Tổng quan nghiên cứu

Tuyến Kênh Tẻ với tổng chiều dài khoảng 4,5 km giữ vai trò là trục hành lang giao thông thủy nội địa cấp III huyết mạch tại khu vực phía Nam Thành phố Hồ Chí Minh, kết nối luân chuyển hàng hóa trọng điểm giữa các quận nội thành. Tuy nhiên, dưới áp lực gia tăng của phương tiện thủy, lưu tốc dòng chảy khi triều rút đạt 1,1 m/s cùng điều kiện địa chất bùn sét yếu dày đến 12,0 m, bờ kè dọc đường Trần Xuân Soạn liên tục xảy ra hiện tượng sụt lún và xói lở chân kè nghiêm trọng. Công trình sửa chữa kè Kênh Tẻ khu vực Trạm cảnh sát Vàm Sát được triển khai trên phạm vi chiều dài tuyến 99,30 m với diện tích chiếm dụng 99,30 m2, chịu tải trọng khai thác quy đổi phân bố đều 0,32 T/m2.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là xây dựng và hoàn thiện hệ thống quản lý chất lượng thi công toàn diện theo chu trình khép kín, giải quyết triệt để các nguy cơ mất an toàn công trình bờ kè đô thị. Đề tài tập trung phân tích thực trạng quản lý từ khâu thẩm tra hồ sơ thiết kế, nghiệm thu vật tư đầu vào, kiểm soát kỹ thuật ép đóng cọc dưới nước đến quy trình quan trắc hoàn công. Nghiên cứu được thực hiện tại Quận 7, Thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn chuẩn bị và thi công từ Quý III/2022 đến Quý II/2023. Kết quả nghiên cứu bảo đảm cao trình đỉnh kè đạt chuẩn +2,60 m và chân kè -0,50 m theo hệ cao độ Hòn Dấu, triệt tiêu 100% nguy cơ sạt lở bờ kênh, đồng thời kiểm soát độ sai lệch khối lượng thi công dưới ngưỡng an toàn 5% tổng dự toán.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng hệ thống quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn quốc tế TCVN ISO 9001:2015 kết hợp với chu trình cải tiến liên tục PDCA (Plan – Do – Check – Action) của W. Edwards Deming làm nền tảng lý thuyết chủ đạo. Hệ thống này cho phép kiểm soát chất lượng có hệ thống thông qua việc hoạch định mục tiêu, tổ chức thi công, kiểm tra đo lường và thực hiện hành động khắc phục kịp thời. Bên cạnh đó, luận văn tích hợp khung lý thuyết quản lý chất lượng công trình chuyên ngành xây dựng theo Luật Xây dựng số 50/2014/QH13, Luật sửa đổi số 62/2020/QH14, Nghị định số 06/2021/NĐ-CP và Nghị định số 15/2021/NĐ-CP của Chính phủ.

Hệ thống khái niệm chuyên ngành được chuẩn hóa bao gồm: chất lượng công trình xây dựng (tập hợp các chỉ tiêu an toàn, công năng, độ bền vững và thẩm mỹ), quản lý chất lượng thi công (các biện pháp kỹ thuật - hành chính - kinh tế kiểm soát quá trình tạo thành sản phẩm), thí nghiệm tần suất (kiểm định cơ lý vật liệu theo định mức quy định), và nghiệm thu hoàn thành bộ phận công trình. Toàn bộ quy trình thi công kè được đối chiếu trực tiếp với hơn 28 tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành, tiêu biểu như TCVN 9361:2012 cho công tác nền móng và TCVN 8218:2009 cho bê tông thủy công.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm kết hợp phân tích định lượng dữ liệu kỹ thuật từ hiện trường công trình. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 100% các cấu kiện chịu lực chính của dự án: 02 cọc thí nghiệm biến dạng lớn PDA (cọc đỉnh dài 27,05 m và cọc chân dài 28,00 m), 98 cọc bê tông cốt thép đại trà kích thước 35x35 cm với 200 mối nối, cùng 10 mẫu thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý đất nền và 02 mẫu nén cố kết trong phòng. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng theo đúng quy định tần suất của TCVN 8871:2011 đối với vải địa kỹ thuật và TCVN 7570:2006 đối với cốt liệu bê tông.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích thực nghiệm và thống kê mô tả xuất phát từ tính chất phức tạp của địa chất ven sông và chế độ bán nhật triều có biên độ lớn tới 3,5 m, đòi hỏi dữ liệu đo đạc phải đạt độ tin cậy tuyệt đối. Nguồn dữ liệu sơ cấp được trích xuất từ nhật ký công trình, biên bản chứng kiến thí nghiệm hiện trường, kết quả nén mẫu bê tông M300 và hồ sơ kiểm tra khối lượng dự thầu. Toàn bộ dữ liệu được tổng hợp, xử lý và phân tích trong khung thời gian 9 tháng triển khai dự án thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực tế công tác quản lý chất lượng tại dự án ghi nhận 4 phát hiện kỹ thuật quan trọng:

  • Kiểm soát chính xác khối lượng hồ sơ dự thầu: Quá trình đối chiếu bản vẽ thiết kế thi công phát hiện và hiệu chỉnh độ hao hụt kết cấu khung sàn đạo thép hình (I200, U200) từ 8,2 lần lên 8,3 lần đóng nhổ. Mức sai lệch khối lượng lắp dựng và tháo dỡ kết cấu thép sàn đạo thực tế đạt 68,141 tấn so với 68,188 tấn trong dự toán, tương ứng tỷ lệ chênh lệch chỉ 0,07%, thấp hơn rất nhiều so với ngưỡng cho phép 5,0%.
  • Thích ứng giải pháp móng cọc với địa tầng phức tạp: Khảo sát địa chất xác định lớp bùn sét yếu dày tới 12,0 m có độ rỗng 2,246, độ ẩm tự nhiên 84,07% và chỉ số SPT = 0. Giải pháp thi công cọc BTCT 35x35 cm ngập sâu 25,05 m ở đỉnh kè và 26,00 m ở chân kè, kết hợp đóng cừ tràm gia cố mái kè mật độ 18 cây/m2 đã tăng cường độ ổn định kết cấu tổng thể lên hơn 25% so với nền tự nhiên.
  • Hiệu quả kiểm soát vật liệu đầu vào và thí nghiệm cọc: Công tác thí nghiệm PDA trên 02 cọc thử bằng búa đóng 3,5 tấn xác định sức chịu tải đạt 100% yêu cầu thiết kế. Đồng thời, quy trình kiểm định đã phát hiện kịp thời 01 lô vải địa kỹ thuật không đạt cường độ kéo danh định, tiến hành thay thế toàn bộ bằng lô vật liệu đạt chuẩn TCVN 8221:2009 trước khi thi công đắp cát lớp 50 cm.
  • Nghiệm thu đồng bộ cấu kiện và mối nối: Toàn bộ 200 mối nối cọc sử dụng 4 thép góc 100x100x8 mm (trọng lượng 27,33 kg/mối nối) và 7,656 m3 bê tông đập đầu cọc (đỉnh 70 cm, chân 55 cm) được nghiệm thu đạt độ chính xác 100% theo quy chuẩn TCVN 9361:2012.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi gây sụt lún mái kè cũ xuất phát từ việc mất liên kết mạch vữa đá xây khi chịu áp lực triều kiệt kết hợp với lưu tốc dòng chảy 1,1 m/s và tải trọng xây dựng ven bờ. So sánh với các nghiên cứu gia cố bờ sông nội đô, việc ứng dụng kết cấu kè mái nghiêng bằng viên bê tông lắp ghép trên hệ cọc vuông 35x35 cm dầm giằng M300 (30x40 cm, cự ly 11,8 m/dầm) kết hợp thảm đá bọc PVC (2x6x0,3 m) đã giảm thiểu 30% nguy cơ xói chân kè so với kết cấu tường cừ trọng lực thông thường.

+-------------------------------------------------------------------------+
|                  BIỂU THỊ TIẾN TRÌNH KIỂM SOÁT DỮ LIỆU                   |
|                                                                         |
|  [Hồ sơ mời thầu]  -->  [Thí nghiệm đầu vào]  -->  [Giám sát đóng cọc]   |
|   Sai số: 0,07%           Loại bỏ mẫu hỏng           Đạt 100% PDA       |
|                                                                         |
|  [Đổ BTCT dầm giằng] --> [Đắp cát mái kè K>=0,95] --> [Nghiệm thu kè]   |
|     Mác M300 chuẩn         Độ dày 50 cm/lớp           Đỉnh đạt +2,60 m  |
+-------------------------------------------------------------------------+

Dữ liệu chất lượng công trình được chuẩn hóa thông qua hệ thống bảng checklist kiểm tra thiết bị phòng thí nghiệm LAS-XD, bảng kiểm định máy móc thi công thủy và biểu đồ kiểm soát độ chặt đắp cát K >= 0,95. Mô hình trực quan này giúp đội ngũ tư vấn giám sát phát hiện ngay các sai lệch kích thước hình học dưới 10 mm trước khi tiến hành đổ bê tông dầm khóa mái.

Đề xuất và khuyến nghị

  • Chuẩn hóa quy trình kiểm định vật liệu trước 24 giờ: Nhà thầu thi công phối hợp cùng phòng thí nghiệm LAS-XD thực hiện thí nghiệm kéo nén 100% các lô cốt thép, xi măng poóc lăng bền sun phát theo TCVN 7711:2013 và vải địa kỹ thuật, bảo đảm mục tiêu 0% vật liệu không đạt tiêu chuẩn được đưa vào vị trí thi công trong suốt thời gian 180 ngày xây lắp.
  • Tối ưu hóa biện pháp thi công cọc theo chu kỳ bán nhật triều: Kỹ sư hiện trường và Tư vấn giám sát tiến hành lập lịch đóng cọc và đổ bê tông dầm chân kè tại cao trình -0,50 m bám sát thời điểm chân triều kiệt, duy trì sai số tim cọc dưới 10 mm trên toàn bộ 98 tim cọc trong khung thời gian 60 ngày cao điểm.
  • Số hóa 100% hồ sơ nghiệm thu theo chu trình PDCA: Đơn vị Tư vấn giám sát triển khai áp dụng bảng checklist điện tử và nhật ký công trình số, rút ngắn thời gian xử lý biên bản nghiệm thu chuyển bước công tác từ 3 ngày xuống dưới 24 giờ làm việc.
  • Thiết lập hệ thống quan trắc chuyển vị định kỳ sau bàn giao: Chủ đầu tư (Trung tâm Quản lý Đường thủy) duy trì công tác đo đạc lún và nghiêng định kỳ 3 tháng/lần trong suốt 24 tháng bảo hành, bảo đảm độ lún lệch mái kè không vượt quá giới hạn cho phép 15 mm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Chủ đầu tư và Ban quản lý dự án đường thủy: Nắm vững quy trình kiểm soát tiến độ, dự toán và quản lý chất lượng theo Nghị định 06/2021/NĐ-CP, áp dụng làm khung tham chiếu cho các gói thầu duy tu hạ tầng thủy nội địa cấp III và cấp IV.
  • Kỹ sư tư vấn giám sát và chỉ huy trưởng công trình: Sử dụng trực tiếp hệ thống bảng checklist nghiệm thu vật tư, quy trình thử cọc PDA, giải pháp đóng cọc dưới nước bằng búa 3,5 tấn và biện pháp an toàn dưới hành lang điện cao thế.
  • Nhà thầu thi công xây dựng hạ tầng giao thông: Tiếp cận phương pháp bóc tách, kiểm soát khối lượng mời thầu với độ chính xác trên 99% và quy trình tổ chức mặt bằng thi công sà lan trong điều kiện luồng tàu hẹp.
  • Học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Kinh tế Xây dựng: Khai thác nguồn dữ liệu thực nghiệm phong phú về xử lý địa chất bùn sét yếu 12,0 m, cơ chế vận hành hệ thống ISO 9001:2015 và phương pháp quản trị rủi ro chất lượng công trình thủy.

Câu hỏi thường gặp

  • Tại sao công trình sửa chữa kè Kênh Tẻ phải sử dụng cọc BTCT 35x35 cm dài từ 26 m đến 28 m?
    Do lớp bùn sét bề mặt dày đến 12,0 m có sức chịu tải SPT bằng 0 và hệ số rỗng 2,246. Chiều dài cọc 26 m ở chân kè và 28 m ở đỉnh kè bảo đảm mũi cọc cắm sâu vào lớp sét dẻo cứng thứ hai, triệt tiêu nguy cơ trượt cung tròn dưới tải trọng khai thác 0,32 T/m2.

  • Chu trình PDCA được vận dụng cụ thể như thế nào trong kiểm soát chất lượng dự án?
    Quy trình được thể hiện qua 4 bước: Lập kế hoạch thí nghiệm vật liệu (Plan), tổ chức đúc cọc và thi công khung sàn đạo (Do), đo đạc sức chịu tải PDA và độ chặt K (Check), và xử lý dời tim cọc khi gặp chướng ngại vật ngầm (Action), giúp loại trừ 100% sự cố thi công.

  • Thí nghiệm biến dạng lớn PDA có vai trò gì đối với công tác nghiệm thu móng kè?
    Thí nghiệm PDA trên 02 cọc thử cung cấp chính xác thông số sóng ứng suất, sức chịu tải động và độ toàn vẹn của thân cọc dưới nước. Kết quả này giúp chủ đầu tư phê duyệt chiều dài cọc đại trà chính xác mà không tốn chi phí thử tĩnh kéo dài 14 ngày.

  • Giải pháp nào ngăn chặn hiện tượng xói lở đáy kè dưới vận tốc dòng chảy 1,1 m/s?
    Dự án áp dụng giải pháp dầm chân kè BTCT M300 đặt tại cao trình -0,50 m kết hợp trải thảm đá bọc PVC kích thước 2x6x0,3 m ngoài mép sông. Kết cấu này tạo tầng lọc ngược bền vững, ngăn ngừa cát đắp bị mỏi trôi ra lòng kênh trong suốt vòng đời trên 20 năm.

  • Làm thế nào để xử lý sai lệch khối lượng giữa hồ sơ thiết kế và thực tế thi công?
    Nhà thầu thực hiện rà soát độc lập từng chi tiết mặt cắt, phát hiện chênh lệch hệ số hao phí thép sàn đạo từ 8,2 lên 8,3 lần. Việc lập biên bản xử lý kỹ thuật kịp thời giúp chuẩn hóa khối lượng quyết toán 68,141 tấn thép, tránh phát sinh tranh chấp thanh toán.

Kết luận

  • Hệ thống hóa hoàn chỉnh quy trình quản lý chất lượng thi công kè giao thông thủy nội địa cấp IV dựa trên nền tảng TCVN ISO 9001:2015 và chu trình PDCA.
  • Kiểm soát thành công 100% các yêu cầu kỹ thuật của 98 cọc BTCT 35x35 cm và 02 cọc thử PDA trên nền địa chất bùn sét yếu dày 12,0 m.
  • Tối ưu hóa công tác quản lý chi phí dự thầu với tỷ lệ sai lệch khối lượng thép sàn đạo được khống chế ở mức cực thấp chỉ 0,07%.
  • Đề xuất giải pháp kết cấu kè mái nghiêng bê tông lắp ghép kết hợp cừ tràm 18 cây/m2 và thảm đá bọc PVC 2x6x0,3 m đạt hiệu quả ổn định cao.
  • Thiết lập cẩm nang checklist nghiệm thu và quan trắc chuyển vị 24 tháng phục vụ công tác khai thác an toàn tuyến Kênh Tẻ.

Luận văn đã đóng góp một mô hình thực nghiệm chuẩn mực về quản lý chất lượng cho các dự án kè sông đô thị trong điều kiện địa chất và thủy văn phức tạp. Kế hoạch tiếp theo cần tập trung số hóa quy trình quản lý trong 6 tháng tới và triển khai hệ thống cảm biến quan trắc tự động trong 12 tháng tiếp theo. Các đơn vị quản lý và doanh nghiệp xây dựng nên áp dụng ngay bộ tiêu chuẩn quản lý này để nâng cao chất lượng công trình và tối ưu hóa ngân sách đầu tư công.