Đặt vấn đề Thời gian qua trên địa bàn tỉnh An Giang cónhiều sự cố lún xảy ra liên quan đến nguyên nhân xây dựng các công trình trên nền cụm tuyến dân cư san lấp cát trên nền đất yếu thường đặt ra hàng loạt các vấn đề phải giải quyết như sức chịu tải của nền thấp, độ lún lớn và độ ổn định của công trình thấp. Công trình Tuyến dân cư vượt lũ (https://baotintuc.vn/anh/hang-tram-nha-vuot-lu-thanh-nha-ma- Địa tầng đại diện tỉnh An Giang Dựa trên kết quả khảo sát hiện trường và các số liệu phòng thí nghiệm, nhận thấy địa tầng đại diện của An Giang với chiều sâu khảo sát từ 50-60m có thể chia làm 08 lớp và 01 lớp đất đắp. Các lớp này phân bố không đều. Đặc điểm của mỗi lớp từ trên xuống: - Lớp đất đắp: Cát mịn lẫn bụi sét màu xám vàng – xám đen, kém chặt.
- Lớp 1: Sét, nâu xám – xám tro, trạng thái dẻo mềm - Lớp 2: Bùn sét, xám đen, xám nâu đen, trạng thái chảy 1 Luan van - Lớp 3: Sét, xám đen, trạng thái dẻo chảy - Lớp 4: Sét pha, nâu xám – xám tro, trạng thái dẻo mềm - Lớp 5: Sét nâu, xám đen, trạng thái nửa cứng. - Lớp 6: Sét pha, nâu vàng, nâu, trạng thái dẻo cứng. - Lớp 7: Cát pha, nâu, trạng thái dẻo - Lớp 8: Cát nhỏ, vàng, chặt vừa. Nhìn chung, địa tầng trong phạm vi khảo sát của tỉnh An Giang từ trên xuống độ sâu trung bình 45m (SPT nhỏ hơn 5) chủ yếu là những lớp đất yếu, có khả năng chịu lực thấp đến rất thấp, không thích hợp cho việc đặt các công trình có trọng tải vừa và lớn.
Yêu cầu về san lấp mặt bằng tại địa bàn tỉnh An Giang Với sông Tiền và sông Hậu ở phía Đông và chuỗi đồi núi thấp ở phía Tây đã hình thành 2 dạng địa hình chính: - Địa hình đồng bằng: Có cao độ thấp dần từ Đông Bắc xuống Tây Nam. Cao trình của toàn đồng bằng biến thiên từ 0,8 m đến 3 m và được chia thành 2 vùng: + Vùng cù lao gồm 4 huyện: An Phú, Tân Châu, Phú Tân và Chợ Mới có cao trình biến thiên từ 1,3 - 3 m và thấp dần từ ven sông vào nội đồng. + Vùng hữu ngạn sông Hậu thuộc tứ giác Long Xuyên gồm thành phố Long Xuyên, thị xã Châu Đốc, huyện Châu Phú, Châu Thành và Thoại Sơn có cao trình biến thiên từ 0,8 - 3 m và thấp dần về phía Tây. - Địa hình đồi núi: Tập trung và chiếm phần lớn diện tích tự nhiên 2 huyện Tri Tôn và Tịnh Biên với nhiều núi có độ cao từ 300 - 700 m, cao nhất là núi Cấm 710 m.
Bao bọc chung quanh núi là đồng bằng chân núi, dạng địa hình chuyển tiếp giữa núi và đồng bằng, có cao trình từ 4 - 40 m.Với yêu cầu cao trình chống lũ của tỉnh An Giang, các công trình xây dựng trên địa bàn tỉnh An Giang được xây dựng trên yêu cầu có cao trình san lấp phải lớn hơn cao 2 Luan van trình chống lũ từ 0. Do vậy, nhiều công trình đòi hỏi quá trình san lấp mặt bằng với chiều dày san lấp từ 2. Vật liệu chủ yếu sử dụng là cát san lấp với ưu điểm dễ làm chặt, sử dụng trực tiếp vật liệu địa phương. Tuy nhiên, khi lớp cát san lấp này nằm trên lớp đất sét bùn yếu, sẽ gây ra độ lún cho đất nền, đồng thời ảnh hưởng đến độ lún tổng thể của toàn công trình.
Một số sự cố công trình xây dựng trên cát san lấp Mô tả các công trình xây dựng trên nền cát san lấp trên đất bùn yếu, bao gồm quy mô công trình, và các vấn đề về lún, phá hoại do lún. Công trình 1: Trạm cấp nước nông thôn của tỉnh An Giang Mô tả công trình:(hình 2) Xây dựng hoàn thành đưa vào sử dung 11/2016 San nền: Diện tích san lấp: 1093m2. Đắp đê bao, chiều cao san lắp 3,8m; Chiều cao san lấp trung bình từ 2.0m; Nhà Quản lý: Diện tích 60m2, kết cấu Móng, cột, đà giằng, đà kiềng BTCT; Móng gia cố cừ tràm L = 4,7m, Cụm xử lý (lắng+lọc+chứa)công suất 40m3/h: KT LxBxH=3,1mx3,1mx4,4m Kết cấu bể bằng BTCT;Móng cọc BTCT, gia cố cọc BTCT đúc sẵn, mác 300, kích thước: 0,3mx0,3mx22m. 3 Luan van Hình 2: Sự cố lún tại trạm cấp nước nông thôn của tỉnh An Giang Mô tả sự cố công trình: (hình 3) Khối công trình Cụm xử lý thiết kế móng sâu: độ lún 0,2-0,5cm Khối công trình Nhả Quản lý thiết kế móng nông: độ lún 30-32cm Công trình 2: Trung tâm hoc tập cộng đồng tại một xã của tỉnh An Giang Mô tả sự cố công trình: Xây dựng hoàn thành đưa vào sử dung 2015.
Khối chính: diện tích xây dựng 525m2, sử dụng móng cọc BTCT 250x250 L=25m. Nhà xe: diện tích 90 m2, móng nông trên nền cát san lấp đầm chặt. Cổng hàng rào: chiều dài 495m, móng đơn gia cố cừ đá 120x120x1500. San lấp mặt bằng: diện tích san lấp 1.500m2, chiều cao san lấp 3,2m.
độ chặt yêu cầu K≥0. 4 Luan van Hình 3: Sự cố lún trung tâm hoc tập cộng đồng tại một xã của tỉnh An Giang(Báo cáo kiểm định chất lượng công trình, 2016) Mô tả sự cố công trình: Khối chính: Móng cọc BTCT lún bình quân 4cm; Trong khi nền trệt tam cấp và ram dốc lún khoảng 30cm làm nứt gãy tam cấp cấp và ram dốc. Nhà xe: lún ≥30cm , làm tách ram dốc. Cổng hàng rào: lún nghiên hàng rào, răng nứt một số vị trí trụ cột.
Công trình 3: trường tiểu học của tỉnh An Giang Mô tả công trình: (hình 4) Hạng mục khối 10 phòng học: diện tích sàn sử dụng 655m2, cao 02 tầng, sử dụng móng cọc BTCT 250x250x25m. Hạng mục khối hành chính quản trị - phục vụ học tập: diện tích sàn sử dụng 486m2, cao 02 tầng, sử dụng móng cọc BTCT 250x250x25m. Hạng mục cổng hàng rào, nhà bảo vệ, bể nước ngầm: sử dụng móng cọc BTCT 120x120x4000. Hạng mục sân nền, cột cờ: xây dựng trên nền cát san lấp đầm chặt.
Chiều cao san lắp 3.75m 5 Luan van Hình 4: Sự cố lún tại trường tiểu học của tỉnh An Giang(Báo cáo kiểm định chất lượng công trình, 2016) Mô tả sự cố công trình: Hạng mục khối 10 phòng học: Lún không đáng kể 2-3cm. Hạng mục khối hành chính quản trị - phục vụ học tập: Lún không đáng kể 2-3cm. Hạng mục cổng hàng rào, nhà bảo vệ, bể nước ngầm: Lún không đáng kể 25- 30cm. Hạng mục sân nền, cột cờ: lún nghiên hàng rào, răng nứt một số vị trí trụ cột.
Do thiếu nghiên cứu tính toán về độ lún, sức chịu tải cho những công trình trên nền đất san lấp, những công trình xây dựng trên những nền đất này (trừ những công trình lớn sử dụng móng sâu) đều bị ảnh hưởng bởi lớp đất yếu phía dưới gây nên hiện tượng lún, lún kéo dài xảy ra, trong và sau quá trình thi công công trình, ảnh hưởng đến công năng sử dụng của công trình. Tổng quan nghiên cứu trong và ngoài nước Nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước về xác định độ lún của nền đất sét yếu. Nghiên cứu trong nước Bùi Trường Sơn (2006) nghiên cứu biến dạng tức thời và lâu dài của nền sét bảo hòa nước. Nghiên cứu đánh giá độ lún do đất bị trượt ngang, ước lượng độ lún ban đầu có tính đến sự thay đổi giá trị module trượt theo thời gian.
Trần Minh Tùng (2010) đề xuất một số kinh nghiệm xử lý nền đất yếu tại một số công trình cụ thể tại Hàn Quốc và giới thiệu kết quả bước đầu áp dụng tại Việt Nam. Nguyễn Đức Lý (2017) đề ra các biện pháp xử lý về móng hay các biện pháp xử lý nền, hoặc sử dụng kết hợp tổ hợp nhiều biện pháp, giải pháp phù hợp có liên quan Đỗ Minh Toàn và cộng sự (2013) nghiên cứu đặc tính địa chất công trình của đất loại sét yếu thuộc trầm tích Halocen trung-thượng phân bổ ở Đồng bằng sông Cửu long phục vụ xây dựng đường. Nghiên cứu chỉ ra đất yếu thuộc đối tượng nghiên cứu chủ yếu là bùn sét và bùn sét pha với bề dày xấp xỉ khoảng 10 , một số nơi có thể đạt đến 20 m, nằm gần mặt đất, hầu như chưa được nén chặt, mới ở giai đoạn đầu của quá trình hình thành đá trầm tích.Vì vậy, rất khó khăn cho công tác xây dựng đường. Đất nghiên cứu là loại đất yếu, chưa được nén chặt, có chứa muối và chất hữu cơ.
Mức độ nén lún mạnh, hệ số nén lún và chỉ số lún ở tất cả các mẫu đều lớn hơn 0,1; áp lực tiền cố kết nhỏ, dao động trung bình từ xấp xỉ 0,3 đến 0,5 kg/cm2. Sức kháng cắt không thoát nước từ thí nghiệm cắt cánh hiện trường và thí nghiệm 3 trục trong phòng cho thấy đất nghiên cứu không thuận lợi cho việc xây dựng đường, các thông số nghiên cứu có thể phục vụ kiểm toán ổn định nền đường trong lúc thi công cũng như trong quá trình cải tạo bằng các giải pháp khác nhau. Ngoài ra, TCVN 9362-2012 quy định phương pháp tính toán và giới hạn độ lún của nền móng công trình. Nghiên cứu nước ngoài Nhiều nghiên cứu nước ngoài về độ lún công trình trên nền đất yếu.
Ashraf và cộng sự (2004) nghiên cứu cách tính toán độ lún không thoát nước của móng nông trên đất sét yếu. Nghiên cứu chỉ ra độ cứng của đất và thiết kế móng đơn là rất quan trọng. Nghiên cứu đề xuất phương pháp "Thiết kế dựa theo khả năng huy động sức chịu 7 Luan van tải của đất". Phương pháp này dự đoán tương đối chính xác ứng xử nén lún không thoát nước của móng đơn trên nền thiên nhiên, đất sét yếu.
McMahon và cộng sự (2014) nghiên cứu khả năng chịu tải và độ lún của móng tròn trên nền thiên nhiên bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Nghiên cứu chỉ ra đảm bảo độ lún là yêu cầu thiết yếu trong thiết kế móng nông. Nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định độ lún và sức chịu tải của móng nông sử dụng quan hệ phi tuyến. Kết quả nghiên cứu được kiểm chứng bằng phân tích PTHH sử dụng phần mềm ABAQUS.
Entidhar và cộng sự (2015) nghiên cứu sử dụng phần mềm SAFE xác định độ lún của móng nông tại một số vùng Iraq. Nghiên cứu đề xuất các phương án móng phù hợp với khu vực tại Iraq. Phương pháp tính toán độ lún của công trình trên đất sét bùn yếu được trình bày và đề xuất bởi Brand (1981) và Das (2006) 1. Tính cấp thiết của đề tài Mặc dù tính toán lún của công trình trên nền đất yếu đã được nhiều nghiên cứu tập trung.