Giải pháp ổn định cho nền đường giao thông qua khu vực đất yếu

(Xây dựng) - Sáng 30/10, Tạp chí Xây dựng – tạp chí khoa học chuyên ngành của Bộ Xây dựng phối hợp với Công ty Xi măng INSEE Việt Nam tổ chức tọa đàm trực tuyến “Giải pháp ổn định cho nền đường giao thông qua khu vực đất yếu”.

Tọa đàm trực tuyến “Giải pháp ổn định cho nền đường giao thông qua khu vực đất yếu”.

Vấn đề xử lý nền đất yếu lĩnh vực giao thông có nhiều giải pháp như: Thay đất và đắp trả bằng vật liệu tốt hơn, gia cố công trình, tăng nhanh tốc độ cố kết của nền đường, cải thiện vật liệu tại chỗ… Về nguyên tắc, mỗi một phương pháp xử lý đất yếu đều có hiệu quả trong một phạm vi nhất định và đều có ưu và nhược điểm riêng.

Trong bài thuyết trình về “Kinh nghiệm thiết kế xử lý nền đất yếu cho các tuyến đường chính trong khu đô thị mới Thủ Thiêm, quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh, bằng phương pháp bấc thấm hút chân không và trụ đất xi măng”, Kỹ sư Đào Đức Trọng – Xí nghiệp Tư vấn thiết kế đường cao tốc và sân bay, Công ty cổ phần Tư vấn thiết kế Giao thông Vận tải phía Nam (TEDI SOUTH) đã chia sẻ những kinh nghiệm thực tiễn trong thiết kế và thi công, phân tích các ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng của mỗi giải pháp xử lý nền đất yếu. Từ đó, khuyến cáo lựa chọn giải pháp phù hợp để áp dụng cho các công trình tương tự.

Theo Kỹ sư Đào Đức Trọng, để đảm bảo chức năng giao thông trong khu vực dự án và kết nối với trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh hiện hữu, 04 tuyến đường trục chính trong khu đô thị bao gồm: Đại lộ vòng cung (R1), Đường ven hồ trung tâm (R2), Đường ven sông Sài Gòn (R3) và Đường vùng châu thổ – Đường châu thổ – Đường ven sông – Khu dân cư (R4) được đầu tư xây dựng trước và phải đảm bảo yêu cầu cao về kỹ thuật và thời gian thi công.

Trong khi đó, Dự án nằm trong khu vực có điều kiện địa chất công trình rất phức tạp, nền đất yếu với chiều dày lớn lớp đất chịu lực nằm sâu, nên đòi hỏi công tác khảo sát kỹ lưỡng, thiết kế xử lý nền đất yếu vừa phải đảm bảo yếu tố kỹ thuật, vừa phải đảm bảo tính kinh tế mang lại hiệu quả tối đa cho dự án.

Trong bài thuyết trình, Kỹ sư Đào Đức Trọng giới thiệu giải pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm hút chân không và trụ đất xi măng đã được đề xuất và áp dụng thành công tại dự án 04 tuyến đường trục chính, từ đó rút ra một số kinh nghiệm trong công tác thiết kế xử lý nền đất yếu, trên cơ sở đó có thể xem xét, so sánh đánh giá và áp dụng tại một số dự án tương tự trong khu vực.

Với mỗi giải pháp, tác giả có tổng hợp các thông số thiết kế chính, phân tích ưu điểm, nhược điểm và phạm vi áp dụng cho từng giải pháp. Trong báo cáo tác giả cũng có so sánh kết quả tính toán theo lý thuyết và kết quả quan trắc thực tế ngoài công trường để từ đó đánh giá các thông số lựa chọn ở giai đoạn thiết kế.

Các đại biểu, chuyên gia trao đổi, chia sẻ kinh nghiệm tại buổi tọa đàm trực tuyến.

Kỹ sư Đào Đức Trọng cũng cho biết, một vấn đề quan trọng nữa trong lĩnh vực xử lý nền đất yếu cho công trình đường giao thông là thiết kế đoạn đường chuyển tiếp từ nền đường thông thường và cầu/cống, từ đó đề xuất giải pháp thiết kế tối ưu và khuyến cáo áp dụng cho các công trình tương tự.

Đối với giải pháp về vật liệu xử lý nền đất yếu, trong bài thuyết trình về “Giải pháp xi măng cho gia cố nền đất bằng phương pháp trụ đất xi măng, cọc Jet-grouting và móng đường qua khu vực đất yếu”, Kỹ sư Nguyễn Đăng Khoa – Trưởng phòng Kỹ thuật Công ty Xi măng INSEE cho biết, các công trình giao thông đi qua khu vực Vùng Kinh tế trọng điểm phía Nam và vùng Đồng bằng sông Cửu Long nơi có điều kiện địa chất khá phức tạp đi qua nhiều khu vực là nền đất yếu và đang đối mặt với không ít khó khăn do biến đổi khí hậu – nước biển dâng, luôn được chú trọng nhiều hơn vào việc gia cố, xử lý nền đất yếu để tăng độ ổn định và tuổi thọ cho công trình. Đặc biệt các loại công nghệ thi công mang lại độ tin cậy cao, chi phí phù hợp và thời gian thi công nhanh nhằm rút ngắn tiến độ như trụ đất gia cố xi măng (SCCM hay CDM), cọc Jet-grouting đang được ứng dụng rộng rãi cho phần xử lý nền cho các công trình giao thông trọng điểm, và cả các công trình giao thông trong các khu công nghiệp.

Đối với chất lượng của giải pháp xi măng trộn đất, ngoài công nghệ thi công quyết định thì chất lượng xi măng bao gồm chủng loại và hàm lượng xi măng chiếm một nửa yếu tố còn lại cấu thành nên trụ đất xi măng/cọc Jet-grouting đạt chất lượng. Theo đó, loại xi măng xỉ lò cao PCBBFS40 loại II hoặc PCBBFS50 loại II tuân theo Tiêu chuẩn TCVN 4316:2007 với các tính năng tương thích tốt với các lớp đất khác nhau như sét dẻo, bùn... đã chứng minh được chất lượng qua rất nhiều dự án lớn như Cao tốc Long Thành – Dầu Giây, Cao tốc Bến – Lức Long Thành, Đường Vành đai ngoài Tân Sơn Nhất – Bình Lợi, các tuyến đường trong khu đô thị Thủ Thiêm, tuyến tránh TP Sóc Trăng và các dự án cải tạo đê, kè khác tại khắp các tỉnh thành khu vực phía Nam. Hơn nữa, loại xi măng xỉ lò cao PCBBFS40 loại II hoặc PCBBFS50 loại II còn góp phần chống lại các tác nhân xâm thực có trong môi trường như sun phát, axit… giúp tăng độ bền cho trụ đất xi măng.

Theo Kỹ sư Nguyễn Đăng Khoa, loại xi măng xỉ lò cao theo tiêu chuẩn TCVN 4316:2007 này còn được ứng dụng cho phần móng đường, nơi các đơn vị thiết kế và thi công ứng dụng lớp đệm cát gia cố xi măng (SIMM) trên đầu trụ xi măng đất hay cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho lớp móng trên mặt đường bê tông nhựa cấp cao hoặc lớp móng của mặt đường bê tông xi măng. Nhờ vào tính năng thời gian ninh kết dài hơn so với xi măng PC/PCB, do đó phù hợp cho công tác trộn, vận chuyển và thi công lu lèn tại công trường mà vẫn đảm bảo được cường độ thiết kế đề ra ban đầu.

Theo GS TS. Nguyễn Quốc Dũng – Phó Chủ tịch kiêm Tổng Thư ký Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam, vùng Đồng bằng sông Cửu Long do nền đất yếu nên phải sử dụng cát để tăng ổn định công trình nhà ở, đường giao thông và đê bao, bờ bao...

Tại Cà Mau, để đắp được 1km đê biển cần khoảng 100.000m3 cát (làm lõi đê), như vậy 100km đê thì cần 10 triệu m3 cát san nền. Hay tuyến đường Hồ Chí Minh đoạn đi qua tỉnh Cà Mau dài khoảng 100km đã sử dụng tới 20 triệu m3 cát chỉ để làm móng đường.

Trước thực trạng khai thác quá mức tài nguyên cát tự nhiên, năm 2016, Chính phủ đã giao Bộ Khoa học và Công nghệ triển khai 04 đề tài nghiên cứu giải pháp thay thế cát xây dựng. Viện Thủy công (Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam) đã đề xuất và được giao thực hiện đề tài nghiên cứu giải pháp cứng hóa bùn nạo vét tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long để thay thế cát xây dựng.

Đây là nghiên cứu mang tính đa mục tiêu. Hiện nay chúng ta có các dự án nạo vét bùn trên các sông, việc đổ bùn thải đi đâu là bài toán nan giải, bởi nó sẽ tăng chi phí để xây dựng bãi thải và ảnh hưởng đến môi trường. Nếu chúng ta tận dụng nguồn bùn thải này, phối trộn với chất kết dính để cứng hóa làm thành nền móng cho đê bao, bờ bao và cho các khu dân cư vượt lũ thay thế cho việc sử dụng cát như hiện nay thì rất có ý nghĩa.

Viện Thuỷ công đã nghiên cứu sử dụng chất kết dính gồm tro bay, vôi, tro xỉ các nhà máy nhiệt điện… để làm cứng đất, tạo ra đất nhân tạo có thể làm móng đê, móng đường thay cho cát tự nhiên, như vậy còn giảm tác động ô nhiễm môi trường. Việc nghiên cứu giải pháp này đã có kết quả tốt, có thể sản xuất với số lượng lớn.

Tuy nhiên, việc đưa vào sử dụng trong các dự án còn hạn chế bởi khó cạnh tranh về giá cả so với cát khai thác tự nhiên. Nguyên nhân là do 1m3 cát tự nhiên hiện nay có giá khoảng 200.000 đồng, trong khi “cát nhân tạo” từ bùn đất yếu có giá khoảng 300.000 đồng nên không phát triển được.

Muốn sử dụng giải pháp này để thay thế cát tự nhiên một cách đại trà, thì Chính phủ, Bộ Tài nguyên và Môi trường cùng các cơ quan liên quan từ Trung ương đến địa phương phải kiểm soát chặt chẽ hoạt động khai thác cát, chống nạn “cát tặc”. Đồng thời, phải có cơ chế tính đơn giá tổng hợp, bao gồm chi phí bảo vệ môi trường như các nước khác đã làm thì mới đảm bảo tính cạnh tranh.

GS. TS. Nguyễn Quốc Dũng khẳng định, vấn đề tìm giải pháp thay thế cát xây dựng không phải là câu chuyện của riêng Đồng bằng sông Cửu Long và của Việt Nam. Ở Trung Quốc, nghiên cứu về giải pháp thay thế cát xây dựng trong san lấp được nghiên cứu từ đầu những năm 2000, nhưng mãi sau 10 năm khi nhà nước cấm “cát tặc” thì sản phẩm nghiên cứu mới đi vào đời sống.