Để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế và hoạt động sống của con ng−ời, chúng ta luôn phải xây dựng nhiều loại công trình khác nhau nh− nhà dân dụng, công nghiệp, cầu, đ−ờng giao thông, đập thuỷ lợi, công trình ngầm, sân bay, bến cảng, kênh dẫn, .... Mỗi loại công trình đều có đặc điểm, quy mô và tính chất tác dụng của tải trọng khác nhau. Quan hệ t−ơng tác giữa chúng với môi tr−ờng địa chất cũng rất khác nhau. Điều đó đặt ra yêu cầu, nội dung và ph−ơng pháp nghiên cứu địa chất công trình trong quá trình điều tra địa chất công trình để xây dựng các công trình không giống nhau. Chính vì vậy, tr−ớc khi tiến hành khảo sát địa chất công trình, cần phải hiểu rõ về đặc điểm của đối t−ợng xây dựng và khả năng phát sinh các vấn đề địa chất công trình khi xây dựng mỗi loại công trình.
6.4.1. Quy hoạch thành phố
Thành phố là một dạng công trình tổng hợp, th−ờng đ−ợc xây dựng trên diện tích rộng lớn, gồm nhiều loại công trình khác nhau. Đây là nơi tập trung dân c− và là trung tâm kinh tế của một vùng lãnh thổ. Do vậy, khi thiết kế xây dựng thành phố, ng−ời ta phải thực hiện qua các giai đoạn quy hoạch: quy hoạch tổng thể và quy hoạch chi tiết và xây dựng công trình, dựa vào những cơ sở tự nhiên để đảm bảo cho thành phố phát triển kinh tế bền vững, đồng thời đáp ứng các yêu cầu về sinh hoạt, thoả mãn đời sống ngày càng cao của con ng−ời.
Thành phố có thể đ−ợc xây dựng ở đồng bằng trung du hay miền núi. Một thành phố đ−ợc hình thành bao giờ cũng có nội và ngoại thành.
∗ Nội thành là nơi tập trung dân số cao của thành phố. Trong nội thành có những yếu tố yếu tố cơ bản sau:
- Các công trình thuộc bộ máy hành chính, văn hoá, phúc lợi nh− các cơ quan, trụ sở uỷ ban, tr−ờng học, cửa hàng, bệnh viện, nhà hát, .... Các công trình này đ−ợc phân định theo tổ chức hành chính của thành phố;
148
- Các tuyến đ−ờng giao thông, đầu mối giao thông nh− đ−ờng bộ, đ−ờng sắt, đ−ờng xe điện nổi và ngầm;
- Các công trình cầu, cống (bao gồm cả cầu v−ợt); - Hệ thống cấp n−ớc: nhà máy; tháp n−ớc, ...;
- Hệ thống công trình thoát n−ớc, công trình vệ sinh;
- Hệ thống năng l−ợng: nhà máy điện; đ−ờng dây; trạm biến thế, ...; - Các công viên giải trí, sân vận động;
- Các vành đai thực vật để giữ sạch môi tr−ờng và tăng vẻ đẹp thành phố.
∗ Ngoại thành là nơi có dân số phân tán hơn, th−ờng tập trung thành các làng, bản, các thị trấn, có thể có những nơi phát triển thành các thị xã, thành phố vệ tinh hay khu công nghiệp.
Ngoại thành chủ yếu gồm các công trình nông nghiệp, công nghiệp, các tuyến giao thông, công trình cấp n−ớc, điện, các điểm dân c−, tr−ờng học, ....
6.4.2. Công trình nhà dân dụng và công nghiệp
Nhà dân dụng và công nghiệp là những công trình nhà ở, nhà làm việc, nhà máy, công x−ởng, .... Những công trình này đ−ợc xây dựng ở khắp mọi nơi, đặc biệt là ở thành phố và các khu công nghiệp nhằm phục vụ đời sống và phát triển kinh tế.
Trong công cuộc phát triển đất n−ớc hiện nay, công trình nhà dân dụng và công nghiệp đ−ợc xây dựng rất phổ biến, ở khắp mọi nơi, với quy mô rất khác nhau. Loại công trình này th−ờng là những công trình độc lập, có dạng diện, chịu tải trọng tác dụng chủ yếu theo ph−ơng thẳng đứng. Sự khác biệt về quy mô dẫn đến tải trọng tác dụng lên nền đất cũng rất khác nhau, từ vài kG/cm2 đến hàng chục kG/cm2, thậm chí hàng trăm kG/cm2. Công trình càng lớn thì càng nhạy cảm với mức độ ổn định của nền đất và đòi hỏi mức độ an toàn càng cao.
6.4.3. Công trình đ−ờng ô tô và đ−ờng sắt
Đ−ờng sắt và đ−ờng ô tô đều là những công trình có dạng kéo dài, có thể tới hàng trăm, hàng nghìn kilômét. Chúng có thể đ−ợc xây dựng trên những dạng địa hình và loại đất đá rất khác nhau. Đồng thời cùng với đ−ờng sắt và đ−ờng ô tô, th−ờng phải xây dựng hàng loạt các công trình phụ trợ khác nh− cầu, cống thoát n−ớc, nhà ga, bến xe, các công trình bảo vệ, ....
Vì đ−ờng phải v−ợt qua các ch−ớng ngại vật và độ dốc khác nhau nên cần phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật nhất định. Theo tiêu chuẩn thiết kế đ−ờng sắt và đ−ờng ô tô, độ dốc lớn nhất cho phép của đ−ờng sắt là 1,2- 2%, đ−ờng ô tô là 4- 9%. Nếu tốc độ thông xe trên đ−ờng từ 70- 100 km/h thì yêu cầu bán kính cong đối với đ−ờng sắt là 400- 600m và đ−ờng ô tô là 75- 100m.
Ngày nay, do nhu cầu phát triển kinh tế, tốc độ và l−u l−ợng xe chạy trên đ−ờng ngày càng cao, đòi hỏi các tuyến đ−ờng giao thông có yêu cầu kỹ thuật khắt khe hơn không chỉ về độ dốc, độ cong mà cả về mức độ bằng phẳng của mặt đ−ờng. Điều đó cũng có nghĩa là yêu cầu về độ ổn định của nền đ−ờng cũng nh− chất l−ợng xây dựng mặt đ−ờng cao hơn.
6.4.4. Công trình cầu
Cầu th−ờng đ−ợc xây dựng trên các tuyến đ−ờng. Vì vậy, cầu là một dạng công trình quan trọng và không thể thiếu của tuyến đ−ờng giao thông.
149
Mỗi cầu gồm có 2 mố ở hai đầu và các trụ ở giữa. Khoảng cách giữa các trụ và mố đ−ợc gọi là nhịp. Chiều dài của nhịp trung bình từ 30- 50m và có thể rất khác nhau, phụ thuộc vào yêu cầu thiết kế xây dựng. Ngày nay, với những công nghệ thi công tiên tiến, ng−ời ta có thể xây dựng đ−ợc cầu có khẩu độ nhịp dài tới hàng trăm mét. Toàn bộ tải trọng cầu, bao gồm trọng l−ợng bản thân và hoạt tải của các ph−ơng tiện giao thông đ−ợc đặt trên các trụ và mố. Cầu có quy mô và chiều dài nhịp càng lớn thì tải trọng tác dụng trên trụ, mố cầu cũng càng lớn. Nh− vậy, trụ và mố cầu chính là nơi tiếp nhận và truyền tải trọng xuống nền đất, độ ổn định của cầu không những phụ thuộc vào kết cấu của cầu mà còn phụ thuộc vào đất đá d−ới móng mố, trụ cầu.
Khi xây dựng cầu phải xây dựng đ−ờng vào cầu, gọi là đ−ờng dẫn. ở những đoạn xây dựng đ−ờng dẫn, th−ờng tồn tại những loại trầm tích trẻ có độ bền thấp, kém ổn định, nền đ−ờng lại đắp cao nên dễ phát sinh vấn đề mất ổn định nền đ−ờng. Ngoài ra, để bảo vệ bờ, gia cố nền các mố cầu, trong nhiều tr−ờng hợp phải xây dựng các công trình phụ trợ nh− đê h−ớng dòng, kè chắn, ....
6.4.5. Công trình thuỷ lợi
Công trình thuỷ công, thuỷ điện (gọi chung là công trình thuỷ lợi) là loại công trình phức tạp, gồm tổ hợp nhiều hạng mục công trình khác nhau nh− đập ngăn n−ớc, đập tràn, hồ chứa, nhà máy điện, âu thuyền, tháp áp lực, hầm dẫn n−ớc, kênh dẫn, .... Các hạng mục công trình này th−ờng có quy mô lớn và điều kiện làm việc không giống nhau. Vị trí của chúng đ−ợc xây dựng trên các thung lũng sông, suối, nơi th−ờng phân bố các loại đất yếu, có đặc điểm địa hình, địa chất biến đổi rất phức tạp nên công tác khảo sát, thiết kế và xây dựng công trình luôn gặp nhiều khó khăn.
Công trình thuỷ lợi có thể mang lại những lợi ích rất to lớn nh− phát điện, trị thủy, cung cấp n−ớc t−ới, nuôi trồng thuỷ sản, phát triển giao thông đ−ờng thuỷ, du lịch, cải thiện chế độ khí hậu, ... nh−ng mặt trái của loại công trình này là gây ra vùng ngập rộng lớn, sự tồn tại của nó luôn tiềm ẩn những nguy cơ gây ảnh h−ởng rất lớn đến đời sống con ng−ời. Sự làm việc không bình th−ờng hay bị h− hỏng, phá huỷ của công trình thuỷ lợi th−ờng gây nên sự lãng phí to lớn về kinh tế và kỹ thuật, thậm trí gây ra những tai hoạ khủng khiếp. Vì vậy, công tác nghiên cứu địa chất công trình có một một vai trò đặc biệt quan trọng, đòi hỏi phải nghiên cứu một cách chi tiết, thận trọng và sâu rộng để làm cơ sở luận chứng cho thiết kế, thi công công trình.
6.4.6. Công trình ngầm
Công trình ngầm là công trình đ−ợc xây dựng trong lòng đất đá với các mục đích khác nhau nh− giao thông (đ−ờng xe điện ngầm, hầm đ−ờng bộ, đ−ờng sắt), phát điện (hầm dẫn n−ớc cho tuabin phát điện, nhà máy thuỷ điện ngầm), khai thác mỏ (các hầm mỏ, lò khai thác) nên tính chất làm việc của chúng cũng không giống nhau. Công trình ngầm có thể đ−ợc xây dựng ở độ sâu khác nhau và th−ờng có dạng kéo dài. Do đ−ợc xây dựng ngầm nên khi xây dựng, đòi hỏi giải pháp thi công rất phức tạp, công tác nghiên cứu địa chất công trình cần phải đầy đủ, chính xác thì mới cho phép chọn đ−ợc vị trí xây dựng cũng nh− ph−ơng pháp thi công và gia cố công trình hợp lý.