Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp, các hiện tượng mưa lớn và lũ lụt xảy ra thường xuyên đã gây ra thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế và xã hội trên toàn cầu. Tại Việt Nam, đặc biệt là tỉnh Bình Định, tình trạng ngập lụt và sạt lở bờ sông diễn ra phổ biến, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống người dân và phát triển kinh tế địa phương. Thành phố Quy Nhơn, nằm ở khu vực hạ lưu sông Hà Thanh, là một trong những vùng chịu tác động nặng nề nhất với các đợt lũ lớn gây sạt lở, ngập úng và thiệt hại tài sản. Theo ước tính, lũ lụt tháng 10/2013 đã làm hư hại nhiều tuyến đường, đê kè và công trình thủy lợi, gây thiệt hại lớn về hoa màu và vật nuôi.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu và đề xuất phương pháp thi công tường trong đất có neo ứng dụng trong xây dựng kè chống sạt lở, tiêu úng và thoát lũ tại hạ lưu sông Hà Thanh, thành phố Quy Nhơn. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào đánh giá điều kiện địa chất, thủy văn khu vực hạ lưu sông Hà Thanh và lựa chọn giải pháp thi công phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả công trình kè chống sạt lở. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ an toàn tính mạng, tài sản của người dân, đồng thời góp phần phát triển kinh tế - xã hội bền vững cho địa phương. Các chỉ tiêu thiết kế và thi công được xây dựng dựa trên các số liệu địa chất, thủy văn thu thập trong giai đoạn 2014-2017, đảm bảo tính thực tiễn và khả thi của giải pháp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về công nghệ thi công tường trong đất và neo đất, bao gồm:

  • Lý thuyết tường trong đất (Diaphragm Wall Theory): Phân tích các loại tường chắn trong đất như tường bê tông toàn khối, tường lắp ghép, tường bán lắp ghép, với các đặc tính chịu lực, chống thấm và ổn định công trình ngầm sâu.
  • Mô hình neo đất (Soil Nailing and Anchoring): Nghiên cứu cấu tạo, cơ chế làm việc và các loại neo đất phổ biến như neo khoan mở rộng, neo phụt xi măng, neo phụt nút cao su, cùng các thiết bị thi công neo.
  • Khái niệm về điều kiện địa chất thủy văn: Đánh giá ảnh hưởng của lớp đất, mực nước ngầm, dòng chảy và áp lực thủy lực lên kết cấu tường và neo.
  • Công nghệ thi công tường trong đất có neo: Kết hợp giữa công nghệ đào hào giữ thành bằng dung dịch bentonite và thi công neo đất nhằm tăng cường độ ổn định và khả năng chịu lực của tường chắn.

Các khái niệm chính bao gồm: tường trong đất, neo đất, dung dịch bentonite, tường lắp ghép, tường toàn khối, áp lực đất và nước ngầm, ổn định công trình ngầm.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, cụ thể:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu địa chất, thủy văn, kinh tế xã hội từ các báo cáo ngành, kết quả thí nghiệm cơ lý đất, và tài liệu thiết kế công trình kè chống sạt lở hạ lưu sông Hà Thanh.
  • Phương pháp phân tích: Phân tích điều kiện địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu, đánh giá các phương pháp thi công tường trong đất và neo đất, lựa chọn công nghệ phù hợp dựa trên tiêu chí kỹ thuật và kinh tế.
  • Thí nghiệm: Kiểm tra các chỉ tiêu cơ lý của đất (đất sét, đất cát), thử nghiệm chất lượng vữa bentonite, thí nghiệm neo đất để xác định sức chịu tải tối đa.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2014-2017, bao gồm khảo sát hiện trường, thu thập số liệu, phân tích, thiết kế và đề xuất giải pháp thi công.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các mẫu đất lấy tại nhiều vị trí khác nhau trong khu vực hạ lưu sông Hà Thanh, cùng với các mẫu neo đất thử nghiệm. Phương pháp chọn mẫu dựa trên tiêu chí đại diện cho các lớp đất và điều kiện thủy văn đặc trưng của vùng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Điều kiện địa chất phức tạp: Khu vực nghiên cứu có ba lớp đất chính gồm lớp cát hạt thô (dày 1,5-4,0 m), lớp sét pha màu xám đen (dày 0,7-8,8 m) và lớp sét pha màu nâu đỏ (dày 0-8,8 m). Lớp đất sét có khả năng chịu lực kém, ảnh hưởng đến ổn định công trình. Kết quả thí nghiệm cho thấy độ bền nén trung bình của đất sét rất dẻo khoảng 17,9 kN/m², hệ số Poisson trung bình 0,33.
  2. Đặc điểm thủy văn: Lưu lượng trung bình năm của sông Hà Thanh là 21,4 m³/s, với lưu lượng đỉnh lũ tính toán đạt 3.330 m³/s. Mực nước lũ cao nhất đo được là 7,3 m tại cầu Diêu Trì. Lũ tiểu mãn chiếm khoảng 70-75% tổng lượng dòng chảy, lũ sớm và lũ chính vụ có biên độ lớn, gây áp lực lớn lên kết cấu kè.
  3. Hiệu quả của công nghệ tường trong đất có neo: Phương pháp thi công tường trong đất kết hợp neo đất giúp tăng cường độ ổn định, chống sạt lở hiệu quả. Thí nghiệm neo đất cho thấy neo phụt có đầu khoan và neo khoan mở rộng có khả năng chịu tải từ 0,15 đến 1,5 MN, phù hợp với điều kiện địa chất tại hiện trường.
  4. Khó khăn và biện pháp khắc phục: Thi công trong điều kiện địa chất yếu, mực nước ngầm cao, và địa hình phức tạp gây khó khăn trong việc giữ thành hào và kiểm soát chất lượng bê tông. Giải pháp sử dụng dung dịch bentonite chất lượng cao, thiết bị khoan chuyên dụng và quy trình kiểm tra nghiêm ngặt đã giúp giảm thiểu rủi ro.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng công nghệ tường trong đất có neo tại hạ lưu sông Hà Thanh là phù hợp và hiệu quả. So với các nghiên cứu trước đây về công nghệ tường trong đất tại các thành phố lớn như Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, công nghệ này đã được điều chỉnh phù hợp với điều kiện địa chất đặc thù của Bình Định. Việc sử dụng neo đất giúp tăng khả năng chịu lực và ổn định của tường chắn, đồng thời giảm thiểu biến dạng và sạt lở trong quá trình thi công và vận hành.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh sức chịu tải của các loại neo, bảng thống kê các chỉ tiêu cơ lý đất và biểu đồ lưu lượng dòng chảy theo mùa. So sánh với các công trình kè chống sạt lở khác trong khu vực, giải pháp này giúp giảm thiểu chi phí bảo trì và tăng tuổi thọ công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng công nghệ tường trong đất có neo: Khuyến nghị sử dụng công nghệ này cho các công trình kè chống sạt lở tại các vùng có điều kiện địa chất yếu và mực nước ngầm cao, nhằm tăng cường độ ổn định và khả năng chịu lực của kết cấu.
  2. Tăng cường kiểm soát chất lượng vật liệu: Đảm bảo chất lượng vữa bentonite và bê tông theo các tiêu chuẩn kỹ thuật, sử dụng thiết bị trộn và bơm hiện đại để duy trì tính đồng nhất và độ bền của tường.
  3. Đào tạo và nâng cao năng lực thi công: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu cho đội ngũ kỹ thuật và công nhân về quy trình thi công tường trong đất và neo đất, đảm bảo an toàn lao động và hiệu quả thi công.
  4. Giám sát và bảo trì định kỳ: Thiết lập hệ thống giám sát liên tục áp lực đất, biến dạng tường và trạng thái neo trong quá trình vận hành, đồng thời xây dựng kế hoạch bảo trì định kỳ nhằm phát hiện và xử lý kịp thời các sự cố.

Các giải pháp trên nên được triển khai trong vòng 2-3 năm tới, do Ban Quản lý dự án Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Bình Định phối hợp với các đơn vị thi công và tư vấn kỹ thuật thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý dự án xây dựng công trình thủy lợi và kè chống sạt lở: Giúp hiểu rõ về công nghệ thi công tường trong đất có neo, từ đó lựa chọn giải pháp kỹ thuật phù hợp cho các dự án tương tự.
  2. Kỹ sư thiết kế và thi công công trình ngầm: Cung cấp kiến thức chuyên sâu về các phương pháp thi công tường trong đất, neo đất và xử lý các vấn đề kỹ thuật trong điều kiện địa chất phức tạp.
  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành xây dựng thủy lợi, kỹ thuật công trình: Là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng công nghệ thi công hiện đại trong thực tế, đồng thời mở rộng hiểu biết về các phương pháp gia cố đất.
  4. Cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng và môi trường: Hỗ trợ trong việc đánh giá, phê duyệt các dự án xây dựng kè chống sạt lở, đảm bảo an toàn và bảo vệ môi trường sinh thái khu vực.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao chọn phương pháp tường trong đất có neo cho công trình kè sông Hà Thanh?
    Phương pháp này phù hợp với điều kiện địa chất yếu, mực nước ngầm cao và yêu cầu thi công trong khu vực đô thị chật hẹp. Neo đất giúp tăng cường độ ổn định và khả năng chịu lực của tường, giảm thiểu sạt lở và biến dạng.

  2. Dung dịch bentonite có vai trò gì trong thi công tường trong đất?
    Dung dịch bentonite giữ thành hào đào ổn định, chống sạt lở và ngăn nước thấm vào hào trong quá trình thi công. Chất lượng dung dịch ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và độ kín của tường bê tông sau này.

  3. Các loại neo đất nào được sử dụng phổ biến trong nghiên cứu?
    Neo phụt có đầu khoan, neo khoan mở rộng và neo phụt nút cao su là các loại neo được đánh giá cao về khả năng chịu tải và phù hợp với điều kiện địa chất tại hiện trường.

  4. Làm thế nào để kiểm soát chất lượng bê tông trong quá trình thi công?
    Sử dụng phương pháp đổ bê tông trong nước kết hợp với thiết bị di chuyển ống thẳng đứng, kiểm tra độ sụt, tỷ lệ nước xi măng và thực hiện các phép thử mẫu bê tông định kỳ để đảm bảo chất lượng.

  5. Giải pháp nào được đề xuất để khắc phục khó khăn trong thi công?
    Sử dụng thiết bị khoan chuyên dụng, kiểm soát chặt chẽ chất lượng dung dịch bentonite, đào tạo nhân lực và giám sát kỹ thuật liên tục nhằm giảm thiểu rủi ro và đảm bảo tiến độ thi công.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã đánh giá chi tiết điều kiện địa chất, thủy văn và lựa chọn công nghệ thi công tường trong đất có neo phù hợp cho công trình kè chống sạt lở hạ lưu sông Hà Thanh.
  • Phương pháp thi công kết hợp dung dịch bentonite và neo đất giúp tăng cường độ ổn định, chống thấm và chịu lực hiệu quả trong điều kiện địa chất yếu.
  • Kết quả thí nghiệm và phân tích kỹ thuật cho thấy neo phụt có đầu khoan và neo khoan mở rộng là lựa chọn tối ưu cho dự án.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm nâng cao chất lượng thi công, đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế.
  • Khuyến nghị triển khai áp dụng trong vòng 2-3 năm tới, đồng thời mở rộng nghiên cứu ứng dụng cho các công trình tương tự tại Bình Định và các tỉnh lân cận.

Luận văn là cơ sở khoa học quan trọng để các nhà quản lý, kỹ sư và nhà nghiên cứu phát triển các giải pháp thi công công trình thủy lợi bền vững, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế địa phương. Để biết thêm chi tiết và ứng dụng thực tiễn, độc giả được khuyến khích liên hệ với Ban Quản lý dự án Nông nghiệp và PTNT tỉnh Bình Định.