Tổng quan nghiên cứu

Huyện Long Phú, tỉnh Sóc Trăng, nằm trong vùng đồng bằng sông Cửu Long, có diện tích 691 km² với dân số khoảng 229 nghìn người. Khu vực này tiếp giáp trực tiếp với sông Hậu và Biển Đông, chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của khí hậu nhiệt đới gió mùa, đặc trưng bởi mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11 và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4. Nhiệt độ trung bình năm đạt 26,8°C, độ ẩm trung bình 83,4%, lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 140-150 ngày mưa, với lượng mưa ngày lớn nhất đạt 114 mm. Đặc điểm thủy văn khu vực chịu ảnh hưởng của thủy triều biển Đông với biên độ dao động mực nước có thể lên đến trên 3 m, gây ảnh hưởng trực tiếp đến điều kiện đất nền.

Đất yếu chiếm phần lớn diện tích khu vực nghiên cứu, với các loại đất chủ yếu là đất sét mềm, đất bùn và than bùn có sức chịu tải thấp, độ nén lún lớn và hệ số rỗng cao. Tình trạng lún nền và mất ổn định nền đất đã và đang gây ra nhiều khó khăn trong xây dựng các công trình đê bao ngăn mặn, ảnh hưởng đến an toàn và hiệu quả khai thác công trình. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hiện trạng nền đất yếu, phân tích các giải pháp xử lý nền đất yếu phù hợp cho tuyến đê bao ngăn mặn thuộc tiểu dự án khu bờ Tả sông Saintard, nhằm đề xuất giải pháp kỹ thuật tối ưu, đảm bảo ổn định công trình, giảm thiểu lún và chi phí đầu tư.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào khu vực xã Đại Ngãi, Hậu Thạnh, Phú Hữu, Trường Khánh, Châu Khánh và một phần phường 5, phường 8 thành phố Sóc Trăng, với tổng diện tích khoảng 6.548 ha. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển hạ tầng giao thông và thủy lợi tại vùng đất yếu, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng đất và bảo vệ môi trường sinh thái khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình địa kỹ thuật xây dựng nền đất yếu, tập trung vào ba phương pháp xử lý chính: bấc thấm (PVD), vải địa kỹ thuật và đệm cát.

  • Lý thuyết xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm: Bấc thấm là cấu trúc tiêu nước chế tạo sẵn, giúp tăng tốc độ cố kết đất yếu bằng cách tạo đường thoát nước dọc theo chiều sâu lớp đất. Độ cố kết theo phương thẳng đứng và ngang được xác định qua các công thức toán học và bảng tra, đảm bảo giảm thời gian lún và tăng sức chịu tải của nền.

  • Lý thuyết sử dụng vải địa kỹ thuật: Vải địa kỹ thuật được bố trí tại đáy nền đắp nhằm tăng cường độ ổn định, chống trượt trồi và phân bố lại ứng suất. Vải địa kỹ thuật không giảm lún nhưng giúp tăng cường độ chịu kéo và ổn định nền đắp, thích hợp cho các nền đất yếu có độ lún trong giới hạn cho phép.

  • Lý thuyết đệm cát: Đệm cát thay thế một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu bằng lớp cát có sức chịu tải cao hơn, giúp giảm độ lún và tăng tốc độ cố kết. Kích thước và chiều dày đệm cát được tính toán dựa trên các điều kiện ổn định và độ lún cho phép, đồng thời phải đảm bảo thi công đúng kỹ thuật để tránh hiện tượng cát chảy hoặc hóa lỏng.

Các khái niệm chính bao gồm: sức chịu tải của đất yếu, độ lún cố kết, hệ số rỗng, độ sệt, mô đun biến dạng, và các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của đất yếu như lực dính, góc nội ma sát.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp, kế thừa kết quả nghiên cứu trước đây, kết hợp với khảo sát thực địa và thu thập số liệu địa chất, khí tượng thủy văn khu vực Long Phú. Cỡ mẫu khảo sát gồm các điểm lấy mẫu đất nền tại các vị trí khác nhau trong phạm vi dự án, với các thí nghiệm cơ lý trong phòng và hiện trường để xác định đặc tính đất yếu.

Phân tích số liệu được thực hiện bằng phần mềm địa kỹ thuật chuyên dụng, mô phỏng ổn định và biến dạng nền đê bao sau khi xử lý. Phương pháp chọn mẫu dựa trên tiêu chí đại diện cho các lớp đất yếu đặc trưng, đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy của kết quả.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2017, bao gồm các giai đoạn: khảo sát hiện trạng, thu thập và phân tích số liệu, mô phỏng tính toán, đánh giá giải pháp xử lý và đề xuất phương án thi công phù hợp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Đặc tính đất yếu khu vực Long Phú: Đất nền chủ yếu là đất sét mềm, bùn và than bùn với độ ẩm tự nhiên từ 50% đến trên 100%, hệ số rỗng e > 1,0, mô đun biến dạng E < 50 kG/cm², sức chịu tải thấp từ 0,5 đến 1 kG/cm². Độ sệt B > 1 cho thấy đất ở trạng thái dẻo chảy hoặc chảy, dễ gây lún lớn và mất ổn định.

  2. Hiện trạng lún nền đê bao: Các tuyến đê bao ngăn mặn tại khu vực nghiên cứu đã xuất hiện hiện tượng lún nền với tốc độ lún tại trục tim nền đường không được vượt quá 10 mm/ngày đêm, tuy nhiên nhiều vị trí vượt mức cho phép, gây ảnh hưởng đến an toàn giao thông và tuổi thọ công trình.

  3. Hiệu quả xử lý bằng bấc thấm: Phương pháp bấc thấm giúp tăng tốc độ cố kết đất yếu, rút ngắn thời gian lún cố kết xuống còn khoảng 50% so với phương pháp truyền thống. Độ cố kết theo phương ngang và thẳng đứng được cải thiện rõ rệt, giảm độ lún còn lại sau thời gian thi công.

  4. Ứng dụng vải địa kỹ thuật và đệm cát: Vải địa kỹ thuật tăng cường ổn định nền đắp, giảm nguy cơ trượt trồi, tuy nhiên không giảm được độ lún. Đệm cát giúp tăng sức chịu tải và giảm độ lún tổng thể, phù hợp với lớp đất yếu có chiều dày dưới 3 m. Kết hợp các giải pháp này mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính gây lún và mất ổn định nền đê bao là do đặc tính cơ lý yếu kém của đất nền, đặc biệt là đất bùn và than bùn có hàm lượng hữu cơ cao, độ ẩm lớn và hệ số rỗng cao. So với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả cho thấy các phương pháp xử lý nền đất yếu như bấc thấm, vải địa kỹ thuật và đệm cát đều có ưu điểm riêng, cần được lựa chọn phù hợp với điều kiện địa chất cụ thể.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ chuyển vị thẳng đứng theo các giai đoạn thi công, bảng so sánh chỉ tiêu cơ lý đất trước và sau xử lý, cũng như sơ đồ mô phỏng mặt cắt nền đê bao để minh họa hiệu quả các giải pháp. Việc kết hợp các phương pháp xử lý giúp giảm thiểu thời gian thi công và chi phí đầu tư, đồng thời đảm bảo an toàn và độ bền công trình trong điều kiện đất yếu phức tạp.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng phương pháp bấc thấm (PVD) để tăng tốc độ cố kết đất yếu, giảm thời gian lún cố kết xuống còn khoảng 50% so với phương pháp truyền thống. Chủ thể thực hiện là các nhà thầu chuyên ngành, thời gian thi công dự kiến trong vòng 3-6 tháng.

  2. Sử dụng vải địa kỹ thuật tại đáy nền đắp nhằm tăng cường độ ổn định, chống trượt trồi và phân bố ứng suất đều hơn. Giải pháp này nên được kết hợp với các biện pháp khác để đảm bảo hiệu quả toàn diện, áp dụng ngay trong giai đoạn thi công nền đê.

  3. Thi công đệm cát thay thế lớp đất yếu có chiều dày dưới 3 m, giúp tăng sức chịu tải và giảm độ lún tổng thể. Cần kiểm soát kỹ thuật thi công, đảm bảo độ chặt và độ ẩm phù hợp để tránh hiện tượng cát chảy hoặc hóa lỏng. Thời gian thi công dự kiến 2-4 tháng.

  4. Thiết lập hệ thống quan trắc lún và chuyển vị chặt chẽ trong suốt quá trình thi công và khai thác công trình, nhằm phát hiện sớm các hiện tượng bất thường và điều chỉnh kịp thời. Chủ thể quản lý là đơn vị tư vấn giám sát và chủ đầu tư.

  5. Đào tạo và nâng cao năng lực cho đội ngũ kỹ thuật về các công nghệ xử lý nền đất yếu hiện đại, đồng thời tăng cường nghiên cứu phát triển công nghệ phù hợp với điều kiện địa phương. Thời gian triển khai liên tục trong các năm tiếp theo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các kỹ sư và chuyên gia địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn về xử lý nền đất yếu, giúp lựa chọn giải pháp phù hợp cho các công trình đê bao và hạ tầng giao thông trên nền đất yếu.

  2. Chủ đầu tư và nhà thầu thi công công trình đê bao, giao thông: Tham khảo các phương pháp xử lý nền đất yếu hiệu quả, từ đó lập kế hoạch thi công, dự toán chi phí và kiểm soát chất lượng công trình.

  3. Các nhà quản lý dự án và cơ quan quản lý nhà nước: Hiểu rõ đặc điểm địa chất và các yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế, thi công đê bao ngăn mặn, từ đó xây dựng chính sách, quy chuẩn phù hợp nhằm đảm bảo an toàn và bền vững công trình.

  4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành địa kỹ thuật xây dựng: Tài liệu tham khảo quý giá về lý thuyết, phương pháp và ứng dụng thực tế trong xử lý nền đất yếu, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển công nghệ mới.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao nền đất yếu gây ra hiện tượng lún lớn và mất ổn định?
    Đất yếu có sức chịu tải thấp, độ ẩm cao và hệ số rỗng lớn, dẫn đến khả năng chịu lực kém và dễ bị biến dạng dưới tải trọng công trình. Đặc biệt, đất bùn và than bùn có tính nén lún lớn, dễ gây lún không đều và trượt trồi.

  2. Phương pháp bấc thấm có ưu điểm gì so với các phương pháp khác?
    Bấc thấm giúp tăng tốc độ thoát nước và cố kết đất yếu nhanh hơn, giảm thời gian lún cố kết xuống còn khoảng 50%. Thi công nhanh, chi phí thấp và có thể áp dụng cho các lớp đất yếu sâu đến 40 m.

  3. Vải địa kỹ thuật có thể giảm độ lún nền không?
    Vải địa kỹ thuật chủ yếu tăng cường độ ổn định và chống trượt trồi, không có tác dụng giảm độ lún. Do đó, thường được kết hợp với các biện pháp khác như bấc thấm hoặc đệm cát để đạt hiệu quả toàn diện.

  4. Khi nào nên sử dụng đệm cát trong xử lý nền đất yếu?
    Đệm cát phù hợp với lớp đất yếu có chiều dày nhỏ hơn 3 m, giúp tăng sức chịu tải và giảm độ lún. Không nên dùng đệm cát khi mực nước ngầm cao hoặc lớp đất yếu quá dày do khó thi công và không kinh tế.

  5. Làm thế nào để kiểm soát lún nền trong quá trình thi công?
    Cần thiết lập hệ thống quan trắc lún và chuyển vị theo quy trình quy phạm, đo đạc thường xuyên để phát hiện sớm hiện tượng lún vượt mức cho phép, từ đó điều chỉnh tiến độ thi công hoặc áp dụng biện pháp xử lý bổ sung.

Kết luận

  • Đất yếu tại huyện Long Phú, tỉnh Sóc Trăng có đặc tính cơ lý kém, dễ gây lún và mất ổn định nền đê bao ngăn mặn.
  • Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm, vải địa kỹ thuật và đệm cát được đánh giá là hiệu quả, phù hợp với điều kiện địa chất khu vực.
  • Kết quả mô phỏng và phân tích cho thấy các giải pháp này giúp giảm thời gian lún cố kết, tăng sức chịu tải và ổn định nền đê.
  • Cần kết hợp các biện pháp xử lý và thiết lập hệ thống quan trắc chặt chẽ để đảm bảo an toàn và bền vững công trình.
  • Đề xuất triển khai áp dụng các giải pháp kỹ thuật trong vòng 3-6 tháng, đồng thời nâng cao năng lực chuyên môn và nghiên cứu phát triển công nghệ xử lý nền đất yếu phù hợp với điều kiện địa phương.

Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn quan trọng cho việc xử lý nền đất yếu tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long, góp phần nâng cao hiệu quả đầu tư và bảo vệ an toàn công trình đê bao ngăn mặn. Các đơn vị liên quan được khuyến khích áp dụng và phát triển các giải pháp này trong các dự án tương lai.