Giải bài toán thiếu vật liệu đắp nền các dự án giao thông

Với những dự án lớn, phương pháp gia tải trước thường được lựa chọn vì chi phí thấp. Ảnh: Thành Luân

Chọn giải pháp phù hợp nền đất

Hoạt động xây dựng công trình những năm gần đây rất phát triển, ngày càng có nhiều công trình quy mô lớn và rất lớn như nhà cao tầng; hệ thống giao thông trên cao và ngầm cũng đang được xây dựng và quy hoạch xây dựng.

Trong khi đó, Hà Nội nằm trên lưu vực đồng bằng sông Hồng - khu vực có tầng đất phù sa khá dày và tập trung đất sét yếu và trong vùng có nguy cơ động đất mạnh. Quy mô công trình càng lớn thì ảnh hưởng của động đất đến công trình càng cao.

Do vậy, khi tính toán thiết kế loại công trình này đều kể tới tải trọng do động đất; đồng thời lựa chọn giải pháp xử lý nền đất yếu đạt hiệu quả cao, thỏa mãn tiêu chí kinh tế - kỹ thuật và tiết kiệm chi phí. Hiện nay, việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào điều kiện như đặc điểm công trình, nền đất… Với từng điều kiện cụ thể mà người thiết kế đưa ra các biện pháp xử lý hợp lý.

Với xây dựng nhà ở, theo KTS Ngô Tâm - Công ty CP Tư vấn xây dựng COVIC chia sẻ, khi xây nhà trên nền đất yếu có nhiều biện pháp thi công móng khác nhau, đảm bảo địa hình cũng như chất lượng làm việc của móng.

Phương pháp thông dụng để xử lý nền đất là dùng cọc tre và cọc tràm. Đây là giải pháp kinh tế cho công trình có điều kiện đất nền và tải trọng tương đối thuận lợi. Khi thi công, để làm móng cho 1m2 diện tích nhà cần dùng 25 cọc tre hoặc cọc tràm.

Nếu chiều dày lớp đất yếu nhỏ từ 3 - 4m, phương pháp thay thế lớp đất yếu bằng lớp cát sỏi được đầm chặt thường ưu tiên sử dụng vì có chi phí thấp, tuy nhiên gây ảnh hưởng tới môi trường khi loại bỏ đất không thích hợp và nhập nhiều đất lấp.

Với những dự án lớn, phương pháp gia tải trước thường là giải pháp công nghệ kinh tế nhất. Tại Việt Nam được dùng để xử lý nền móng của Rạp xiếc T.Ư Hà Nội, Viện nhi Thụy Điển Hà Nội... Tuy vậy, để áp dụng cần phải khảo sát đất nền một cách chi tiết, nếu thiếu độ quan trắc và đánh giá đầy đủ, sau khi xây dựng công trình, đất nền tiếp tục bị lún và công trình bị hư hỏng.

Còn với thi công các công trình giao thông, xử lý lún bằng cọc xi măng đất, sàn giảm tải, cố kết hút chân không. Như Tập đoàn FECON đã tham gia thi công xử lý nền đất yếu bằng cố kết chân không cho dự án đường cao tốc Long Thành - Dầu Giây năm 2011 - 2012, Nhà máy khí điện đạm Cà Mau, Cảng Đình Vũ Hải Phòng, nhiệt điện Duyên Hải, nhiệt điện Long Phú 1… Với giá thành xử lý xấp xỉ 21 USD/m2, đồng thời rút ngắn được thời gian chờ lún của đất yếu từ 6 - 12 tháng, đẩy nhanh được tiến độ thi công.

Tuy nhiên, phương pháp này hiệu quả thấp đối với nền gồm các lớp cát có hệ số thấm cao nằm xen kẹp. Để bảo đảm chất lượng khi thi công trong điều kiện địa chất như trên, cần phải thi công tường sét để tăng hiệu quả của quá trình hút chân không đồng thời yêu cầu công nhân có tay nghề để vận hành hệ thống.

Nhiều công nghệ mới

Việc xử lý nền đất yếu thường kéo dài khoảng 12 - 18 tháng khiến các dự án bị chậm tiến độ. Mặt khác, trữ lượng cát trong khu vực bị thiếu hụt, không đủ đáp ứng cho các dự án đang triển khai thi công.

Do đó, nhiều chuyên gia và nhà khoa học đề xuất một số giải pháp nhằm giải quyết vấn đề thiếu hụt cát san lấp, trong đó sử dụng cọc làm từ vật liệu đá dăm thải loại cho đường giao thông hay tiềm năng với nguyên liệu tro trấu và tro rơm rạ trong cải tạo nền đất yếu phục vụ xây dựng công trình tại Việt Nam.

TS Phạm Văn Hùng - Giảng viên Trường Đại học Mỏ - Địa chất thông tin, công nghệ cọc đá dăm trong gia cố nền đường đã được sử dụng từ rất sớm trong dự án thi công cọc cho móng bồn dầu đường kính 90m tại Nhà máy hóa lọc dầu Nghi Sơn. Các công nghệ thi công và phương pháp tính toán đã khá hoàn thiện.

Tuy nhiên, việc tận dụng vật liệu đá dăm thải loại chưa được xem xét. "Khi nền đường chịu tác dụng của tải , phương pháp gia cố nền bằng cọc đá dăm có thể giảm được từ 20 - 25% độ lún của nền đường" - TS Phạm Văn Hùng đánh giá.

Nghiên cứu của TS Nguyễn Thành Dương - Giảng viên Trường Đại học Mỏ - Địa chất sử dụng hỗn hợp tro trấu và xi măng để cải tạo đất sét yếu làm vật liệu đắp đường.

Kết quả nghiên cứu cho thấy khi tăng hàm lượng tro trấu sẽ làm tăng một số chỉ tiêu cơ học như cường độ kháng nén 1 trục, cường độ kháng kéo và mô đun đàn hồi.

"Tổ hợp 80% đất, 20% tro trấu, 6% xi măng được coi là tối ưu khi cho giá trị cường độ kháng nén cao nhất và thỏa mãn điều kiện độ bền cấp III của vật liệu gia cố trong xây dựng đường giao thông, phù hợp TCVN 10379 - 2014. Việt Nam có lượng tro trấu, rơm rất lớn và có tiềm năng ổn định đất" - TS Nguyễn Thành Dương cho hay.

Thành Luân