Cát biển đắp nền, móng đường: Triển vọng lớn nhưng chưa thể áp dụng

Nguồn cung ứng cát sông để đắp nền đường ngày càng khan hiếm và khó đáp ứng được nhu cầu phát triển hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông với quy mô rộng khắp.

Nguồn cung ứng vật liệu ngày càng khan hiếm

Để đáp ứng nhu cầu phát triển và hiện đại hóa đất nước theo chỉ đạo của Chính phủ, ngành Giao thông vận tải đã và đang triển khai phát triển hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông với quy mô rộng khắp. Ngoài các mối quan tâm về nguồn vốn đầu tư, kỹ thuật - công nghệ, trang thiết bị, cơ chế điều hành, quản lý thì một trong những khó khăn không nhỏ mà các nhà quản lý, tư vấn, nhà thầu đang gặp phải là nguồn cung ứng vật liệu cho việc xây dựng các hạng mục móng và mặt của các tuyến đường giao thông.

Phó Chủ tịch Hội Khoa học kỹ thuật Cầu Đường Việt Nam, PGS.TS. Hoàng Hà cho biết, trừ các đoạn tuyến đi qua các vùng địa hình đồi núi, trung du có cấu tạo nền đường dạng đào, đắp hỗn hợp có thể tận dụng vật liệu lân cận khu vực, các đoạn tuyến đường đi qua vùng đồng bằng thường gặp tỷ lệ nền đất yếu rất lớn. Do đó, các đơn vị thi công phải có các giải pháp xử lý nền, thay đất, tôn cao độ nền nên khối lượng vật liệu đất (cát) cần cung ứng rất lớn.

Đặc biệt, tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long trong giai đoạn 2022 – 2025 sẽ đồng loạt triển khai 4 dự án xây dựng đường ôtô cao tốc với nhu cầu sử dụng khoảng 36 triệu m3 cát đắp nền.

Với việc sử dụng cát sông để đắp nền đường như hiện nay thì trữ lượng của các mỏ cát đang được cấp phép khai thác trong khu vực (An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long...) sẽ không đáp ứng được yêu cầu.

Cụ thể, trữ lượng các mỏ cát ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long chỉ khoảng 5,6 triệu m3 và sản lượng khai thác khoảng 1,9 triệu m3/năm. Trong khi đó, nguồn tài nguyên thiên nhiên của chúng ta lại ngày càng khan hiếm.

Với tốc độ khai thác như hiện nay thì nguồn tài nguyên này sẽ sớm cạn kiệt; đồng thời gây ra tình trạng sói mòn, sạt lở bờ sông, thu hẹp đất liền, làm thay đổi dòng chảy tự nhiên, tác động xấu đến môi trường, đời sống an sinh xã hội.

Nhiều dự án ở các khu vực Đồng bằng sông Cửu Long đã phải nhập cát từ Campuchia với giá rất cao và đang bị giảm sút nghiêm trọng do chính sách hạn chế khai thác và xuất khẩu của nước bạn.

Tình trạng khan hiếm vật liệu xây dựng tự nhiên truyền thống cũng phổ biến trên thế giới. Theo báo cáo của quỹ môi trường Liên hợp quốc, nhu cầu sử dụng cát, sỏi trên toàn cầu hàng năm khoảng 40 - 50 tỷ tấn. Báo cáo này cũng chỉ ra rằng tổng hợp hoạt động khai thác trên các con sông là trực tiếp lý do dẫn đến ô nhiễm, ngập lụt và sự xuất hiện hạn hán tồi tệ hơn.

Chưa thể sử dụng độc lập cát biển để xây dựng nền đường

GS.TS Hoàng Hà, Phó Chủ tịch Hội Khoa học kỹ thuật cầu đường Việt Nam cho biết, do yêu cầu kỹ thuật cho vật liệu đất đắp nền đường rất chặt chẽ nên việc tìm kiếm các giải pháp phù hợp đảm bảo nguồn cung ứng gặp nhiều khó khăn, giá thành cao. Định hướng chung là tháo gỡ khó khăn về nguồn cung ứng, nhưng đảm bảo kiểm soát chất lượng, độ ổn định lâu dài và kiểm soát tổng mức đầu tư. Các giải pháp thông thường được áp dụng trong thực tế bao gồm: Tìm kiếm loại vật liệu thay thế cho đất đắp nền đường lớp dưới; Gia cố đất tại chỗ bằng các giải pháp chế bị như dùng hóa chất, chế bị; Thay đổi kết cấu nền đường, cụ thể sử dụng cầu cạn cho những đoạn tuyến thích hợp.

Trong đó, giải pháp thay thế vật liệu đất đắp đang được áp dụng phổ biến và đã được kiểm chứng phù hợp với thực tế xây dựng các tuyến đường giao thông trong nhiều năm qua, đặc biệt với vùng Đồng bằng sông Cửu Long là dùng vật liệu cát sông tự nhiên. Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân nên vật liệu cát tự nhiên ngày càng khan hiếm.

Trước thực tế đó, Bộ Giao thông vận tải đã chỉ đạo các cơ quan chức năng nghiên cứu sử dụng cát biển thay thế cát tự nhiên dùng cho vật liệu đắp nền đường. Giải pháp này được đánh giá là có triển vọng, đang được triển khai ở giai đoạn thí điểm.

Cát biển vốn là vật liệu sẵn có với trữ lượng rất lớn ở hầu khắp các vùng biển trên thế giới. Nhưng theo đánh giá của Hội Khoa học kỹ thuật cầu đường Việt Nam, vật liệu cát khai thác ngoài biển thường tròn, đều hạt nên khi sử dụng làm vật liệu đắp nền đường sẽ khó lu lèn và khó đảm bảo tính ổn định lâu dài của nền đường khi chịu tác động của tải trọng động, nhất là trong điều kiện bị ngập nước. Vì vậy, trên thế giới hiện nay không sử dụng độc lập cát biển để xây dựng nền đường, nếu sử dụng thường phải được xử lý ổn định (bằng xi măng, trộn với đá dăm hoặc các vật liệu tương đương...).

Tại Việt Nam, trong các giải pháp khả thi tìm kiếm vật liệu thay thế cát sông, phương án nghiên cứu sử dụng cát biển hoặc cát nhiễm mặn thi công nền đường có triển vọng rất lớn và có tính dài hạn, đặc biệt quan trọng, cần thiết với khu vực Đồng bằng sông Cửu Long. Nước ta với 28 tỉnh thành có biển sở hữu 3.260km chiều dài bờ biển với tổng diện tích 208.560km2, chiếm 41% diện tích cả nước, trữ lượng cát biển của nước ta rất lớn, nhưng chưa có một số liệu ước tính nào đến nay được đưa ra một cách đầy đủ.

Cát biển chưa thể được sử dụng độc lập để xây dựng nền đường, nếu sử dụng thường phải được xử lý ổn định bằng xi măng, đắp xem kẽ hoặc các giải pháp gia cường khác.

Việc nghiên cứu sử dụng cát biển làm vật liệu đắp nền đường cũng chưa có nhiều nghiên cứu được công bố ở Việt Nam. Một số nghiên cứu sử dụng độc lập cát biển làm nền đường ôtô mới chỉ dừng lại ở kết quả nghiên cứu sơ bộ ban đầu, thử nghiệm trong phạm vi hẹp hay trong phòng thí nghiệm; chưa có thi công thí điểm trên quy mô lớn và theo dõi, đánh giá toàn diện.

Mặc dù vậy, Bộ Khoa học và Công nghệ cũng đã phê duyệt và tiến hành triển khai nhiệm vụ khoa học công nghệ cấp quốc gia “Nghiên cứu sử dụng cát nhiễm mặn làm vật liệu san, đắp nền đường” - Đề tài 31/19-ĐTĐL.CN.CNN do Trường Đại học Xây dựng từ năm 2019 - 02/2023. Trong khi đó, Bộ Tài nguyên và Môi trường đang lập đề xuất thực hiện Dự án “Đánh giá tài nguyên khoáng sản, phục vụ khai thác cát biển, đáp ứng nhu cầu san lấp các dự án đường cao tốc và hạ tầng giao thông, đô thị vùng Đồng bằng sông Cửu Long”.

Như vậy, việc nghiên cứu, sử dụng cát biển làm vật liệu đắp nền đường tại Việt Nam vẫn còn nhiều hạn chế, chưa được thí điểm áp dụng trên dự án đường ôtô lớn; công nghệ thi công, nghiệm thu chưa có hoặc chưa hoàn chỉnh; chưa có hệ thống đơn giá định mức đầy đủ.

Chính vì thế, GS.TS. Hoàng Hà cho rằng hiện nay chưa thể sử dụng độc lập cát biển để xây dựng nền đường, nếu sử dụng thường phải được xử lý ổn định (bằng xi măng, đắp xem kẽ hoặc các giải pháp gia cường khác). Ngoài ra, hầu hết cỡ hạt của cát biển là hạt mịn, trong quá trình vận chuyển vật liệu và nền đường thi công chịu tác động của thời tiết (gió, nắng) sẽ gây ra bụi ra xung quanh môi trường và khu dân cư.

Bên cạnh đó, cát biển có chứa một lượng nhất định muối hòa tan. Trong sử dụng vật liệu này, do ảnh hưởng của thời tiết, khí hậu hay điều kiện thủy văn, các muối hòa tan và các ion có thể cuốn theo dòng nước ảnh hưởng đến môi trường xung quanh, đặc biệt là đất nông nghiệp. Do vậy, cần phải có giải pháp và có đánh giá tác động môi trường về việc sử dụng cát biển đắp nền đường trong thời gian khai thác.

Phương Trang (ảnh: Internet)