu, tỉnh Quảng Nam - Tổng Công ty Đường sắt Việt Nam – 2004
[3]. Hồ sơ thiết kế “Báo cáo nghiên cứu khả thi” - Dự án nâng cấp đường sắt có kết hợp hàn ray đoạn
Km175+0.00 – Km185+0.00 đường sắt Hà Nội – TP Hồ Chí Minh – Công ty Tư vấn đầu tư xây dựng
2004
[4] Tài liệu lấy từ Internet ♦