ứng dụng công nghệ thông tin để giải quyết bài toán xử lý nền đất yếu bằng các giải pháp thoát nước thẳng đứng cho xây dựng đường giao thông ở việt nam

bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học mỏ địa chất ---  --- Trịnh Viết Linh ứng dụng công nghệ thông tin để giải quyết bài toán xử lý nền đất yếu bằng các giải pháp thoát nước thẳng đ

bộ giáo dục và đào tạo

Trường đại học mỏ địa chất

-
 -

Trịnh Viết Linh

ứng dụng công nghệ thông tin để giải quyết bài toán xử lý nền đất yếu bằng các giải pháp thoát nước thẳng đứng cho xây dựng đường giao thông ở việt nam

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Hà nội 2007

bộ giáo dục và đào tạo

Trường đại học mỏ địa chất

-
 -

Trịnh Viết Linh

ứng dụng công nghệ thông tin để giải quyết bài toán xử lý nền đất yếu bằng các giải pháp thoát nước thẳng đứng cho xây dựng đường giao thông ở việt nam

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan nội dung nghiên cứu trong luận văn là của bản thân tôi, ch ư a t ừ ng ñượ c công b ố trong các ñồ án và báo cáo khác

HÀ NỘI, 2007

Tác giả

Trịnh Viết Linh

Mở đầu

Mở đầu

Sau hơn 20 năm đổi mới và hội nhập, công cuộc xây dựng và hoàn thiện mạng đường bộ Việt Nam đ) đạt được nhiều thành tựu Riêng trong tính toán thiết kế, tính chuyên nghiệp đ) được nâng cao qua từng dự án Công tác tính toán thiết kế cầu, đường, từ thủ công, đ) dần được tự động hoá với sự trợ giúp của các phần mềm có tính chuyên nghiệp cao như: RM2006, Midas Civil, Nova TDN, RoadLand, Topo Công tác tính toán, thiết kế các hạng mục khác, trong đó có xử lý nền đất yếu, cũng đang từng bước được tự động hoá

Đề tài “ứng dụng công nghệ thông tin để giải quyết bài toán xử lý nền đất yếu bằng các giải pháp thoát nước thẳng đứng cho xây dựng đường giao thông ở Việt Nam” thực hiện nhằm bước đầu nâng cao tính chuyên nghiệp và tự động hoá trong tính toán xử lý nền đất yếu, đáp ứng đòi hỏi của thực tế sản xuất hiện nay

1) Tính cấp thiết của đề tài

Hiện tại, quy hoạch mạng đường bộ Việt Nam đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020 đ) được Chính phủ phê duyệt Quy hoạch phát triển mạng đường bộ cao tốc quốc gia Việt Nam đến năm 2020 và tầm nhìn ngoài năm 2020 cũng đ) được Bộ giao thông vận tải đệ trình Theo đó, một loạt các tuyến đường trên toàn l)nh thổ Việt Nam sẽ được nâng cấp, cải tạo và xây dựng mới

Theo hoạch định, hầu hết các tuyến đường quan trọng đều tập trung hoặc

đi qua hai trung tâm kinh tế lớn của đất nước là đồng bằng Bắc Bộ và đồng bằng Nam Bộ Đây là hai đồng bằng trẻ, mới được thành tạo bởi hai hệ thống sông Hồng và sông Cửu Long Do đó, đây là hai khu vực phân bố nhiều đất yếu nhất Việt Nam và các tuyến đường phải áp dụng các giải pháp đặc biệt xử

lý nền đất yếu ở đây là rất phổ biến

Trong khi đó, thực tế sản xuất cho thấy, công tác tính toán xử lý nền đất yếu trong xây dựng đường giao thông hiện còn nhiều tồn tại và hạn chế như:

- Thiếu các kỹ sư, chuyên gia Địa kỹ thuật được đào tạo bài bản, nhất là trong các đơn vị sản xuất;

- Thiếu các tài liệu hướng dẫn kỹ thuật chuẩn mực;

- Thiếu các công cụ tính toán chuyên nghiệp

Những tồn tại và hạn chế này đ) và đang là một trong những nguyên nhân gây ra các sự cố kỹ thuật trên các tuyến đường thời gian qua

Trong điều kiện đất yếu phân bố rộng r)i trên các tuyến đường đ) và đang

được hoạch định, trước thực trạng công tác tính toán xử lý nền đất yếu như trình bầy trên đây cũng như đòi hỏi của thực tế sản xuất: Việc ứng dụng công nghệ thông tin để giải quyết bài toán xử lý nền đấy yếu và bước đầu khắc phục

những tồn tại, hạn chế trong tính toán nói chung và cho xây dựng đường giao thông ở Việt Nam nói riêng là hết sức cấp thiết

2) Mục đích nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu nhằm mục đích: Nghiên cứu, phân tích và hệ thống hoá những tồn tại, hạn chế trong tính toán xử lý nền đất yếu trong xây dựng đường giao thông, trên cơ sở đó, xây dựng một phần mềm mới đáp ứng yêu cầu của thực tế sản xuất

3) Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

Đất yếu rất đa dạng về thành phần, trạng thái, đặc điểm phân bố, và các giải pháp xử lý nền đất yếu cũng rất phong phú Tuy nhiên, do hạn chế về kiến thức chuyên môn cũng như thời gian thực hiện, phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ giới hạn: Đất yếu là đất loại sét, được xử lý bằng các giải pháp thoát nước

đứng như bấc thấm, giếng cát hoặc các công trình thoát nước khác có nguyên

lý thoát nước tương tự, trong xây dựng đường giao thông ở Việt Nam

4) Nội dung nghiên cứu

- Các loại đất yếu phổ biến ở Việt Nam và hiện trạng xây dựng đường trên

đất yếu ở Việt Nam;

- Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng các loại đường thấm thẳng đứng và tình hình áp dụng cho xử lý nền đất yếu trong xây dựng đường giao thông trên

đất yếu ở Việt Nam;

- Các yêu cầu của một bài toán xử lý nền đất yếu, phương pháp và lý thuyết tính toán; mối quan hệ của hai nội dung tính toán ổn định lún và ổn định trượt của bài toán xử lý nền đất yếu gắn với đặc thù thi công công trình đường giao thông;

- Phương thức quản lý và trao đổi dữ liệu đầu vào của một số phần mềm tính toán xử lý, hoặc thực hiện một phần nội dung tính toán xử lý nền đất yếu hiện có mặt tại Việt Nam

Những tài liệu chính được sử dụng khi thực hiện đề tài gồm:

- Các tài liệu địa chất Việt Nam, đặc biệt là những tài liệu liên quan đến trầm tích Đệ Tứ ở Việt Nam [1]

- Kết quả khảo sát địa chất công trình các dự án giao thông đ) và đang triển khai và các tài liệu tính toán xử lý nền đất yếu tại các dự án điển hình, gồm các dự án: Mỹ An - Vàm Cống [9]; Trung Lương – Mỹ Thuận – Cần Thơ [10], [13]; Cầu Giẽ – Ninh Bình [11]; đường Nguyễn Hữu Cảnh kéo dài [12]

- Tài liệu về sự cố kỹ thuật liên quan đến đường đắp trên đất yếu được xử lý bằng các giải pháp thoát nước đứng điển hình, gồm các dự án: Cầu vượt đường sắt Hoàng Long [15], [35], Các đoạn sụt km120, km135 (QL1A) [32], [35];

đường Nguyễn Hữu Cảnh kéo dài [18]

- Tài liệu về các giải pháp xử lý nền đất yếu; các tài liệu về cơ sở lý thuyết

xử lý nền đất yếu bằng giải pháp thoát nước đứng, đặc biệt cho xây dựng

đường trên đất yếu

- Tài liệu về một số phần mềm tính toán xử lý nền đất yếu hiện nay

- Tài liệu liên quan đến kỹ thuật lập trình, các thuật toán Đặc biệt là những tài liệu về ngôn ngữ lập trình Visual Basic và hỗ trợ lập trình trong Windows

7) ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Bản luận văn hoàn thành đ) có những đóng góp tích cực vào thực tiễn sản xuất, cụ thể:

- Đề tài đ) phân tích và hệ thống hoá những tồn tại và hạn chế trong tính toán xử lý nền đất yếu hiện nay, từ đó giúp nhận thức rõ ràng hơn những vấn

đề và yêu cầu kỹ thuật trong tính toán, thiết kế xử lý cũng như thi công đường giao thông qua vùng đất yếu

- Trên cơ sở đó, đề tài đ) xây dựng được một phần mềm mới tính toán xử lý nền đất yếu bằng các giải pháp thoát nước thẳng đứng (giếng cát, bấc thấm và các dạng đường thấm thẳng đứng khác có nguyên lý thoát nước tương tự), cho xây dựng đường giao thông (và các dạng nền đắp tương tự khác), đáp ứng

được những yêu cầu của thực tế sản xuất hiện nay

8) Cấu trúc luận văn

Nội dung chính của bản luận văn được trình bầy trong 103 trang, 8 biểu bảng, 49 hình vẽ và chia làm 3 chương:

những tồn tại và hạn chế;

giải pháp thoát nước thẳng đứng cho xây dựng đường giao thông

Bản luận văn được hoàn thành với sự giúp đỡ của các giảng viên bộ môn

Địa chất công trình, bộ môn tin học cơ bản của trường Đại học Mỏ - Địa chất

và bạn bè đồng nghiệp làm việc tại Tổng Công ty Tư vấn Thiết kế Giao thông vận tải Nhân đây, tác giả xin chân thành cảm ơn những sự giúp đỡ quí báu đó

và đặc biệt bầy tỏ lòng biết ơn chân thành tới:

- PGS TS Đỗ Minh Toàn, ThS Hoàng Kim Bảng trường Đại học Mỏ - Địa chất, đ) trực tiếp hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện bản luận văn này,

- KS Nguyễn Đình Thứ, chuyên viên Địa kỹ thuật, Tổng Công ty TVTK GTVT, đ) đọc bản thảo và có nhiều ý kiến đóng góp, đặc biệt những nội dung

về các sự cố kỹ thuật liên quan đến đất yếu trên các tuyến quốc lộ 1A, cầu Hoàng Long, quốc lộ 5 Hà Nội – Hải Phòng, đường Nguyễn Hữu Cảnh TP Hồ Chí Minh…

Bên cạnh đó, trong quá trình thực hiện đề tài, phần mềm tính toán xử lý nền đất yếu SASPro – Một kết quả cụ thể của đề tài đ) được Tổng Công ty TVTK GTVT chọn tham gia Hội thi sáng tạo khoa học kỹ thuật của ngành GTVT và đ) đoạt giải nhì, đồng thời được Bộ GTVT chọn tham gia Hội thi sáng tạo khoa học kỹ thuật Việt Nam 2007 do VIFOTEC tổ chức Trong quá

trình tham gia các hội thi, tác giả đ) nhận đ−ợc nhiều ý kiến đóng góp của các Chuyên gia, các nhà Chuyên môn thuộc Hội đồng khoa học công nghệ Tổng Công ty TVTK GTVT và Hội đồng khoa học công nghệ Bộ GTVT Nhân đây, tác giả cũng xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp quí báu đó

Hà Nội, tháng 12 năm 2007

Tác giả

1 Chương 1

đất yếu

đất yếu và và và xây dựng đường xây dựng đường xây dựng đường trên nền đất yếu trên nền đất yếu trên nền đất yếu ở Việt Nam ở Việt Nam ở Việt Nam

1.1 Khái niệm đất yếu

Đ) có khá nhiều khái niệm về đất yếu được đưa ra Có những khái niệm

đơn giản và cụ thể: “Đất yếu là loại đất có sức kháng cắt nhỏ hơn 25kPa” [23],

[6]; cũng có khái niệm mang tính tương đối, không cụ thể: “Đất yếu là loại đất

Trong xây dựng đường giao thông, hai đặc trưng cơ lý quan trọng nhất của

đất, quyết định sự ổn định nền đắp đó là sức chống cắt và tính biến dạng Vì vậy, trong khuôn khổ bản luận văn này, đất yếu được hiểu là loại đất có những

đặc điểm chính sau đây:

- B)o hoà nước;

- Khả năng chống cắt nhỏ (Sức kháng cắt nhỏ hơn 25kPa);

- Khả năng biến dạng lớn (Mô đun tổng biến dạng nhỏ hơn 5000 kPa) Thực tế, đất yếu thường được nhận biết là các loại đất dính ở trạng thái dẻo chảy, chảy hoặc các loại bùn, đất than bùn hoá và than bùn; đất rời là cát mịn, cát bụi trạng thái xốp

Với những đặc tính Địa kỹ thuật bất lợi như trên, đất yếu thường có ảnh hưởng xấu tới các công trình trên/trong nó Những ảnh hưởng này là khác nhau với mỗi loại đất yếu khác nhau, với mỗi loại công trình xây dựng khác nhau cũng như trong những điều kiện cụ thể khác nhau Với những yêu cầu kỹ thuật riêng, trong xây dựng đường giao thông ở Việt Nam, loại đất yếu có ảnh hưởng đáng kể nhất là các loại đất dính Do đó, trong bản luận văn này thuật ngữ “Đất yếu” được hiểu là đất loại sét yếu

1.2 Khái quát các thành tạo đất yếu phổ biến ở Việt Nam

Giống như các khu vực khác trong vùng Đông Nam á, các loại đất yếu phân bố trên l)nh thổ Việt Nam đều là các thành tạo Đệ Tứ Trầm tích Đệ Tứ tập trung chủ yếu ở vùng đồng bằng, đặc biệt là các đồng bằng Bắc Bộ – vùng

I và đồng bằng Nam Bộ – vùng IV; phần còn lại phân bố ở các đồng bằng hẹp ven biển Trung Bộ – vùng II và III (hình 1-1)

Địa tầng trầm tích Đệ Tứ ở Việt Nam được tổng hợp trong bảng đối sánh

địa tầng giữa các vùng I, II, III và IV nói trên (hình 1-2)

Các hình từ 1-3 đến 1-6 là các mặt cắt địa chất theo một số tuyến nghiên cứu tại các vùng tương ứng từ I đến IV Các mặt cắt này được thành lập theo hai hướng chính là hướng Tây Bắc – Đông Nam theo hướng chảy các sông

chính và Đông Bắc – Tây Nam vuông góc với hướng chảy của các sông chính trong vùng

Trầm tích Đệ tứ ở Việt Nam bao gồm các thành tạo Pleistocen (Q1) và Holocen (Q2) với chiều dầy trầm tích khá lớn, tới trên dưới 200m Kết quả nghiên cứu đ) chỉ ra rằng, trước khi thành tạo các trầm tích Holocen, trên toàn l)nh thổ Việt Nam nói riêng, khu vực Đông Nam á nói chung, đ) trải qua một thời kỳ biển thoái cực đại; các thành tạo trầm tích Pleistocen trải qua một thời kỳ dài bị phong hoá và bào mòn, hình thành một bề mặt phong hoá loang lổ, tạo ra một bề mặt đánh dấu điển hình trong các nghiên cứu sau này Các trầm tích Holocen đ) được thành tạo trên chính bề mặt phong hoá lồi lõm này và hình thành lên diện mạo chính của bề mặt đồng bằng như ngày nay Trong điều kiện như vậy, các thành tạo Pleistocen bị nén chặt và có mức

độ gắn kết cao và do đó, đất yếu rất ít gặp trong các trầm tích Pleistocen Thực

tế cho thấy, đất yếu phổ biến tập trung ở các thành tạo trẻ có tuổi Holocen,

điển hình như hệ tầng Hải Hưng, Thái Bình ở đồng bằng Bắc Bộ và Hậu Giang, Cần Giờ ở đồng bằng Nam Bộ… Do đó, những nội dung trình bầy dưới đây cũng tập trung chủ yếu vào các loại đất yếu có tuổi Holocen

Về nguồn gốc thành tạo, trầm tích Holocen ở Việt Nam được hình thành

từ nhiều kiểu nguồn gốc khác nhau, theo đó thành phần của chúng cũng thay

đổi mạnh trong không gian Tuy nhiên, đất yếu thường tập chung ở các thành tạo có nguôn gốc hồ – đầm lầy, sông – đầm lầy, biển – đầm lầy và sông – biển – đầm lầy; đất yếu nguồn gốc sông cũng gặp khá phổ biến, đặc biệt ở đồng bằng Bắc Bộ

Đất yếu có yếu tố đầm lầy trong nguồn gốc thành tạo thường mịn; thường chứa vật chất hữu cơ và do đó đất thường có độ rỗng lớn; phổ biến ở dạng bùn lẫn hữu cơ; đất thường có mầu tối đặc trưng như xám đen, đen

Hình 1-1 Sơ đồ phân vùng trầm tích Đệ tứ Việt Nam [1]

(Phần lớn trầm tích Đệ Tứ Việt Nam tập chung ở các vùng đồng bằng nhất là hai đồng bằng

Bắc Bộ và Nam Bộ – phần đ−ợc đánh dấu mầu vàng)

Hình 1-2 Sơ đồ đối sánh địa tầng trầm tích Đệ tứ Việt Nam [1]

a)

b) Hình 1-3 Mặt cắt trầm tích Đệ Tứ theo các tuyến nghiên cứu, Vùng I – Đồng bằng Bắc Bộ [1]

a) Mặt cắt theo phương Tây Bắc – Đông Nam b) Mặt cắt theo phương Đông Bắc – Tây Nam (Mầu vàng đánh dấu các thành tạo Holocen)

a)

b) Hình 1-4 Mặt cắt trầm tích Đệ Tứ theo các tuyến nghiên cứu, Vùng II [1]

a) Mặt cắt theo phương Tây Bắc – Đông Nam b) Mặt cắt theo phương Đông Bắc – Tây Nam (Mầu vàng đánh dấu các thành tạo Holocen)

Hình 1-5 Mặt cắt trầm tích Đệ Tứ theo hướng từ đất liền ra biển, Vùng III [1]

(Mầu vàng đánh dấu các thành tạo Holocen)

a)

b) Hình 1-6 Mặt cắt trầm tích Đệ Tứ theo các tuyến nghiên cứu, Vùng IV – Đồng bằng Nam Bộ

[1]

a) Mặt cắt theo phương Tây Bắc – Đông Nam b) Mặt cắt theo phương Đông Bắc – Tây Nam (Mầu vàng đánh dấu các thành tạo Holocen)

Ghi chú: Trong các hình vẽ trên, ký hiệu tuổi trầm tích là theo tài liệu cũ và hiện đ) thay đổi Theo tài liệu mới, do Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam xuất bản năm 2004, các ký hiệu này

được thay đổi lại như sau:

Đất yếu Holocen hạ – trung điển hình và phổ biến nhất là các thành tạo nguồn gốc hỗn hợp hồ – đầm lầy và biển – đầm lầy

1) Trầm tích hồ – đầm lầy (lbQ 2 1-2 )

Trầm tích hồ – đầm lầy lbQ21-2 hình thành trước đợt biển tiến Flandrian và chỉ được các tài liệu mô tả ở đồng bằng Bắc Bộ Chúng phân bố ở những chỗ trũng và vùng ven rìa đồng bằng như Sơn Đồng, Hoài Đức, Đan Phượng, Thạch Thất, Sóc Sơn Đây là các trầm tích tương ứng với phần dưới hệ tầng Hải Hưng lbQ21-2hh, điển hình ở đồng bằng Bắc Bộ

Trầm tích này thường nằm trên bề mặt lớp bột, sét bị phong hoá loang lổ của trầm tích Q13bvp và bị phủ bởi lớp sét mịn xám xanh nguồn gốc biển điển hình, tuổi Holocen hạ – trung (mQ21-2)

Theo không gian, các trầm tích này được chia ra 2 kiểu mặt cắt điển hình:

Đầm lầy giữa đồng bằng và hồ đầm lầy vùng ven rìa

- Kiểu giữa đồng bằng: Phân bố ở các vùng Sơn Động, Hoà Đức, Đan Phượng (Hà Tây), Sóc Sơn (Hà Nội); thường bị phủ ở độ sâu từ 2m trở xuống Thành phần chủ yếu ở các mặt cắt kiểu này gồm than bùn xám đen, đen, tàn tích thực vật xen lẫn sét bột; chuyển dần lên trên là sét xám chứa mùn thực vật

tây bắc, bắc Hà Nội (Võ Khuy, Bằng Tạ, Thái Bình, Vực Giang…) Các trũng này chủ yếu là các lòng lạch sông suối cổ Mặt cắt điển hình gồm cuội, dăm sạn, cát sét ở dưới cùng; tiếp lên trên là than bùn, sét chứa mùn thực vật và trên cùng là bột sét nâu vàng, xám vàng, xám xanh

2) Trầm tích biển – đầm lầy (mbQ 2 1-2 )

Trầm tích biển – đầm lầy cũng được hình thành trước biển tiến cực đại Trầm tích này phân bố rộng r)i, hầu khắp các đồng bằng ở Việt Nam Nó tương ứng với “Lớp Giảng Võ” mbQ21-2gv (Nguyễn Đức Tâm, 1973) hoặc phần dưới hệ tầng Hải Hưng mbQ21-2hh (Hoàng Ngọc Kỷ, 1978) ở đồng bằng Bắc Bộ; hệ tầng Thiệu Hoá mbQ21-2th ở đồng bằng Thanh Hoá; phần dưới hệ tầng Phú Bài mbQ21-2pb ở đồng bằng ven biển Thừa Thiên – Huế và hệ tầng Hậu Giang mbQ21-2hg ở đồng bằng Nam Bộ Tuy nhiên, khối lượng trầm tích mbQ21-2 tập trung chủ yếu ở đồng bằng Bắc Bộ và đồng bằng Nam Bộ

Thành phần trầm tích mbQ21-2 gồm cát, bột sét giàu vật chất hữu cơ và tàn tích thực vật, thấu kính than bùn mầu đen, xám đen Trong đó tập cát nhỏ mịn lẫn bột sét xám, xám xanh chỉ bắt gặp hạn chế dưới dạng dải, thấu kính Trầm tích này thường nằn trực tiếp trên bề mặt phong hoá các trầm tích Q13 và thường bị phủ bởi các trầm tích sét xám xanh, xám vàng nguồn gốc biển

mQ21-2

Tóm lại: Trầm tích Holocen hạ – trung (Q21-2) có một số đặc điểm đặc trưng sau:

- Phân bố hầu khắp các đồng bằng Việt Nam, đặc biệt ở đồng bằng Bắc Bộ (tầng Hải Hưng dưới, Q21-2hh1) và đồng bằng Nam Bộ (hệ tầng Hậu Giang mbQ21-2hg);

- Thường nằm trực tiếp trên bề mặt phong hoá loang lổ của các thành tạo

Q13 Bề mặt phong hoá Q13 biến đổi khá mạnh, do đó chiều dầy lớp đất yếu này cũng thay đổi khá lớn, có khi ngay trong những diện tích nhỏ, nhất là ở

đồng bằng Bắc Bộ;

- Thành phần cơ bản hạt mịn, bột, sét chứa tàn tích thực vật, than bùn mầu xám, xám đen, đen đặc trưng và do đó, đất thường xốp, hệ số rỗng lớn…có thể nói đây là tập đất yếu “yếu nhất” Việt Nam

Các trầm tích Q23 được hình thành sau biển tiến cực đại và là các trầm tích trẻ nhất ở nước ta

ở Đồng bằng Bắc Bộ, nó tương ứng với hệ tầng Ninh Bình (Nguyễn Đức Tâm, 1976) hay hệ tầng Thái Bình (Hoành Ngọc Kỷ, 1978) hoặc hệ tầng

Đông Sơn (Nguyễn Ngọc Miên, 1984)… ở đồng bằng Thừa Thiên – Huế, nó tương ứng với hệ tầng Phú Vang (Phạm Huy Thông, 1997) Các đồng bằng ven biển Tuy Hoà (vùng III), chúng tương ứng với các tầng Sơn Hảo, Hàm Tân…(Nguyễn Văn Trang, 1984) ở đồng bằng Nam Bộ, chúng tương ứng với hệ tầng Cửu Long (Lê Đức An, Phạm Hùng, 1979) hay tầng Cần Giờ (Bùi

Phú Mỹ, Nguyễn Đức Tùng, 1983)

Vì là các trầm tích trẻ nhất nên “trình độ” nén chặt còn thấp, đây là một trong những nguyên nhân làm cho đất yếu Q23 khá phổ biến trên l)nh thổ Việt Nam Trầm tích Q23 nói chung và đất yếu Q23, có nguồn gốc thành tạo đa dạng, do đó thành phần trầm tích biến đổi mạnh theo không gian Dưới đây là các thành tạo đất yếu Q23 thường gặp:

1) Trầm tích sông (aQ 2 3 )

Trầm tích aQ23 phân bố chủ yếu ở đồng bằng Bắc Bộ ở các đồng bằng ven biển miền Trung chúng phân bố rất hạn chế dọc các sông như sông M), sông Cả, sông Gianh, sông Hiếu, sông Thạch H)n, sông Ô Lâu, sông Thu Bồn, sông Đà Rằng…; và dọc sông Tiền, sông Hậu, sông Đồng Nai, sông Sài Gòn, sông Vàm Cỏ ở đồng bằng Nam Bộ

ở đồng bằng Bắc Bộ, trầm tích aQ23 phổ biến ở các khu vực Hà Nam, Hưng Yên, Hải Dương, Thái Bình, Nam Định, Hải Phòng Thành phần chủ yếu là bột sét lẫn cát mịn mầu xám nâu khá đặc trưng Trong thành phần thường lẫn vẩy mica, đôi khi lẫn ốc, hến, trai nước ngọt

2) Trầm tích hỗn hợp sông – biển – đầm lầy (ambQ23)

Đây là các thành tạo trong b)i triều lầy ở vùng cửa sông ven biển Trầm tích này chỉ được mô tả ở đồng bằng Bắc Bộ và các đồng bằng ven biển Huế –

Đà Nẵng, chúng thường lộ ra trên mặt và phân bố tới chiều sâu ~12m

ở đồng bằng Bắc Bộ, trầm tích ambQ23 phổ biến ở các khu vực cửa sông Bạch Đằng, cửa Lạch, cửa Đáy, cửa Ba Lạt…Thành phần gồm bột sét lẫn ít cát hạt mịn mầu nâu xám, nâu hồng, chứa ít mùn thực vật

ở các đồng bằng Trung Bộ, trầm tích ambQ23 phân bố ở vùng cửa các sông Gianh, Thạch H)n, Bến Hải…Thành phần gồm sét bột mịn lẫn cát, chứa

vỏ sò, hến, mùn thực vật mầu nâu đen; than bùn mầu đen (Phong Điền – Huế)

ở đồng bằng Nam Bộ, trầm tích ambQ23 phân bố hạn chế ở vùng cửa sông ven biển thuộc TP Hồ Chí Minh, Tiền Giang, Bến Tre Thành phần gồm sét bột mầu xám, xám nâu lẫn mùn thực vật; than bùn mầu xám đen

Trầm tích ambQ23 phủ trên các thành tạo mQ21-2, mbQ21-2 ở đồng bằng Bắc Bộ; ở đồng bằng ven biển Trung Bộ, chúng phủ trên lớp cát biển Q23

ở đồng bằng Nam Bộ, trầm tích mbQ23 phân bố khá rộng r)i Từ Tây Ninh

đến Hoóc Môn và gần toàn bộ diện tích tỉnh Long An, Đồng Tháp Ngoài ra còn lộ một dải kéo dài từ An Giang – Rạch Giá (Kiên Giang) – U Minh (Cà Mau), một dải từ Duyên Hải (Sài Gòn) – Ba Tri (Bến Tre) – Trà Cù (Trà Vinh) Độ sâu phân bố từ 0 đến ~16m Thành phần chủ yếu gồm sét, bột, cát xám nâu, xám tối chứa mùn thực vật, nhiều khi ch−a phân huỷ hết; than bùn

(nhất là khu vực U Minh Thượng và U Minh Hạ) Khu vực An Giang, trầm tích mbQ23 lộ ra dưới dạng các “đầm than” gồm than bùn, sét bột lẫn nhiều mùn thực vật hiện đại

4) Trầm tích hỗn hợp sông – đầm lầy (abQ 2 3 )

Đây là trầm tích các lòng sông cổ bị đầm lầy hoá với diện phân bố nhỏ hẹp, rải rác ở các vùng ven biển của các đồng bằng Bề mặt trầm tích thường thấp nên hay bị ngập nước Tuy nhiên, trầm tích này có diện phân bố rất hạn chế và bề dầy không lớn

ở đồng bằng Bắc Bộ, trầm tích abQ23 phân bố rải rác ở Chương Mỹ, Sơn Tây, Đông Anh (Hà Nội), Bình Lục (Hà Nam)…Thành phần gồm bột, sét, cát chứa tàn tích thực vật, than bùn (thấu kính nhỏ)

ở các đồng bằng ven biển Trung Bộ, trầm tích abQ23 phân bố rải rác ở Hàm Rồng, nam Thanh Hoá, Quảng Xương Thành phần gồm bột, sét mầu xám, xen than bùn xám đen

Trên l)nh thổ Việt Nam, trầm tích abQ23 phổ biến hơn cả là ở đồng bằng Nam Bộ, đặc biệt khu vực tứ giác Long Xuyên thuộc An Giang, Kiên Giang Thành phần gồm sét, bột lẫn ít cát chứa tàn tích thực vật, than bùn mầu nâu

đen Khu vực tứ giác Long xuyên bắt gặp các lớp than bùn khá dầy, tới 4.8m, với độ hoá than chưa cao

Tóm lại, trầm tích Q23 có thành phần rất đa dạng, thay đổi mạnh trong không gian Đất yếu thuộc trầm tích này có thể bắt gặp ở rất nhiều dạng sét, sét pha, cát pha trạng thái thay đổi từ dẻo mềm, dẻo chảy đến chảy; các loại bùn sét pha, sét, cát pha; có thể lẫn hữu cơ, vỏ sò hến hoặc không; than bùn… Mầu sắc cũng rất đa dạng xám nâu, xám, xám vàng, xám đen…

1.3 Tổng quan về xây dựng đường trên đất yếu ở Việt Nam

án cải tạo, nâng cấp chúng ta thường phải tìm cách “tránh” những vùng có

điều kiện địa chất công trình bất lợi (nhất là có đất yếu); trường hợp không thể tránh, thì thường phải hạ thấp tiêu chuẩn thiết kế

Một ví dụ khá điển hình đó là việc nâng cấp đoạn đường vào phà Phả Lại trên tuyến Quốc lộ 18A Người ta đ) không xử lý được đất yếu ở đây (!?) – phân bố từ trên mặt đến độ sâu 16~23m và bắt buộc hạ thấp đột ngột cao độ thiết kế Kết quả là đoạn đường này thường xuyên bị ngập; mặt đường bê tông

xi măng (không thể làm bê tông nhựa do ngập) sau một thời gian sử dụng đ)

bị hư hỏng nghiêm trọng do lún và lún không đều gây ra (mặc dù nền đắp chỉ cao 2~2.5m) Sau này, năm 2002, với nguồn vốn viện trợ của Chính phủ Nhật Bản và công nghệ xử lý nền đất yếu bằng giếng cát, bấc thấm đ) phát triển ở Việt Nam, đất yếu đoạn đường này đ) được xử lý và chiều cao đắp vượt lũ đ) tới 5.6 ~ 9.0m

Giai đoạn sau đổi mới, từ năm 1986 cho đến nay, với các nguồn vốn nước ngoài như ADB, WB, OECF,… và sự phát triển của khoa học, công nghệ, mạng lưới đường bộ Việt Nam đ) có sự thay đổi rõ rệt; vấn đề tránh các vùng

đất yếu cũng hầu như không phải đặt ra Chính vì vậy, các đoạn nền đắp trên

đất yếu, cần xử lý đặc biệt, cũng ngày một nhiều Các tuyến đường trọng yếu

ở khu vực đồng bằng Bắc Bộ như QL18A, QL10, QL1, QL5…khối lượng xử

lý nền đất yếu đ) chiếm tới trên 30% chiều dài tuyến dự án

Những năm gần đây, trong nỗ lực hoàn thiện mạng lưới đường bộ Việt Nam, hàng loạt các tuyến đường vùng đồng bằng Nam Bộ đ), đang và sẽ được xây dựng như TP Hồ Chí Minh – Trung Lương – Mỹ Thuận – Cần Thơ, Cần Thơ - Năm Căn, Tân Thạnh – Mỹ An, Mỹ An – Vàm Cống, Chơn Thành –

Đức Hoà, nam sông Hậu… Thực tế trên các tuyến đường này cho thấy, khối lượng xử lý nền đất yếu chiếm tới 70~100% chiều dài tuyến dự án, nghĩa là phải xử lý nền đất yếu cho gần như toàn tuyến dự án

Như vậy, có thể thấy, việc xây dựng nền đường đắp trên đất yếu đ) ngày càng phổ biến hơn Song song với vấn đề đó, các sự cố kỹ thuật cũng ngày càng được ghi nhận nhiều hơn Nếu trước năm 1986 chỉ ghi nhận một sự cố

điển hình đó là sụt khoảng 100m đường đầu cầu đường sắt Tào Xuyên, thì sau năm 1986 và nhất là những năm gần đây, một loạt các sự cố đ) xảy ra trên các tuyến đường từ miền Bắc, miền Trung, cho tới miền Nam (xem mục 4), cho

dù, để giảm thiểu những tác động xấu của nền đất yếu, nhiều giải pháp xử lý

đ) được đưa vào áp dụng

thông trên đất yếu hiện nay Sự cố này có các biểu hiện như nền đường bị lún thấp hơn cao độ thiết kế; nền đường mấp mô, lượn sóng; mặt đường bị hư hỏng Thực tế cho thấy, hầu hết các tuyến đường từ qui mô lớn như đường cao tốc Pháp Vân – Cầu Giẽ, tuyến đường 5 Hà Nội – Hải Phòng, đường Nguyễn Hữu Cảnh TP Hồ Chí Minh…đến những tuyến nhỏ hơn như quốc lộ 18A, quốc lộ 10, đường Láng – Hoà Lạc giai đoạn I, đường đầu cầu Rạch Miễu…đều đ) xảy ra sự cố mất ổn định lún Trong số đó, sự cố lún trên đường

loại sự cố này

Tại dự án này, nền đường đắp trên địa tầng đất yếu phân bố từ trên mặt

đến chiều sâu 25 - 30m và được xử lý bằng bấc thấm sâu từ 12m đến18m Tháng 5/2002, tức khoảng 5 tháng sau khi thông xe, nền đường đầu cầu Văn Thánh đ) bị lún nghiêm trọng, phá hoại kết cấu hầm chui Văn Thánh (sát

mố cầu Văn Thánh) Đến thời điểm tháng 3/2005, tức sau khi hoàn thành và

đưa vào khai thác hơn 3 năm, kết quả đo đạc khảo sát của đoàn thẩm tra - Bộ GTVT, đ) xác nhận tại khu vực đầu cầu Văn Thánh đ) lún khoảng 2.16m, khu vực qua ao trũng lún ~0.84m và khu vực đầu cầu vượt Sài Gòn lún khoảng 1.70m (chi tiết xem chương 3)

Sự cố lún tại dự án đường Nguyễn Hữu Cảnh TP Hồ Chí Minh đ) xẩy ra ngay sau khi đưa công trình vào khai thác và kéo dài cho tới thời điểm này (tức sau hơn 5 năm đưa vào sử dụng) chưa khắc phục được triệt để Hậu quả

mà sự cố này gây ra là rất nghiêm trọng và đ) vượt ra ngoài vấn đề kinh tế của một sự cố thông thường

Tuy là loại sự cố phổ biến nhất, gây ra nhiều thiệt hại về kinh tế như giao thông không đạt theo thiết kế, chi phí cho việc bù phụ…và thậm chí gây nhiều bức xúc trong x) hội…nhưng hiện loại sự cố này còn ít được chú ý, tổng kết,

đánh giá để có thể khắc phục triệt để ngay trong quá trình thiết kế, thi công

Có thực tế này một phần là do sự cố thường diễn ra trong thời gian khá dài, dần tạo “thói quen” đối với người và phương tiện giao thông, làm giảm tính nghiêm trọng của sự cố

a) b)

c) d)

Hình 1-7 Sự cố lún trên đường Nguyễn Hữu Cảnh TP Hồ Chí Minh [18]

Nền đường đầu cầu Văn Thánh bị lún mạnh ngay sau khi thông xe năm 2001, kéo dài đến thời

điểm này chưa khắc phục được: Xe qua lại phải giảm tốc độ (a, b); sự cố đ) làm nghiêng các dẫy nhà liền kề, phá hoại nhiều kết cấu (c); nền đường phải bù thảm liên tục để duy trì giao thông ở đây

(d) (Hình ảnh do đoàn thẩm tra Bộ GTVT ghi nhận tháng 3/2005.) 1.3.2.2 Mất ổn định trượt

Mất ổn định trượt ít gặp hơn nhưng hậu quả mà nó gây ra lại nhanh và thường nghiêm trọng hơn so với sự cố do lún Sự cố trượt thường để lại những

dấu hiệu như nền đường bị nứt, tách làm hai phần, một phần thường bị sụt thấp hơn so với phần còn lại và đẩy trồi nền đất tự nhiên phía chân taluy Tuy ít gặp hơn, nhưng một loạt sự cố sụt trượt cũng đ) được ghi nhận như:

Đường đầu cầu sắt Tào Xuyên (1985); đầu cầu sông Tích, đường Láng – Hoà Lạc (1998); đường đầu cầu vượt Hoàng Long, QL1A (1999); các đoạn sụt km120, km135 QL1A (1999); đường đầu cầu Đế, tỉnh lộ 447, Ninh Bình (2002)… Trong đó, sự cố sụt đường đầu cầu vượt Hoàng Long năm 1999 (hình 1-8) và sụt 160m nền đắp, km120+880 ~ km121+040, QL1A năm 1999 (hình 1-9) có thể xem là điển hình

Tại cầu vượt đường sắt Hoàng Long, một đoạn gần 120m, từ km0+600 đến km0+720 (lý trình dự án), tiếp giáp mố cầu phía nam; đắp trên đất yếu dầy 7m, được xử lý bằng bấc thấm khoảng cách 1.2m, đ) bị trượt vào ngày 19/3/1999 khi đắp tới chiều cao 6.2m; nền đường bị xé làm đôi, với vết nứt 0.70-

này đ) làm chậm tiến độ dự án gần 1 năm (xem chi tiết chương 3)

Hình 1-8 Sụt nền đắp km0+600 ~ km0+720, đường dẫn cầu vượt Hoàng Long, QL1A

[15]

Đoạn km120+880 ~ km121+040, QL1A, nền đắp trên đất yếu dầy từ 6m

đến 10m và được xử lý bằng bấc thấm, khoảng cách 1.5m Ngày 18/8/1999, khi đắp đến chiều cao 5.6m đ) bị trượt, nền đường bị xé làm đôi, với vết nứt rộng

này, ngoài kinh phí khắc phục, đ) làm chậm tiến độ thi công khoảng 6 tháng

a) b)

c) d)

Hình 1-9 Sụt nền đắp km120+880 ~ km121+040, QL1A[32]

Sự cố làm sụt 160m nền đắp, vết sụt chạy dọc tim nền đắp (a), rộng 0.7~1.0m (b), chiều sâu đo

được ~2.8m, với mức chênh hai mép sụt ~1.0m (c) và đẩy trồi mặt đất phía chân taluy 1~1.5m (d)

Tóm lại, đất yếu ở Việt Nam khá đa dạng, được thành tạo từ nhiều kiểu nguồn gốc khác nhau và tập trung chủ yếu ở hai đồng bằng Bắc Bộ và Nam

Bộ

Việc xây dựng đường trên đất yếu ở Việt Nam ngày càng phổ biến và cũng

đạt được nhiều thành tựu Tuy nhiên, cùng với các thành tựu đạt được, các sự

cố kỹ thuật cũng được ghi nhận ngày một nhiều

Chương này chỉ nêu ra một vài sự cố kỹ thuật điển hình Tuy nhiên, chúng phần nào cho thấy hậu quả mà các sự cố gây ra và để lại là rất nghiêm trọng,

về thời gian: kéo dài thời gian thi công, thời gian đưa công trình vào khai thác theo đúng thiết kế; về kinh tế: tốn kinh phí cho công tác khắc phục; về x) hội:

để lại dư luận xấu, kéo dài (nhất là các sự cố lún kéo dài)

2 Chương 2

Xử lý nền đất yếu

Xử lý nền đất yếu trong xây dựng đường ở việt nam, trong xây dựng đường ở việt nam, trong xây dựng đường ở việt nam,

những những tồn tại và hạn chế tồn tại và hạn chế tồn tại và hạn chế

2.1 Các phương pháp xử lý nền đất yếu và tình hình áp dụng trong xây dựng đường giao thông ở Việt Nam

Đất yếu có những tính chất bất lợi cho xây dựng và các biện pháp xử lý nền đất yếu được phát triển là để khắc phục hoặc hạn chế các tính chất bất lợi

đó Như trên đ) trình bầy, các tính chất bất lợi và ảnh hưởng của chúng tới xây dựng được đánh giá qua nhiều yếu tố, trong đó có những yếu tố chủ quan là yêu cầu kỹ thuật của các hoạt động kinh tế – công trình Những yêu cầu này là khá đa dạng: Các công trình thuỷ điện, thuỷ lợi có yêu cầu về thấm; các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp có yêu cầu về ổn định lún, sức chịu tải;

Đường giao thông có yêu cầu về ổn định trượt và ổn định lún…Mức độ của các yêu cầu kỹ thuật cũng khác nhau tuỳ theo qui mô, mức độ quan trọng của công trình Với mỗi loại đất yếu, mỗi yêu cầu kỹ thuật và mức độ của những yêu cầu kỹ thuật đó, đều phải lựa chọn giải pháp xử lý tối ưu nhất về cả kỹ thuật và kinh tế Điều này dẫn tới sự đa dạng của các phương pháp xử lý nền

đất yếu được phát triển từ trước tới nay

Chỉ là một lĩnh vực trong các hoạt động xây dựng nói chung, song các giải pháp xử lý nền đất yếu trong xây dựng đường giao thông cũng rất đa dạng Chúng được phát triển chủ yếu nhằm khắc phục khả năng biến dạng lớn, kéo dài và khả năng kháng cắt thấp của đất yếu

Trong xây dựng đường giao thông, có thể hiểu xây dựng nền đắp là một quá trình tạo ra sự tương tác giữa hai đối tượng đất nền và khối đất đắp trên

đó Như vậy, để khắc phục hoặc hạn chế ảnh hưởng của các tính chất bất lợi của đất yếu trong xây dựng đường giao thông có thể dùng các giải pháp kỹ thuật tác động vào (1) quá trình thi công, (2) đất nền và (3) khối đất đắp (nền

đắp) trên đó Hình 2-1 dưới đây là hình ảnh minh hoạ cho công tác xử lý nền

đất yếu trong xây dựng đường giao thông theo quan điểm này

Hình 2-1 Sơ hoạ công tác xử lý nền đất yếu Như vậy, có thể phân chia các giải pháp xử lý nền đất yếu ra 3 nhóm chính gồm:

N

ền

Đ

ất nền

Quá trình thi công Các giải pháp kỹ thuật

- Nhóm (1) các giải pháp tác động vào quá trình thi công: Tiêu biểu là thay

đổi sơ đồ thi công (giảm tốc độ đắp, thi công nhiều giai đoạn, kéo dài thời gian chờ…)

- Nhóm (2) các giải pháp tác động vào bản thân nền đắp: Như hạ chiều cao nền, hạ taluy đắp, đắp bệ phản áp, sử dụng vật liệu nhẹ, sử dụng các loại vật liệu gia cường (vải Địa kỹ thuật, lưới Địa kỹ thuật, lưới thép…), gia tải…

- Nhóm (3) các giải pháp tác động vào đất nền: Các giải pháp thuộc nhóm này rất đa dạng như thay đất, đầm chặt cơ học, các giải pháp thoát nước thẳng

đứng (bấc thấm, giếng cát,…), các giải pháp cọc mềm (cọc cát đầm, cọc ba lát, cọc vôi, cọc đất xi măng…), các giải pháp cọc cứng (cọc bê tông,…), các giải pháp hoá cứng nền (phụt vữa xi măng, silicát…)…

Trong đó, các giải pháp nhóm 1 và 2 mang ý nghĩa “điều chỉnh” là chủ yếu và thường được ứng dụng kết hợp cùng với các giải pháp khác; các giải pháp nhóm 3 mới thực sự mang ý nghĩa “công nghệ” Vì vậy, cụm từ “giải pháp hay phương pháp xử lý nền đất yếu” sau đây cơ bản được hiểu là các giải pháp thuộc nhóm thứ 3

Bảng 2-1 tóm tắt một số giải pháp xử lý nền đất yếu hiện đang hoặc có nhiều khả năng áp dụng cho xây dựng đường giao thông ở Việt Nam

Có thể thấy, các phương pháp xử lý nền đất yếu là khá đa dạng Tuy vậy, qua mấy chục năm ứng dụng và hoàn thiện, phương pháp xử lý nền đất yếu bằng các thiết bị thoát nước thẳng đứng có nhiều ưu điểm đ) được thừa nhận Phương pháp này đặc biệt phù hợp với đặc điểm đất yếu, trình độ công nghệ

và cũng phù hợp nhất với khả năng kinh tế của Việt Nam

Bảng 2-1 Tóm tắt một số giải pháp xử lý nền đất yếu Phân

loại pháp Phương Tóm tắt nội dung Tác dụng

Đầm chặt trên mặt

Dùng tạ (thường bằng bê tông) cho rơi tự do từ một độ cao nhất

định, đầm chặt đất

Tăng độ chặt, từ đó tăng sức kháng cắt/sức chịu tải; giảm độ lún lớp đất được

đầm chặt

R)nh/mương thoát nước

Tạo hệ thống r)ng dọc và ngang

từ trong ra ngoài nền đắp; lấp đầy bằng cát thoát nước hoặc đá dăn

Tháo khô, tăng tốc độ cố kết, tăng sức kháng cắt/sức chịu tải lớp đất được xử lý Thay đất Đào thay một phần hoặc hoàn toàn đất yếu và thay bằng vật liệu

khác tốt hơn (thường là cát)

Tăng sức kháng cắt/sức chịu tải; giảm độ lún Trộn xi

măng/vôi Lớp đất mặt được trộn cơ học với xi măng hoặc/và vôi Tăng sức kháng cắt/sức chịu tải; giảm độ lún

Xử lý nông (a)

Cọc gỗ (c)

Phổ biến nhất là cọc tre và cọc tràm được đóng vào trong đất với mật độ nhất định (thông thường 25cọc/m 2 )

Tăng sức kháng cắt/sức chịu tải; giảm độ lún

Thoát nước thẳng đứng

Các loại đường thấm thẳng

đứng như giếng cát, “ruột tượng cát”, bấc thấm, … được cắm thẳng đứng vào trong đất, tạo

đường thấm thoát nước lên lớp

đệm cát phía trên và ra ngoài

Đẩy nhanh quá trình cố kết, tăng sức kháng cắt của đất; giảm thời gian lún

Cọc vật liệu rời

Vật liệu rời như đá răm, đá ba lát, sỏi, cát … được tạo ra trong đất dưới dạng cột, thường được đầm chặt

Tăng sức kháng cắt/sức chịu tải ; giảm độ lún ; ngoài ra còn có tác dụng tương tự giếng cát thoát nước đứng

Cọc đất xi măng/vôi

Cọc đất xi măng/vôi được tạo ra trong đất bằng cách tương tự như

cọc khoan nhồi hoặc bằng cách trộn trực tiếp đất tại chỗ với xi măng hoặc/và vôi

Tăng sức kháng cắt/sức chịu tải ; giảm độ lún ; ngoài ra còn có tác dụng cố kết đất nền do hút nước của các phản ứng hoá lý xẩy ra trong quá trình tạo cọc

Cô lập tầng đất yếu với tải trọng nền đắp, do đó cũng loại bỏ hoàn toàn những tác

động xấu mà đất yếu có thể gây ra

Chất tải trước

Phạm vi xử lý được đắp tới tải thiết kế; lưu tải đến khi đạt yêu cầu ổn định lún; dỡ tải và thi công công trình theo thiết kế

Lún ổn định trước khi thi công công trình theo thiết

kế

Gia tải

Phạm vi xử lý được đắp vượt tải thiết kế; lưu tải đến khi đạt yêu cầu ổn định lún; dỡ phần vượt tải

và tiếp tục thi công theo thiết kế

Giảm thời gian lún theo tải trọng thiết kế

Phương pháp

khác

Hạ thấp mực nước ngầm Mực nước ngầm được hạ thấp

Tăng áp lực hữu hiệu, do đó cũng có tác dụng tương tự như biện pháp gia tải

Các giải pháp xử lý nền đất yếu trong xây dựng nói chung và trong xây dựng đường giao thông nói riêng đ) được áp dụng ở Việt Nam từ khá lâu Bắt

đầu là việc dùng bè tre, cọc tre, cọc tràm…, sau đó là các giải pháp như đắp

bệ phản áp

Từ thập niên 80, giải pháp giếng cát thoát nước bắt đầu được sử dụng Dự

án cầu Tào Xuyên là một trong những công trình xây dựng đường giao thông

đầu tiên được Viện Thiết kế Giao thông (nay là Tổng Công ty Tư vấn Thiết kế Giao thông vận tải) ứng dụng giải pháp này xử lý nền đất yếu hai đầu cầu

Đến thập niên 90, bấc thấm lần đầu tiên được sử dụng xử lý nền đất yếu ở dự

án xây dựng Quốc lộ 5 Hà Nội – Hải Phòng

Từ đó cho đến nay, giải pháp thoát nước thẳng đứng – giếng cát, bấc thấm,

đ) được ứng dụng ở Việt Nam như một giải pháp phổ thông trong xây dựng

đường giao thông Tất cả các dự án lớn: Dự án Cải tạo nâng cấp Quốc lộ 1, Quốc lộ 18A, Quốc lộ 10, TP Hồ Chí Minh – Trung Lương, cầu Cần Thơ…đều đ) áp dụng giải pháp này

Cùng với sự gia tăng về phạm vi ứng dụng, khả năng công nghệ cũng đ) cho phép giải pháp này vươn tới những chiều sâu lớn hơn Hiện nay, giếng cát

đ) thi công tới chiều sâu 25m, bấc thấm đ) vượt qua mức 30m (Dự án cầu Cần Thơ, hạng mục do nhà thầu nước ngoài thi công) Điều này cũng mở rộng thêm khả năng ứng dụng của phương pháp

Trong một vài năm gần đây, cọc đất xi măng theo công nghệ trộn sâu tại chỗ bắt đầu được nghiên cứu và ứng dụng trong xây dựng đường giao thông ở Việt Nam Trong đó, Dự án hành lang Đông – Tây (TP Hồ Chí Minh, 2005),

đang thi công và Dự án cầu Vàm Cống (2005), đang ở bước lập dự án đầu tư,

có thể xem là hai trong số những công trình đầu tiên ứng dụng công nghệ này Hiện Tiêu chuẩn ngành Khảo sát, Thiết kế, Thi công và Nghiệm thu cọc đất xi măng mới được Bộ Giao thông vận tải ban hành, tạo điều kiện cho việc sử dụng giải pháp này xử lý đất yếu trong xây dựng đường giao thông ở Việt Nam

2.2 Công tác tính toán xử lý nền đất yếu trong xây dựng

đường giao thông ở Việt Nam

Sau 20 năm mở cửa, đến nay công cuộc xây dựng và hoàn thiện mạng

đường bộ Việt Nam đ) đạt được nhiều thành tựu Riêng trong tính toán thiết

kế, tính chuyên nghiệp đ) được nâng cao qua từng dự án Công tác tính toán thiết kế cầu, đường, từ thủ công, đ) dần được tự động hoá với sự trợ giúp của các phần mềm có tính chuyên nghiệp cao như: RM2006, Midas Civil, Nova TDN, RoadLand, Topo Công tác tính toán các hạng mục khác, trong đó có

xử lý nền đất yếu, cũng đang từng bước được tự động hoá Mặc dù vậy, có thể thấy, tính chuyên nghiệp và tự động hoá trong tính toán xử lý nền đất yếu vẫn chưa đáp ứng đòi hỏi của thực tế sản xuất, biểu hiện cụ thể là:

1) Thiếu các kỹ sư, chuyên gia Địa kỹ thuật

Xử lý nền đất yếu là dạng bài toán Địa kỹ thuật đặc trưng và đòi hỏi những

kỹ sư, chuyên gia Địa kỹ thuật, tương tự thiết kế cầu đòi hỏi kỹ sư cầu, thiết

kế đường đòi hỏi kỹ sư đường Tuy nhiên, có thể nói, ở Việt Nam hiện chưa

có cơ sở nào đủ mạnh về đào tạo chuyên ngành Địa kỹ thuật

Thực tế thiếu các kỹ sư Địa kỹ thuật bắt gặp ở tất cả các khâu từ thực hiện

đến kiểm tra, thẩm tra và thẩm định; từ khảo sát, thiết kế đến thi công Những biểu hiện cụ thể của thực tế này đó là chuyên môn những người làm xử lý nền

đất yếu: Hiện rất nhiều kỹ sư thuộc nhiều chuyên ngành khác nhau cùng tham gia như Kỹ sư Cầu, Đường, Thuỷ lợi, Địa chất công trình, Địa chất thuỷ văn,

2) Thiếu các tài liệu hướng dẫn kỹ thuật chuẩn mực

Cho đến nay, Tiêu chuẩn 22TCN262-2000 vẫn là tài liệu kỹ thuật có tính pháp qui duy nhất trong Ngành Giao thông vận tải hướng dẫn tính toán xử lý nền đất yếu Mặc dù là tài liệu có tính pháp qui duy nhất, nhưng bản thân 22TCN262-2000 cũng còn nhiều điểm bất cập

Ngoài ra, cũng có một số sách hướng dẫn chuyên môn khác song lại chủ yếu tập chung vào các nội dung “kỹ thuật”, nội dung về “địa” chưa được đề cập đúng mức với yêu của bài toán Địa kỹ thuật đặc trưng này

3) Thiếu các công cụ tính toán chuyên nghiệp

Lý do này rất dễ nhận ra Các phần mềm chuyên nghiệp trong lĩnh vực chuyên môn này hầu như là chưa có, mới chỉ được tiếp cận qua các chuyên gia nước ngoài như Nhật Bản, Mỹ, qua các dự án mà các kỹ sư Việt Nam tham gia

Hiện trong tính toán xử lý nền đất yếu mới chỉ có các phần mềm mạnh về phân tích ổn định trượt, điển hình và phổ biến nhất là Geo-Slope Một số phần mềm nước ngoài khác, trợ giúp việc tính toán toàn bộ, hoặc từng phần nội dung ổn định lún cũng đ) có mặt ở Việt Nam và đ) từng được sử dụng trong

các dự án như: Consol, Geospace2, Flodrain Tuy nhiên, vì các lý do khác nhau, các phần mềm này hiện gần như không còn được sử dụng

Bên cạnh các phần mềm nước ngoài, trước yêu cầu của thực tế sản xuất, các kỹ sư Việt Nam đ) tự phát triển các sản phẩm phục vụ công việc của mình Những sản phẩm này hầu hết là các bảng tính Excel, mang nhiều nét

đặc thù công việc của từng đơn vị sản xuất, nên rất phong phú Có thể nói, gần như mỗi đơn vị đều có các bản tính của riêng đơn vị mình Không thể phủ nhận những đóng góp của các bảng tính này trong công tác tính toán thiết kế, nhưng vì: Bản thân Excel không phải ngôn ngữ lập trình chuyên dụng; người lập ra lại thuộc nhiều chuyên ngành khác nhau và chủ yếu vì yêu cầu sản xuất chứ không phải theo chuyên môn được đào tạo, nên những sản phẩm này còn nhiều hạn chế, nhất là về mức độ chính xác, sự đầy đủ kết quả tính toán và khả năng áp dụng rộng r)i

Với hiện trạng như trên, thời gian qua, khi triển khai những dự án lớn đi qua những khu vực có điều kiện địa chất công trình phức tạp, với nhiều đơn vị tham gia và nhất là hoàn toàn do các đơn vị tư vấn trong nước thực hiện, như

Dự án đường cao tốc Cầu Giẽ – Ninh Bình, đường cao tốc Hà Nội – Hải Phòng, đường cao tốc Thành phố Hồ Chí Minh – Trung Lương ., công tác tính toán xử lý nền đất yếu gặp rất nhiều khó khăn Với các dự án đ) và đang thi công, các sự cố sụt trượt liên tiếp xảy ra: sụt trượt khi đang thi công trên Quốc lộ 1, đường Láng – Hoà Lạc, đường đầu cầu Hoàng Long, đường đầu

Đế, Ninh Bình ; sự cố lún đường khi đưa vào khai thác thì có thể thấy ở hầu hết các tuyến đường qua vùng đất yếu mà điển hình như đường cao tốc Pháp Vân – Cầu Giẽ, đường Nguyễn Hữu Cảnh Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm lại, có thể nhận định về công tác xử lý nền đất yếu trong xây dựng

đường giao thông hiện nay là: Mặc dù đ) có nhiều thành tựu, song “chưa theo