phần Mở đầu. Nội dung phần tóm tắt nghiên cứu tổng quan bao gồm: - Tổng quan về ĐĐVS chống lũ khu vực ĐBSCL. - Tổng quan về công nghệ đất trộn ximăng. Tổng quan về ĐĐVS chố g ũ ở Đồ g Thá ói riê g ĐBSCL ói chu g (1) Đồng Tháp là tỉnh ở đầu nguồn sông Tiền (một nhánh của sông Mê Kông) thuộc đồng bằng sông Cửu Long.
Phía Bắc tỉnh Đồng Tháp giáp Long An, phía Tây giáp Campuchia, phía Nam giáp An Giang và Cần Thơ. Đồng Tháp là một trong 4 những tỉnh có diện tích lớn ngập trong lũ, với chiều cao ngập trong lũ là trên 2 m (Phạm Hữu Công 2011). (2) Lũ ở ĐBSCL là một điều tất yếu, đây cũng là điểm đặc trƣng của vùng này. Lũ về mang theo một lƣợng lớn thuỷ sản, các loại rau, củ, và lƣơng thực phong phú.
Bên cạnh những lợi ích mà lũ mang lại, thì lũ cũng là tác nhân gây ra nhiều thiệt hại về con ngƣời và tài sản nơi đây. (3) Đến năm 2012 tỉnh Đồng Tháp đã triển khai xây dựng khoảng 10.591 km đê bao sản xuất, với tổng diện tích đƣợc bảo vệ là 237. Trong đó, đảm bảo chủ động chống lũ cho 146.021 ha lúa Hè-Thu, 75.439 ha lúa Thu-Đông, 14.871 ha cây ăn trái và trên 1.246 ha nuôi trồng, sản xuất giống thủy sản (Ủy Ban Nhân dân tỉnh Đồng Tháp 2012). Đa số hệ thống đê bao ven sông ở Đồng Tháp đƣợc kết hợp làm đƣờng giao thông nông thôn phục vụ nhu cầu đi lại của ngƣời dân.
(4) Sạt lở ĐĐVS ở ĐBSCL rất phức tạp, là kết quả quá trình tác động qua lại giữa các yếu tố: dòng nƣớc, lòng sông trong điều kiện tự nhiên và tác động của con ngƣời, v. Phần lớn hệ thống ĐĐVS đƣợc thi công đơn giản, thƣờng dùng đất tại chỗ hoặc đất dọc theo kênh mƣơng để đắp sau đó để cố kết tự nhiên. Thân đê có độ rỗng lớn, khả năng chịu lực và kháng lũ kém nên rất dễ bị xói lở. Các đƣờng dẫn nƣớc đƣợc hình thành từ lỗ rỗng và khe nứt trong thân đê, khi vận tốc và lƣu lƣợng thấm lớn sẽ cuốn theo hạt đất làm phá hoại cục bộ dẫn đến vỡ đê vào mùa lũ.
(5) Theo thống kê của Uỷ ban Nhân dân tỉnh Đồng Tháp, từ năm 2000 đến 2013 toàn tỉnh có khoảng 84 điểm sạt lở, tổng chiều dài bờ sông và ĐĐVS bị sạt lở là 163 km, phải di dời 7.852 hộ dân do sạt lỡ và ngập lũ. Tổng thiệt hại về tài sản hơn 2. (6) Hiện nay có nhiều giải pháp gia cố ĐĐVS đã đƣợc nghiên cứu, đề xuất và đƣợc ngƣời dân, chính quyền địa phƣơng ở Đồng Tháp áp dụng nhƣ: Đóng cừ tràm, đắp bao tải, dùng thảm sơ dừa, dùng vải địa kỹ thuật, rọ đá, tấm đan Bê tông cốt thép đúc sẵn, tƣờng chắn BTCT trên nền cọc BTCT, v. Tuy nhiên những giải pháp này chƣa giải quyết triệt để thực trạng của ĐĐVS hiện nay ở khu vực này, hiện tƣợng sạt lở vẫn diễn ra hàng năm.
Nên, việc nghiên cứu một giải pháp gia cố ĐĐVS bền vững 5 phù hợp với thực trạng ĐĐVS cho ĐBSCL là điều cần thiết nhằm giảm những thiệt hại do lũ gây ra hàng năm. Tổng quan về cô g ghệ đất tr ximă g (1) Công nghệ đất trộn xi măng theo phƣơng pháp trộn sâu (CDM) ra đời vào năm 1954 ở Mỹ. Năm 1970 thì CDM đƣợc nghiên cứu, phát triển, cải tiến và ứng dụng mạnh mẽ ở Nhật Bản và Bắc Âu (Bruce and DiMillo 1998). Ở Việt Nam, việc áp dụng CDM thi công cọc đất trộn xi măng (soilcrete) bắt đầu đƣợc tiến hành từ những năm đầu thế kỷ 21.
(2) Công nghệ đất trộn xi măng đƣợc ứng dụng cho các công trình trong đất liền và ngoài biển, phổ biến nhƣ ( Kitazume and Terashi 2013, Dennis 2004, Lƣơng Thị Bích và Trần Nguyễn Hoàng Hùng 2013, Bùi Thị Tuyết và Trần Nguyễn Hoàng Hùng 2013): + Giảm độ lún cho nền đƣờng, móng nhà, móng bể chứa dầu, sân bay, v. + Tạo ổn định chống trƣợt cho đƣờng đắp cao, đê, đập, hố đào, v. + Làm tƣờng vây ngăn nƣớc, dòng thấm. + Chống rung và chuyển vị của khối đất khi có động đất.
+ Bảo vệ các công trình xung quanh hố đào, v. + Phƣơng pháp trộn nông dùng làm mặt đƣờng nông thôn, tạo mặt bằng thi công trên nền đất yếu. (3) Công nghệ đất trộn xi măng đƣợc áp dụng rộng rãi trên thế giới nhờ vào các ƣu điểm nhƣ: + Hiệu quả về kinh tế, thời gian thi công nhanh. + Phạm vi áp dụng rộng, thích hợp cho đất bùn sét đến cuội sỏi.
+ Thân thiện với môi trƣờng, không gây tiếng ồn, không gây chấn động đến các công trình xung quanh. + Thiết bị nhỏ gọn, dễ dàng vận chuyển và thi công ở những nơi có diện tích chật hẹp. Có thể thi công trong môi trƣờng nƣớc. + Tận dụng đƣợc vật liệu xi măng ở địa phƣơng.
6 (4) Công nghệ đất trộn xi măng đƣợc chia thành các nhóm dựa trên các yếu tố nhƣ: nơi trộn, phƣơng pháp trộn và ứng dụng của chúng. + Trộn tại chỗ: Gia cố bề mặt (thƣờng dùng cho các nền đất cải tạo nhƣ sét nạo vét cần xử lý bề mặt để tạo nền làm việc, tạo ra các khối đất trộn xi măng có chiều sâu từ 3 – 5 m), trộn nông (dùng để xử lý nền đất với chiều sâu từ 10 đến 13 m) và trộn sâu (dùng để xử lý nền đất với chiều sâu lên đến 40 m) (Kitazume and Terashi 2013). + Trộn bên ngoài: Phƣơng pháp này là phƣơng pháp xử lý nền bằng cách trộn đất với các chất kết dính hoặc phụ gia để cải tạo nền đất sau đó hỗn hợp này đƣợc vận chuyển đến nơi cần xử lý. Hình thức vận chuyển có thể bằng băng chuyền, ống khí nén, v.
(5) Cƣờng độ của soilcrete đƣợc hình thành nhờ vào sản phẩm của các phản ứng lý, hóa của đất và ximăng. Đây là một quá trình phức tạp, đan xen diễn ra trong một thời gian dài. (6) Ở cùng một hàm lƣợng ximăng thì soilcrete đƣợc tạo ra từ đất hạt thô có cƣờng độ tăng nhanh hơn so với đất ở dạng hạt mịn. Hàm lƣợng hạt sét và cát lần lƣợt khoảng 15%, 60% thì soilcrete có cƣờng độ tốt nhất.
(7) Độ pH của đất nguyên dạng nhỏ hơn 5 sẽ làm cho soilcrete có cƣờng độ thấp và ngƣợc lại cƣờng độ của soilcrete tăng cao khi độ pH lớn hơn 5. (8) Cƣờng độ của soilcrete đạt giá trị lớn nhất khi lƣợng nƣớc trong đất nguyên dạng lân cận với giới hạn dẻo và giảm dần xuống khi lƣợng nƣớc vƣợt qua giới hạn nhão. (9) Khi đất có hàm lƣợng hữu cơ lớn hơn 2% sẽ ảnh hƣởng đến sự phát triển cƣờng độ của soilcrete. (10) Đối với từng điều kiện địa chất, từng mục đích phục vụ thi công mà thêm các loại phụ gia tƣơng ứng nhƣ: các loại sợi tổng hợp thì sẽ cải thiện tính đàn hồi của soilcrete, thạch cao hoặc xỉ lò cao cho các loại đất có hàm lƣợng hữu cơ cao, hoặc phụ gia chống đông kết nhanh nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thi công, v.
7 (11) Hàm lƣợng ximăng tăng thì cƣờng độ của soilcretetăng. Hàm lƣợng ximăng tối thiểu để soilcrete hình thành cƣờng độ là 5%. Hàm lƣợng ximăng vƣợt quá 20% thì cƣờng độ tăng chậm. (12) Cƣờng độ tăng khi thời gian bảo dƣỡng tăng.
Đất đƣợc trộn với hàm lƣợng ximăng lớn hơn thì quá trình tăng này trội hơn. Tỉ số qu28/qu7 bằng khoảng từ 0.0 và qu91/qu28 bằng khoảng từ 1. (13) Cƣờng độ của soilcrete tăng khi nhiệt độ bảo dƣỡng tăng. Nhiệt độ ở 200C là nhiệt độ chuẩn để đánh giá ảnh hƣởng của nhiệt độ đến cƣờng độ của soilcrete.
(14)Điều kiện trộn và điều kiện bảo dƣỡng ngoài hiện trƣờng và trong phòng là khác nhau nên chất lƣợng của soilcrete cũng khác nhau. (15) Mức độ trộn đƣợc đánh giá bằng tổng số lần cánh trộn đi qua trong 1 m di chuyển của cần trộn, T. Đất đƣợc trộn đều với ximăng khi giá trị T khoảng từ 150 đến 500 vòng/mét chiều sâu. (16) Cƣờng độ trung bình của soilcrete hiện trƣờng thƣờng nhỏ hơn soilcrete trong phòng khoảng 1/2 đến 1/5 lần đối với đất sét, đối với đất cát thì tỉ số này lớn hơn.
(17)Công nghệ NSV (CN NSV) của tập đoàn Something - Nhật Bản là công nghệ trộn sâu và trộn ƣớt với thiết bị nhỏ gọn thao tác đƣợc trên nền đƣờng đê có sức chịu tải thấp và mặt bằng hạn chế. CN NSV vẫn chƣa đƣợc áp dụng rộng rãi ở khu vực ĐBSCL. ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU Đƣờng đê ven sông ở Đồng Tháp có chức năng làm đƣờng giao thông kết nối các vùng dân cƣ và kết hợp làm đê bao chống lũ bảo vệ hoa màu, qua đó góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội trong khu vực. Tuy nhiên, phần lớn hệ thống đƣờng đê đƣợc xây dựng từ đất đắp để cố kết tự nhiên, thời gian thi công ngắn, và phƣơng pháp thi công đơn giản nên kết cấu thân đƣờng có chất lƣợng thấp và thƣờng xảy ra sạt lở vào mùa lũ hàng năm gây thiệt hại lớn về con ngƣời và tài sản.
Nhiều giải pháp gia cố đã đƣợc sử dụng để khắc phục hiện trạng trên nhƣng vẫn còn mang tính tạm thời và nhiều hạn chế. Vì vậy, nghiên cứu giải pháp tạo ổn định bền vững cho hệ thống ĐĐVS là nhiệm vụ cấp thiết và mang lại hiệu quả thực tiễn cao. 8 Công nghệ đất trộn ximăng có những ƣu điểm phù hợp với yêu cầu về gia cố đƣờng đê ở Đồng Tháp nhƣ: tạo ổn định, ngăn đƣợc dòng thấm, thiết bị nhỏ gọn cơ động, tận dụng đƣợc vật liệu ximăng ở địa phƣơng v. Công nghệ này đƣợc nghiên cứu và phát triển trên thế giới vào những năm 50 của thế kỷ 20 và áp dụng ở Việt Nam khoảng từ năm 2000.
Tuy nhiên, công nghệ đất trộn ximăng vẫn chƣa đƣợc nghiên cứu một cách có hệ thống để ứng dụng gia cố ĐĐVS chống lũ khu vực ĐBSCL. Do đó, việc tiến hành nghiên cứu thi công thử nghiệm và đánh giá chất lƣợng soilcrete hiện trƣờng là cơ sở dữ liệu cần thiết để đƣa công nghệ này ứng dụng đại trà vào gia cố ĐĐVS chống lũ khu vực ĐBSCL. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Mục tiêu tổ g quát: Đánh giá khả năng ứng dụng công nghệ đất trộn ximăng vào gia cố ĐĐVS chống lũ ở ĐBSCL. Để đạt đƣợc mục tiêu chung này, đề tài thực hiện các mục tiêu cụ thể sau: (1) Tìm hiểu về thực trạng ĐĐVS ở ĐBSCL và công nghệ đất trộn ximăng.
(2) Thi công thử nghiệm hiện trƣờng bằng công nghệ đất trộn ximăng trộn sâu - trộn ƣớt nhỏ gọn ở ĐBSCL.