Tổng quan nghiên cứu

Đất yếu là một trong những thách thức lớn trong xây dựng công trình, đặc biệt tại các vùng đồng bằng sông Cửu Long, nơi có lớp đất bùn dày và khả năng chịu tải thấp. Tại huyện Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng, đất yếu chiếm diện tích lớn với chiều dày lớp đất yếu lên đến 21m, gây ra nhiều khó khăn trong việc lựa chọn giải pháp nền móng phù hợp. Theo số liệu khảo sát địa chất, lớp đất sét trạng thái chảy màu xám đen có độ ẩm tự nhiên lên đến 54%, hệ số rỗng e khoảng 1,456 và độ bão hòa gần 99%, cho thấy nền đất rất yếu và dễ biến dạng. Việc áp dụng các giải pháp móng chưa hợp lý đã dẫn đến hiện tượng lún vượt mức cho phép, gây hư hỏng công trình và lãng phí kinh phí đầu tư.

Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu điều kiện địa chất công trình và đề xuất giải pháp nền móng hợp lý cho các công trình xây dựng trên địa bàn huyện Mỹ Xuyên, nhằm đảm bảo an toàn kết cấu và tiết kiệm chi phí. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hai khu vực địa chất điển hình của huyện Mỹ Xuyên, với dữ liệu thu thập từ các hố khoan và thí nghiệm tải trọng thực tế. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc định hướng thiết kế móng phù hợp với đặc điểm địa chất từng khu vực, góp phần nâng cao hiệu quả đầu tư xây dựng và giảm thiểu rủi ro công trình.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết nền móng và địa kỹ thuật xây dựng, trong đó có:

  • Lý thuyết đất yếu và phân loại đất yếu: Dựa trên tiêu chuẩn về cường độ nén đơn và sức chống cắt của đất, phân loại đất yếu theo Bjerrum (1972) và các tiêu chuẩn Việt Nam như TCVN 5747-1993.
  • Mô hình tính toán móng nông và móng cọc: Áp dụng các công thức tính toán sức chịu tải và độ lún móng theo tiêu chuẩn TCXD 45-70, TCXD 189-1996, TCXD 205-1998, cùng các phương pháp mô phỏng bằng phần mềm chuyên dụng.
  • Khái niệm về móng nông và móng sâu: Móng nông được định nghĩa là móng có chiều sâu chôn nhỏ hơn hai lần bề rộng móng, chịu tải trọng chủ yếu qua đáy móng; móng sâu truyền tải trọng xuống các lớp đất cứng hơn ở độ sâu lớn hơn, bao gồm móng cọc bê tông cốt thép và cọc nhồi.

Các khái niệm chính bao gồm: sức chịu tải của đất nền, hệ số rỗng, góc ma sát trong, lực dính kết, độ lún cho phép, và các loại móng phù hợp với từng loại đất yếu.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa thu thập số liệu thực địa và phân tích lý thuyết:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu địa chất từ các hố khoan tại các công trình tiêu biểu trong huyện Mỹ Xuyên, bao gồm Trường Mẫu giáo Hòa Tú 1 và Trụ sở Đảng ủy xã Thạnh Phú. Dữ liệu thí nghiệm tải trọng cọc đơn và thử tải nền sau gia cố bằng cừ tràm được thu thập từ các đơn vị thi công và thí nghiệm hiện trường.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng các công thức tính toán sức chịu tải và độ lún móng theo tiêu chuẩn Việt Nam, kết hợp mô phỏng bằng phần mềm chuyên dụng để đánh giá hiệu quả các giải pháp nền móng khác nhau.
  • Timeline nghiên cứu: Luận văn được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 01 đến tháng 09 năm 2017 tại Trường Đại học Thủy Lợi, với các giai đoạn thu thập dữ liệu, phân tích, mô phỏng và đề xuất giải pháp.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các hố khoan đại diện cho hai khu vực địa chất chính, cùng các thí nghiệm tải trọng thực tế trên nền đất yếu được gia cố bằng cừ tràm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân vùng địa chất huyện Mỹ Xuyên thành hai khu vực chính:

    • Khu vực I có lớp sét trạng thái chảy dày đến 21m, độ ẩm tự nhiên trung bình 54%, hệ số rỗng e = 1,456, độ bão hòa gần 99%, góc ma sát trong khoảng 8° và lực dính 0,09 kg/cm².
    • Khu vực II có lớp cát hạt nhỏ xốp rời dày 3m, lớp sét chảy dày 18m với độ ẩm tự nhiên 56%, hệ số rỗng e = 1,537, góc ma sát trong khoảng 5° và lực dính 0,12 kg/cm².

  2. Hiệu quả của các giải pháp móng nông và móng sâu:

    • Móng nông như móng đơn, móng băng, móng băng giao thoa được áp dụng phổ biến cho công trình có tải trọng nhỏ và vừa, tiết kiệm chi phí nhưng không phù hợp với công trình tải trọng lớn do khả năng chịu tải thấp và độ lún vượt mức cho phép.
    • Móng sâu bằng cọc bê tông cốt thép được sử dụng cho công trình tải trọng lớn từ 3 tầng trở lên, đảm bảo ổn định và chịu tải tốt nhưng chi phí đầu tư cao và yêu cầu thiết bị thi công chuyên dụng.

  3. Sức chịu tải và độ lún của nền đất sau gia cố bằng cừ tràm:

    • Thí nghiệm bàn nén hiện trường cho thấy sức chịu tải của nền đất được gia cố tăng lên khoảng 1,5 đến 2 lần so với nền tự nhiên.
    • Độ lún của nền giảm đáng kể khi sử dụng cừ tràm, với trị số chuyển vị đứng giảm từ 7 cm xuống dưới 3 cm, đảm bảo trong giới hạn cho phép.

  4. Những hạn chế trong áp dụng giải pháp nền móng hiện tại:

    • Một số công trình chưa khảo sát địa chất kỹ lưỡng, thiết kế móng dựa trên kinh nghiệm dẫn đến lựa chọn giải pháp không phù hợp, gây lún nứt và giảm tuổi thọ công trình.
    • Việc lựa chọn giải pháp móng quá an toàn dẫn đến lãng phí vốn đầu tư xây dựng.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự phân vùng địa chất rõ ràng tại huyện Mỹ Xuyên giúp định hướng lựa chọn giải pháp nền móng phù hợp cho từng khu vực. Đặc điểm cơ lý của đất yếu với độ ẩm cao, hệ số rỗng lớn và lực dính thấp làm cho nền đất dễ biến dạng và chịu tải kém. Việc áp dụng móng nông cho công trình nhỏ là hợp lý về mặt kinh tế nhưng cần đảm bảo khảo sát địa chất kỹ càng để tránh rủi ro lún vượt mức.

So sánh với các nghiên cứu trong khu vực đồng bằng sông Cửu Long, kết quả tương đồng về đặc tính đất yếu và hiệu quả gia cố bằng cừ tràm. Việc sử dụng cọc bê tông cốt thép cho công trình lớn là cần thiết để đảm bảo an toàn kết cấu, tuy nhiên chi phí và yêu cầu thi công cao là những hạn chế cần cân nhắc.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố độ ẩm, hệ số rỗng và lực dính của các lớp đất, cùng bảng so sánh sức chịu tải và độ lún nền trước và sau khi gia cố. Các mô phỏng chuyển vị nền cũng minh họa rõ hiệu quả của giải pháp gia cố cừ tràm.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng phân vùng địa chất trong thiết kế móng: Các chủ đầu tư và đơn vị thiết kế cần sử dụng kết quả phân vùng địa chất để lựa chọn giải pháp móng phù hợp cho từng khu vực, tránh áp dụng giải pháp chung chung gây lãng phí hoặc rủi ro. Thời gian thực hiện: ngay trong giai đoạn thiết kế; Chủ thể: các đơn vị tư vấn thiết kế và chủ đầu tư.

  2. Khuyến khích sử dụng móng nông cho công trình nhỏ và vừa sau khi gia cố nền bằng cừ tràm: Giải pháp này vừa đảm bảo an toàn, vừa tiết kiệm chi phí đầu tư. Thời gian áp dụng: trong các dự án xây dựng mới; Chủ thể: nhà thầu xây dựng và chủ đầu tư.

  3. Sử dụng móng cọc bê tông cốt thép cho công trình tải trọng lớn: Đối với công trình từ 3 tầng trở lên hoặc có tải trọng lớn, cần áp dụng móng sâu để đảm bảo ổn định và tuổi thọ công trình. Thời gian: áp dụng trong thiết kế và thi công; Chủ thể: nhà thầu thi công và chủ đầu tư.

  4. Tăng cường khảo sát địa chất và tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật: Các công trình xây dựng cần thực hiện khảo sát địa chất đầy đủ và tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế, thi công móng để giảm thiểu rủi ro lún nứt. Thời gian: trước khi thiết kế và thi công; Chủ thể: cơ quan quản lý xây dựng, chủ đầu tư và đơn vị tư vấn.

  5. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho các bên liên quan: Tổ chức các khóa đào tạo về đặc điểm đất yếu và giải pháp nền móng hợp lý cho kỹ sư, nhà thầu và chủ đầu tư nhằm nâng cao chất lượng công trình. Thời gian: liên tục; Chủ thể: các trường đại học, viện nghiên cứu và cơ quan quản lý.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Chủ đầu tư xây dựng: Giúp hiểu rõ đặc điểm địa chất và lựa chọn giải pháp móng phù hợp, giảm thiểu rủi ro và tiết kiệm chi phí đầu tư.

  2. Đơn vị tư vấn thiết kế và khảo sát địa chất: Cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực tế để thiết kế móng chính xác, phù hợp với điều kiện địa chất từng khu vực.

  3. Nhà thầu thi công móng và gia cố nền: Hướng dẫn áp dụng các phương pháp thi công móng nông, móng sâu và gia cố nền bằng cừ tràm hiệu quả, đảm bảo chất lượng công trình.

  4. Cơ quan quản lý xây dựng và quy hoạch: Làm cơ sở để ban hành các quy định, tiêu chuẩn kỹ thuật phù hợp với điều kiện địa chất địa phương, nâng cao hiệu quả quản lý và giám sát thi công.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần phân vùng địa chất khi thiết kế móng?
    Phân vùng địa chất giúp xác định đặc điểm đất nền từng khu vực, từ đó lựa chọn giải pháp móng phù hợp, tránh lãng phí và rủi ro lún nứt. Ví dụ, khu vực có lớp sét dày cần móng sâu hơn so với khu vực có đất cát chặt.

  2. Giải pháp gia cố nền bằng cừ tràm có hiệu quả như thế nào?
    Gia cố bằng cừ tràm làm tăng sức chịu tải của nền đất lên khoảng 1,5 đến 2 lần và giảm độ lún từ 7 cm xuống dưới 3 cm, đảm bảo nền móng ổn định cho công trình nhỏ và vừa.

  3. Khi nào nên sử dụng móng cọc bê tông cốt thép?
    Móng cọc bê tông cốt thép phù hợp với công trình có tải trọng lớn, quy mô từ 3 tầng trở lên hoặc khi lớp đất yếu dày và không thể sử dụng móng nông. Móng cọc đảm bảo ổn định và tuổi thọ công trình.

  4. Chi phí thi công móng sâu có phải là hạn chế lớn?
    Đúng, móng sâu có chi phí đầu tư cao và yêu cầu thiết bị thi công chuyên dụng, tuy nhiên đảm bảo an toàn và độ bền công trình trong điều kiện đất yếu phức tạp.

  5. Làm thế nào để giảm thiểu rủi ro lún nứt công trình trên đất yếu?
    Cần thực hiện khảo sát địa chất kỹ lưỡng, áp dụng giải pháp móng phù hợp với đặc điểm đất nền, tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật và giám sát thi công chặt chẽ. Ví dụ, sử dụng móng nông sau gia cố nền hoặc móng cọc cho công trình lớn.

Kết luận

  • Đã phân vùng địa chất huyện Mỹ Xuyên thành hai khu vực chính với đặc điểm đất yếu khác nhau, làm cơ sở cho lựa chọn giải pháp móng phù hợp.
  • Móng nông phù hợp với công trình nhỏ và vừa sau khi gia cố nền bằng cừ tràm, giúp tiết kiệm chi phí và đảm bảo an toàn.
  • Móng sâu bằng cọc bê tông cốt thép cần thiết cho công trình tải trọng lớn, đảm bảo ổn định và tuổi thọ công trình.
  • Việc khảo sát địa chất kỹ lưỡng và tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật là yếu tố then chốt giảm thiểu rủi ro lún nứt.
  • Đề xuất các giải pháp và khuyến nghị cụ thể nhằm nâng cao hiệu quả đầu tư xây dựng trên nền đất yếu tại huyện Mỹ Xuyên.

Next steps: Áp dụng kết quả nghiên cứu vào thiết kế và thi công các dự án xây dựng tại Mỹ Xuyên, đồng thời mở rộng nghiên cứu sang các khu vực có đặc điểm địa chất tương tự trong tỉnh Sóc Trăng.

Call to action: Các đơn vị liên quan cần phối hợp chặt chẽ trong khảo sát, thiết kế và thi công móng để đảm bảo công trình bền vững và tiết kiệm chi phí đầu tư.