CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC NỀN VÀ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 8 1.1. Khái niệm về cấu trúc nền
1.4. Thực trạng xây dựng đường giao thông ở Việt Nam và các giải pháp xử lý nền đường
Theo thống kê thì tính đến hết năm 2013, Việt Nam có hệ thống đường bộ gồm các quốc lộ, tỉnh lộ, huyện lộ…có tổng chiều dài khoảng 222.000 km, phần lớn các tuyến đường quốc lộ và tỉnh lộ đều được trải nhựa và bê tông hóa, chỉ có một số ít các tuyến đường huyện lộ tại các tỉnh vùng sâu, vùng xa đang còn là các con đường đất. Nhìn chung, sau khi đổi mới, ngành đường bộ Việt Nam cũng đã đạt được nhiều thành tựu lớn, góp phần quan trọng trong sự nghiệp phát triển kinh tế ngày càng lớn mạnh của nước nhà. Một vài thành tựu rất đáng tự hào: hoàn thành cơ bản việc nâng cấp toàn tuyến trục dọc “xương sống” của đất nước là Quốc lộ 1 từ Lạng Sơn đến Cần Thơ, trong đó nổi lên 02 công trình qui mô và hiện đại là Hầm đường bộ đèo Hải Vân và cầu Mỹ Thuận. Cùng với trục dọc này, một trục dọc thứ hai cũng đã hình thành. Đó là đường Hồ Chí Minh đã hoàn tất giai đoạn 1 (đoạn từ Hoà Lạc đến Ngọc Hồi). Đường Hồ Chí Minh sẽ nối kết hơn 100 tuyến đường ngang trong đó có các trục hành lang Đông-Tây, nối liền với QL 1A ở phía Đông, gắn với hệ thống cảng biển nước sâu dọc bờ biển miền Trung, hệ thống các sân bay trên cao nguyên... hình thành một mạng lưới giao thông hoàn chỉnh từ Bắc vào Nam và liên thông với các nước láng giềng. Ngoài 2 trục dọc trên, Ngành giao thông vận tải Đường bộ đã hoàn thành các tuyến quốc lộ chính yếu nối đến các cảng biển và cửa khẩu quốc tế như QL5, QL18, QL10, QL22, QL51, QL14B... Đồng thời, đã và đang nâng cấp các tuyến quốc lộ hướng tâm và vành đai phía Bắc, phía Nam; các tuyến quốc lộ ở Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long. Trên các tuyến đường mới, hàng loạt các cầu đã được xây dựng như: cầu Kiền, cầu Tô Châu, Tạ Khoa, Bến Lức, cầu Tuần và tuyến tránh thành phố Huế, cầu Tân An và tuyến tránh Tân An, cầu Yên Lệnh nồi liền 2 tỉnh Hà Nam và Hưng Yên tạo tiền đề phát triển
kinh tế 2 bên bở sông Hồng phía nam khu vực đồng bằng sông Hồng; cầu Tuyên Nhơn (tuyến N2); các cầu thuộc dự án cầu QL1: Đà Rằng, Diêu Trì, Tam Giang;
Sông Vệ, Câu Lâu, Trà Khúc, Cây Bứa, Bồng Sơn và Bàn Thạch; cầu Sông Rộ (dự án Đường HCM về quê Bác); cầu Gò Chai (dự án Đường xuyên Á)cầu Hoà Mạc, cầu Kênh Tiêu, cầu Hà Nha, cầu Giát (QL38)... Đặc biệt, dù gặp phải sự cố sập nhịp cầu dẫn trong quả trình xây dựng (26.9.2007), sau hơn 5 năm khởi công xây dựng và hoàn thiện, công trình cầu Cần Thơ đã chính thức khánh thành đi vào hoạt động vào ngày 24 tháng 4 năm 2010., đánh dấu sự hoàn tất các cầu trên Quốc lộ 1 - huyết mạch giao thông của đất nước.
Với sự phát triển nhanh và đồng bộ các tuyến đường huyết mạch trong cả nước, công tác đảm bảo chất lượng công trình đường giao thông được đặt lên hàng đầu, trong đó giai đoạn xử lý nền đất yếu chiếm 1 phần hết sức quan trọng trong quá trình tăng độ cố kết của đất nền, tăng sức chịu tải giúp đất nền ổn định hơn. Các tuyến đường thường trải dài qua nhiều khu vực có điều kiện địa chất khác nhau, ở Việt Nam, có những tuyến đường trải dài từ miền núi đến đồng bằng, điều kiện địa chất công trình thay đổi theo từng vùng, phạm vi xây dựng đường giao thông trên nền đất yếu thường chiếm tỷ lệ tương đối lớn, do đó xử lý nền đất yếu đảm bảo yêu cầu thiết kế, giá thành hợp lý hết sức quan trọng.
Ở Việt Nam điều kiện địa chất công trình phức tạp, thay đổi theo từng vùng và phân chia cấu trúc nền phụ thuộc vào mối tương tác giữa công trình và nền đất đặt ra nhiều giải pháp cho từng phạm vi đất yếu, để đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật cũng như về điều kiện kinh tế chúng ta phải xem xét ưu nhược điểm của từng biện pháp xử lý để đưa ra hướng giải quyết thích hợp. Một số biện pháp xử lý nền đất yếu thường được xử dụng phổ biến như: Bấc thấm kết hợp gia tải trước, cọc cát, giếng cát….
Từ các khu vực châu thổ Bắc bộ, Thanh - Nghệ Tĩnh, ven biển Trung bộ, đến đồng bằng Nam Bộ đều có những vùng đất yếu nhưng chủ yếu tập trung ở hai vùng đồng bằng châu thổ lớn ở đồng bằng Bắc Bộ và đồng bằng Nam Bộ.
Trong lĩnh vực nghiên cứu và xử lý nền đường đắp trên đất yếu trên các tuyến đường của Việt Nam đã ứng dụng nhiều công nghệ mới để xử lý hàng trăm ki lô mét đường bộ đắp trên đất yếu và đã thu được những kết quả đầy khích lệ.
Khi xây dựng công trình đường bộ hoặc các công trình khác trên đất yếu mà thiếu các biện pháp xử lý thích đáng và hợp lý thì sẽ phát sinh biến dạng thậm chí gây hư hỏng công trình. Nghiên cứu xử lý đất yếu có mục đích cuối cùng là làm tăng độ bền của đất, làm giảm tổng độ lún và độ lún lệch, rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí đầu tư xây dựng.
Các phương pháp cổ điển dùng giếng cát thoát nước thẳng đứng và cọc cát làm chặt đất kết hợp với việc chất tải tạm thời là phương pháp đơn giản nhất nhưng vẫn đạt hiệu quả cao cả về kỹ thuật, thời gian và kinh tế. Trong thực tế, phương pháp này đã được ngành giao thông vận tải áp dụng phổ biến từ năm 1990 để xử lý nền đất yếu. Công trình có quy mô lớn đầu tiên áp dụng giếng cát để xử lý nền đất yếu được triển khai trên đường Thăng Long - Nội Bài (Hà Nội) và đoạn Km 93 QL5 (đoạn Cảng Chùa Vẽ, Hải Phòng), sau này được áp dụng đại trà trên nhiều tuyến QL khác nữa, trong đó có đường Láng - Hoà Lạc (Hà Nội), đường Pháp Vân - Cầu Giẽ ...
Từ những năm 1990 trở lại đây, Việt Nam đã áp dụng phổ biến vải địa kỹ thuật với 6 chức năng cơ bản là: ngăn cách, lọc nước, gia cường đất yếu để tăng khả năng chịu tải của đất nền, làm lớp bảo vệ và ngăn nước. Phương pháp sử dụng vải địa kỹ thuật cũng đã được áp dụng lần đầu tiên tại Việt Nam từ cuối những năm 90 của thế kỷ 20 trên QL5, QL51, QL10 và đường Láng - Hoà Lạc (Hà Nội).
Phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc đất - Vôi/ xi măng là một công nghệ mới được thế giới biết đến và áp dụng từ những năm 1970 nhưng đạt được công nghệ hoàn chỉnh và phát triển mạnh mẽ phải tính từ những năm 1990 trở lại đây.
Phương pháp cọc đất Vôi/ xi măng có thể được chia ra làm 2 loại : phương pháp trộn khô, phun khô và phương pháp trộn phun ướt - mà thực chất phương pháp này là phun vữa. Đối với Việt Nam, công nghệ cọc đất - Vôi/ xi măng lần đầu tiên được Thuỵ Điển chuyển giao công nghệ cho Bộ Xây dựng vào những năm 1992-1994, sử
dụng trong gia cường nền nhà và công trình xây dựng dân dụng. Tại nhiều nước trên thế giới, việc sử dụng công nghệ cọc đất - Vôi / xi măng cho gia cố nền đất yếu trong các dự án đường bộ, đường sắt đã cho hiệu quả rất cao. Do vậy, nếu nghiên cứu để áp dụng cho các dự án đường bộ đắp trên nền đất yếu khu vực đồng bằng sông Cửu Long thì rất có thể sẽ là một trong các phương pháp hiệu quả góp phần giải quyết tình trạng lún kéo dài và kém ổn định của nền đường tại khu vực này.
Từ những năm 90 của thập kỷ trước, cạnh phương pháp cổ điển, lần đầu tiên công nghệ mới xử lý đất yếu bằng phương pháp bấc thấm thoát nước thẳng đứng (PVD) kết hợp gia tải trước đã được đưa vào sử dụng rộng rãi trên thế giới. Tại Việt Nam, công nghệ mới bấc thấm này đã được sử dụng trong xử lý nền đất yếu cho Dự án nâng cấp QL5 trên đoạn Km 47 - Km 62 vào năm 1993, sau đó dùng cho QL51 (TP Hồ Chí Minh đi Vũng Tàu) và đường Láng - Hoà Lạc. Từ 1999 - 2004, phương pháp này đã được sử dụng rộng rãi để xử lý đất yếu trong các dự án nâng cấp và cải tạo QL1A, QL18, QL60, QL80 ...
Theo báo cáo về các sự cố công trình nền đường ôtô xây dựng trên vùng đất yếu trong những năm gần đây, các vấn đề mắc phải của nền đường đắp trên đất yếu trong thời gian qua ở Việt Nam chủ yếu dưới dạng nền đường bị lún sụt - trượt trồi và ở dạng lún kéo dài ảnh hưởng lớn đến chất lượng khai thác đường. Gần đây, nhiều đoạn nền đường đắp trên đất yếu tuyến Pháp Vân - Cầu Giẽ trên QL1A (đoạn cửa ngõ Hà Nội), mặc dù đã được xử lý và không xuất hiện các vết nứt nhưng biến dạng lún vẫn còn kéo dài. Theo số liệu đo đạc quan trắc cho thấy, sau một năm đưa vào khai thác, nền vẫn lún thêm khoảng 40-60 cm, ảnh hưởng lớn đến khai thác.
Về nguyên tắc, mỗi một phương pháp xử lý đất yếu đều có phạm vi áp dụng thích hợp; đều có những ưu điểm và nhược điểm nói riêng. Do đó, căn cứ vào điều kiện cụ thể của nền đất yếu, địa hình, điều kiện địa chất, phương pháp thi công và kinh nghiệm của tư vấn thiết kế mà có thể lựa chọn ra phương pháp hợp lý nhất.