Thông gió các hầm dài của các đườn ô tô

THÔNG GIÓ
CÁC HẦM DÀI CỦA CÁC ĐƯỜNG ÔTÔ
(ventilation of long tunnels of autoroads)
Đỗ Thụy Đằng
ĐH Mỏ Địa chất Hà Nội
Email: ; Tel: 091 276 3260

1. Mở đầu:
Việc đưa vào sử dụng hầm đường ô tô dưới đèo Hải Vân nằm giữa Thừa Thiên Huế
với Đà Nẵng đã đánh dấu bước tiến bộ vượt bậc của ngành xây dựng ngầm nước ta.
Chúng ta đã tiếp cận được công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực thiết kế các hầm giao thông
xuyên núi đá và đã làm chủ được phương pháp hiện đại trong lĩnh vực xây dựng các hầm
giao thông xuyên núi đá.
Sử dụng hầm đường ô tô này, chúng ta thật ngỡ ngàng không chỉ vì hầm là một trong
số 30 hầm đường ô tô dài nhất thế giới mà còn vì hầm ô tô này làm việc trong mạng
công trình ngầm liên hoàn, có trang thiết bị nội thất và ngoại vi tiên tiến:
- Đường hầm chính là đường hầm giao thông ô tô xuyên núi trong điều kiện
thông thường, có chiều dài 6280m, có chiều rộng 11.9m, chiều cao 7.5m, diện tích
thông thuỷ 73.26m
2
, tĩnh không thông xe 4.45m. Lòng đường có hai làn xe, bề rộng mỗi
làn 3.75m, được phân giới bởi hàng cọc tiêu cao su. Dải an toàn mỗi bên phần xe chạy
rộng 1.25m. Phía tây lòng đường có dải bờ đi bộ dành cho người công tác trong hầm với
độ chênh cao 1.0m và chiều rộng 1.0m. Dọc đường hầm có 18 điểm mở rộng để đỗ xe
khẩn cấp và dọc vòm hầm có bố trí 32 quạt hướng trục, công suất 50kw, đường kính
1.5m, tốc độ gió tối đa 30m/s, có thể tự động thay đổi tốc độ và chiều gió trong từng
đoạn hầm cần thiết, thậm chí khi cần kiềm chế đám cháy trong đoạn hầm nào đó, có thể
khống chế tốc độ gió trong đoạn hầm đó chỉ còn 0-:-0.5m/s.
- Đường hầm thoát hiểm dài 6280m, rộng 4.7m, cao 3.8m, diện tích thông thuỷ
15.47m2. Đường hầm thoát hiểm nằm song song về phía đông đường hầm chính và
cách đường hầm chính 30m.

- Nối thông đường hầm chính và đường hầm thoát hiểm là 15 đoạn hầm ngang
cách nhau 400m. Trong đó có 11 đoạn hầm ngang cho người đi bộ, với tổng chiều dài là
226.15m, chiều rộng 1,4m, chiều cao 3,2m, diện tích thông thuỷ 8.12m
2
. Cửa vào mỗi
đoạn hầm này rộng 2.25m, cao 2.0m. Còn lại 4 đoạn hầm ngang cho xe cứu hộ và người
đi bộ, với tổng chiều dài là 80.6m, chiều rộng 4.7m, chiều cao 3.8m, diện tích thông
thuỷ là 15.47m
2
. Cửa vào mỗi đoạn hầm này rộng 4.7m, cao 3.0m.
- Đường hầm nghiêng thông gió dài 1810m, rộng 8.2m, cao 5.3m, diện tích thông
thuỷ 36.2m2, nối thông đường hầm chính với mặt thoáng sườn núi phía trên.
- 3 đoạn hầm vòng lọc bụi tĩnh điện, làm sạch không khí cho đường hầm chính,
với tổng chiều dài là 495m, rộng 10.2m, cao 6.7m, diện tích thông thuỷ 57.69m
2
.
Tuy nhiên khi tìm hiểu sâu về sơ đồ hệ thống thông gió đường hầm chính giao
thông ô tô dưới đèo Hải vân, chúng ta thấy rõ ràng rằng: so với sơ đồ hệ thống thông gió
của các đường hầm giao thông đã có trong nước, sơ đồ thông gió ở đây phức tạp hơn,
với nhiều đổi mới ưu việt, đặc biệt đã đưa vào sử dụng cả những công trình phục vụ
(đường hầm nghiêng thông gió, các đoạn hầm vòng lọc bụi tĩnh điện) và những trang
thiết bị thông gió đặc chủng (thiết bị lọc bụi tĩnh điện, các quạt treo ) tiên tiến, cùng
với các trang thiết bị và dụng cụ đo lường, giám sát chất lượng gió, báo sự cố và khắc
phục sự cố liên quan đến chất lượng gió thuộc thế hệ hiện đại, nhằm vận hành an toàn
bền vững một mạng gió phức tạp, có thể điều tiết để phù hợp cả khi bình thường cũng
như khi bất thường. Nhưng so với yêu cầu nêu trong điều 6.8 của Tiêu chuẩn thiết kế
hầm đường sắt và hầm đường ô tô TCVN 4527 : 1988- Nhóm H, thì xem ra sơ đồ hệ
thống thông gió ở đây vẫn có phần còn chưa được thoả đáng.
Dưới đây thông qua đặc tính chung của các sơ đồ hệ thống thông gió các hầm
đường ô tô có độ dài lớn, chúng ta sẽ tìm ra những điều cần làm không chỉ cho hầm

đường ô tô dưới đèo Hải vân mà còn chung cho cả các hầm dài của các đường ô tô khác
sẽ xây dựng ở nước ta.
2- Các phương pháp thông gió hầm đường ô tô:
Xuất phát từ nhiệm vụ thông gió hầm đường ô tô, trong thực tế không gian hầm
đường ô tô có thể được sử dụng theo 2 hình thức:
- Hình thức không có luồng máng dẫn gió độc lập (hình thức không gian chung -
hình thức này đang áp dụng ở tất cả các hầm giao thông ở nước ta: Mặt cắt ngang bên
trong hầm không có vách ngăn dọc cách ly gió để hình thành 1 hoặc 1 số luồng máng
chỉ có nhiệm vụ chính là dẫn gió (không cho ô tô thực hiện nhiệm vụ giao thông bình
thường).
- Hình thức có luồng máng dẫn gió độc lập ( hình thức không gian chia luồng để
có 1 hoặc 1 số luồng máng dẫn gió độc lập với luồng hầm ô tô chạy - hình thức này
chưa áp dụng ở tất cả các hầm đường ô tô của nước ta) : Mặt cắt ngang bên trong hầm
có vách ngăn dọc cách ly gió để phân biệt 1 hoặc 1 số luồng máng chỉ có nhiệm vụ
chính là dẫn gió (luồng máng dẫn gió độc lập – không cho ô tô thực hiện nhiệm vụ giao
thông bình thường) với 1 hoặc 1 số luồng hầm có nhiệm vụ chính là cho ô tô thực hiện
giao thông bình thường (gọi tắt là luồng hầm ô tô chạy).
Về mặt thông gió, dù là sử dụng không gian hầm theo cách nào thì luồng hầm có
nhiệm vụ cho ô tô thực hiện giao thông bình thường (luồng hầm ô tô chạy) vẫn là không
gian thông gió chính, khó khăn phức tạp nhất. Cho nên, ở đây chúng ta chỉ chú trọng
xem xét các phương pháp thông gió cho các luồng ô tô chạy và coi đó là các phương
pháp thông gió các hầm đường ô tô.
Dựa vào tương quan giữa các thông số về phương, chiều dài và chiều của dòng
không khí (gió) chuyển động trong luồng ô tô chạy so với tổng độ dài của luồng ô tô
chạy đó, có thể phân chia các phương pháp thông gió các đường hầm ô tô (trong điều
kiện hoạt động bình thường) thành các hệ thống, nhóm và phân nhóm sau đây:
2.1 Hệ thống 1 - Thông gió dọc
Phương pháp thông gió tạo ra phương xác định hạ áp chủ đạo của không khí trong
luồng hầm ô tô chạy, để cho dòng không khí chủ đạo (không kể dòng xoáy ở biên luồng
hầm, xung quanh các trang thiết bị và các phương tiện giao thông có mặt trong luồng

hầm ) trong luồng hầm này hầu như chỉ chuyển động dọc theo phương của luồng hầm
này.
- Nhóm 1.1: Thông gió dọc đơn giản (hình 1 và hình 2)
Dọc theo hầu hết chiều dài của luồng hầm ôtô chạy, dòng không khí chỉ chuyển
động một chiều, không có thay đổi đột biến về động năng và thành phần bởi các biện
pháp thông gió phụ trợ ( cửa gió, quạt, máy điều hoà không khí, máy lọc bụi )
Trên thực tế, phương pháp thông gió dọc đơn giản chỉ nên áp dụng để thông gió các
đường hầm ôtô có độ dài L1000m. Trong đó , các đường hầm ôtô có độ dài L400m
có thể thông gió tự nhiên.
- Nhóm 1.2 : Thông gió dọc có đổi sức (hình 3)
Toàn bộ chiều dài luồng hầm ôtô chạy được chia làm hai hay nhiều đoạn, mỗi
đoạn chừng 100-300m. Tại những vị trí chuyển tiếp các đoạn với nhau, nhờ hoạt động
của thiết bị thông gió hỗ trợ để thay đổi hạ áp ( thường là quạt hướng trục treo trên trần
luồng hầm ôtô chạy), dòng không khí trong luồng hầm ôtô chạy tuy không có được sự
thay đổi về thành phần đáng kể nhưng đã có được sự đột biến về động năng ( bổ sung
hoặc tiêu thụ bớt động năng ) theo yêu cầu thông gió và phòng chống cháy.
Trên thực tế, các hầm đường ôtô có độ dài L550m có thể phối hợp thông gió
dọc tự nhiên với thông gió dọc cưỡng bức nhờ các quạt gió trung gian. Còn các hầm
đường ôtô có độ dài L1200m có thể phối hợp thông gió dọc cưỡng bức nhờ các quạt
của các trạm (quạt) cửa hầm với thông gió dọc cưỡng bức nhờ các quạt hướng trục
trung gian treo trên nóc hầm.
Cần chú ý rằng, khi dùng các quạt gió hướng trục treo ở các khoảng trung gian
trên nóc hầm để thay đổi sức gió ( trong đó có cả trường hợp bổ sung động năng cho
dòng không khí đã bị yếu đi bởi sức cản của vách luồng hầm ôtô chạy, cùng với các
trang thiết bị và phương tiện giao thông có mặt trong đó, cũng như trường hợp bổ sung
sức cản đối với dòng không khí hoạt động ở khoảng trung gian này của đường hầm đó),
một mặt sẽ góp phần thay đổi động năng có lợi cho dòng không khí trong luồng hầm đó,
nhưng mặt khác lại làm cho khối không khí nóng và bẩn phía nóc hầm bị quẩn xuống
dưới, vừa gây bất lợi cho sự hô hấp của những người đang trong vùng ảnh hưởng của
khối không khí quẩn này, vừa tăng khả năng cháy nổ bụi ở đây lên cao ( đặc biệt là khi

luồng hầm ôtô này cho phép hoạt động đồng thời các làn xe ôtô chạy ngược chiều
nhau). Cho nên, cần tránh sử dụng các quạt gió trung gian vào mục đích tăng sức cho
dòng không khí thông gió dọc khi luồng hầm dài cho phép hoạt động các làn xe ôtô
chạy ngược chiều nhau.
- Nhóm 1.3 : Thông gió dọc từng đoạn (hình 4 -:- hình 7)
Toàn bộ chiều dài luồng hầm ôtô chạy được chia làm hai hay nhiều đoạn, với mỗi
đoạn chừng 200-400m. Tại các vị trí chuyển tiếp các đoạn với nhau nhờ hoạt động của
dòng không khí từ công trình hoặc thiết bị thông gió hỗ trợ ( cửa cấp gió, cửa hút gió,
máy lọc gió, quạt hỗ trợ ) làm cho dòng không khí ở các đoạn liên tiếp với nhau trong
luồng hầm ôtô chạy có sự khác nhau : hoặc là chỉ về hạ áp, lưu lượng và chiều gió; hoặc
là cả về thành phần và chất lượng gió.
+ Phân nhóm 1.3.1 : Thông gió dọc từng đoạn, chiều gió không đổi.
+ Phân nhóm 1.3.2 : Thông gió dọc từng đoạn, chiều gió đối nhau.
+ Phân nhóm 1.3.3 : Thông gió dọc từng đoạn, chiều gió hỗn hợp các đoạn
không đổi với các đoạn đối nhau.
Mỗi đoạn luồng hầm ôtô chạy nằm giữa hai cửa gió, hai máy lọc gió cũng như
giữa các cửa gió với máy lọc gió có thể còn được phân chia thành hai hay nhiều phân
đoạn bởi sự có mặt của thiết bị thông gió hỗ trợ, để thay đổi hạ áp tạo ra sự đột biến về
động năng của dòng không khí theo yêu cầu thông gió và phòng chống cháy.
Trong điều kiện thông gió bình thường, chất lượng gió của mỗi đoạn luồng hầm
ôtô chạy được thông gió dọc từng đoạn (nhóm 1.3), gần như chất lượng gió của một
luồng hầm ôtô chạy được thông gió đơn giản ( nhóm 1.1 ) có độ dài tương đương.
Nhưng khi gặp sự cố thông gió, ví dụ xe cháy ở gần vị trí chuyển tiếp các đoạn với nhau
thì tác hại của luồng hầm ôtô dài chia đoạn lại lớn hơn rất nhiều so với tác hại của
luồng hầm ôtô chỉ có một đoạn.
Cho nên phương pháp thông gió dọc từng đoạn không có quạt trung gian đổi sức
gió chỉ nên áp dụng cho những đường hầm ôtô có độ dài L1500m. Còn phương pháp
thông gió dọc từng đoạn có quạt trung gian đổi sức gió cũng chỉ nên áp dụng cho những
đường hầm ôtô có độ dài L2000m.
Riêng trường hợp các luồng hầm dài cho phép hoạt động đồng thời các làn xe ôtô

chạy ngược chiều nhau, nói chung cần tránh sử dụng các quạt gió trung gian ( treo trên
nóc hầm ) vào mục đích tăng sức gió.
Tiếc rằng, hầm đường ôtô dưới đèo Hải Vân có độ dài 6250m và cho ôtô chạy
đồng thời theo hai làn ngược chiều nhau, lại đang được thông gió bằng phương pháp
thông gió dọc từng đoạn có đổi sức nhờ 32 quạt hướng trục trung gian treo dọc theo nóc
hầm, mỗi quạt có công suất 50KW, đường kính 1.5m, tốc độ gió thổi 30m/s. Chính sự
phối hợp giữa đặc tính của phương pháp thông gió đã chọn với những bất cập của chế
độ khai thác hầm này đang là những vấn đề đáng báo động, liên quan đến môi trường
trong hầm cùng với khả năng khai thác các thiết bị thông gió cho hầm nói riêng và khả
năng khai thác toàn hầm nói chung (hình 7).
2.2 Hệ thống 2 - Thông gió ngang ( hình 8)
Phương pháp thông gió tạo cho dòng không khí chủ đạo chuyển động theo phương
hầu như cắt ngang phương của luồng hầm ô tô chạy. Dọc theo luồng hầm ôtô chạy,
đồng thời với việc cấp gió sạch vào liên tiếp theo phương vuông góc với phương của
luồng hầm, thông qua các cửa (miệng ống) cấp gió sạch ở phía dưới (cao hơn mặt
đường khoảng 1.5m) là việc rút gió bẩn ra liên tiếp cũng theo phương vuông góc với
phương của luồng hầm, nhưng thông qua các cửa (miệng ống) thu gió bẩn ở phía trên (
thường bố trí trên trần luồng hầm ôtô chạy, đặc biệt có thể bố trí ở mức tường cao hơn
nóc ôtô khoảng 1.0m).
Theo mỗi luồng ôtô chạy, mỗi loại cửa gió (nối với một loại luồng máng dẫn gió)
được bố trí thành một hoặc một dãy riêng. Các cửa gió liên tiếp trong một dãy thường
bố trí cách nhau chừng 3-10m. Các cửa gió đồng loại của các dãy khác nhau nên bố trí
so le nhau.
Thêm vào đó, với những hầm dài của đường ôtô có lưu lượng xe thông qua lớn,
để khí cháy nổ và khói độc hại trong luồng máng gió bẩn chỉ có hàm lượng dưới
ngưỡng an toàn, chiều dài luồng hầm ôtô chạy ở đây cũng có thể được chia thành hai
hay nhiều đoạn, với mỗi đoạn được phục vụ bởi một hệ thống luồng máng dẫn gió
riêng.
Rõ ràng về mặt thông gió và chống cháy nổ trong hầm đường ôtô ( nhất là khi
ôtô còn chạy bằng động cơ đốt trong) thì phương pháp thông gió ngang luôn là phương

pháp tích cực nhất. Chất lượng gió rất tốt và gần như đều nhau theo chiều dài mỗi luồng
hầm ôtô chạy, không phụ thuộc chiều xe chạy cũng như số làn xe chạy trong mỗi chiều.
Đặc biệt, khi bùng phát cháy nổ ở một địa điểm nào đó trong luồng hầm ôtô chạy
này,
nhờ có các hệ thống giám sát, báo động và điều khiển tự động, kết hợp với hệ thống các
cửa thoát hiểm hợp lý. Phương pháp thông gió ngang này cho phép hạn chế được thời
gian sự cố, thời gian khắc phục sự cố và mức độ thiệt hại do đám cháy nổ đó gây ra.
Cần nhấn mạnh rằng khi đó về mặt thông gió không làm ảnh hưởng đáng kể đến người,
trang thiết bị, phương tiện, dụng cụ và kết cấu hầm nằm lân cận đám cháy nổ.
Tuy nhiên, về mặt thiết kế và kinh tế tổ chức, phương pháp thông gió này lại gây
ra những phức tạp đáng kể, như vốn đầu tư cao hơn , diện tích mặt cắt ngang các luồng
máng dẫn gió chiếm khoảng 30-50% diện tích mặt cắt ngang các luồng hầm ôtô chạy.
Cho nên, phương pháp thông gió này không nên áp dụng khi đường hầm ôtô ngắn ( đặc
biệt khi có thêm điều kiện lưu lượng xe ôtô qua hầm không cao). Vấn đề này đã được đề
cập đến trong tiêu chuẩn thiết kế hầm đường sắt và hầm đường ôtô TCVN-4527-1988.
Tiếc rằng phương pháp thông gió này lại chưa được áp dụng ở hầm đường bộ
dưới đèo Hải Vân hiện nay – một đường hầm ôtô vừa quá dài ( trong số 30 hầm đường
ôtô dài nhất thế giới ), vừa cho ôtô chạy hai chiều, với lưu lượng lớn, trong cùng một
luồng hầm ôtô chạy, đặc biệt là cho cả những xe có động cơ chất lượng quá kém chạy
qua.
Sự quá tải về thông gió ở hầm đường ôtô dưới đèo Hải Vân đã được các phương
tiện thông tin đại chúng nước ta thông báo và đặt yêu cầu tìm nguyên nhân cùng với giải
pháp khắc phục ( bản tin thời sự hồi 19h ngày 30/8/2005 của Đài truyền hình Việt
Nam). Rõ ràng nguyên nhân cùng với giải pháp khắc phục hiện tượng này đã được xác
định ngay trong TCVN-4527-1988. Chính sự coi thường tiêu chuẩn này đã gây ra sự cố
và chắc chắn sẽ gây ra lãng phí không nhỏ, đặc biệt có thể sẽ dẫn đến những tai hoạ
khôn lường.
2.3 Hệ thống 3 - Thông gió nửa ngang ( hình 9)
Thông gió nửa ngang là phương pháp phối hợp thông gió dọc với thông gió ngang.
Về nguyên lý, sự phối hợp này có thể bao gồm hai hình thức :

- Gió sạch chạy dọc trong luồng hầm ôtô chạy giống phương pháp thông gió dọc
rồi hút gió bẩn qua các cửa gió để tập trung về các luồng máng dẫn gió bẩn độc lập
giống phương pháp thông gió ngang ( tương tự như thông gió gian bếp nấu nướng trong
căn hộ khép kín dạng ống dài : nhờ gió chạy dọc căn hộ đến gian bếp rồi xả mùi và khói
bếp ra ngoài nhờ máy hút mùi và khói bếp).
- Gió sạch qua các cửa gió nối với các luồng máng dẫn gió sạch độc lập giống
phương pháp thông gió ngang, còn gió bẩn chạy dọc luồng hầm ôtô chạy giống phương
pháp thông gió dọc.
Trong thực tế thông gió hầm đường ôtô, hình thức phối hợp thứ hai này thường
gặp nhiều hơn hình thức phối hợp thứ nhất. Đặc biệt là khi trong luồng hầm ôtô chạy
một chiều.
Phương pháp thông gió dọc xuất hiện trước tiên và đến nay vẫn được chú ý áp
dụng trong phạm vi rộng rãi. Cho nên, để nhấn mạnh yếu tố thông gió ngang trong
phương pháp thông gió phối hợp thông gió dọc và thông gió ngang, tốt nhất là dùng
thuật ngữ thông gió nửa ngang.
Phương pháp thông gió nửa ngang tuy đã khắc phục được phần nào các nhược
điểm của các phương pháp thông gió thành phần đã nói, nhưng vãn chưa đảm bảo hiệu
quả thông gió và an toàn cao, đặc biệt khi luồng hầm ôtô chạy đã dài, lại 2 chiều với lưu
lượng lớn. Cho nên phương pháp thông gió nửa ngang thường chỉ nên áp dụng để thông
gió các luồng hầm ô tô chạy có chiều dài L1500m.ư
3. Kết luận
Thông gió các hầm dài của các đường ôtô là khó khăn phức tạp, nhất là khi luồng
hầm ôtô chạy có chiều dài L>1500m với lưu lượng ôtô lớn đồng thời theo cả hai chiều.
Trong những trường hợp này, dù đã có những biện pháp thông gió hỗ trợ như
chia đoạn thông gió, điều hoà không khí trung gian nhưng vẫn phải áp dụng phương
pháp thông gió ngang.
Việc thông gió hầm đường ôtô dưới đèo Hải Vân hiện nay là không tuân thủ Tiêu
chuẩn thiết kế hầm đường sắt và hầm đường ôtô TCVN – 4527-1988, cần rút kinh
nghiệm để khắc phục và không để xảy ra ở các hầm dài của các đường ôtô khác.

Những tài liệu tham khảo

1. TCVN-4527-1988 , Nxb. Xây dựng – Hà Nội – 2003.
2. В. П. Волков и др. - ТОННЕЛИ И МЕТРОПОЛИТЕИЫ – Изд.
”Транспорт” - Москва – 1964
2. Nguyễn Thế Phùng và Nguyễn Quốc Hùng – 1998 – Thiết kế công trình hầm giao
thông – Nxb. Giao thông vận tải – Hà Nội.
3. Dự án hầm đường bộ qua đèo Hải Vân _ PMU – 85-1998-2005.
4. Ban quản lý dự án hầm Hải Vân – Quy định và hướng dẫn cần thiết khi qua hầm
Hải Vân _ Báo Bạn đường – Cơ quan của uỷ ban an toàn giao thông Quốc Gia–Thứ
hai 16/05/2005.
5. Trương Quang Ngọc – 09/2004 – Bàn về bổ sung an toàn giao thông và vệ sinh môi
trường cho xe cộ đi qua hầm Hải Vân – T/c Người Xây dựng- Hà nội.



* Ban thư ký Hội cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình Việt Nam (VSSMGE) xin cảm ơn Nhà
giáo Đỗ Thụy Đằng đã cho phép phổ biến tài liệu này.

* The Secretariat of The Vietnam Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (VSSMGE) would like
to thank the author Prof. Do Thuy Dang very much for his kindly allowing to disseminate this paper among the
Society members.