Đặt vấn đề nghiên cứu Đặc điểm chung hiện nay là sự ấm lên của khí hậu toàn cầu dẫn đến tan chảy băng ở hai cực của trái đất, đây là nguyên nhân làm mực nước biển ngày một dâng lên và thu hẹp dần bề mặt đất liền. Vì vậy, việc nghiên cứu và ứng dụng các biện pháp thi công tại các công trình lấn biển có sử dụng các loại vật liệu mới hoàn toàn phù hợp với hiện tại và tương lai. So với các giải pháp truyền thống xây dựng công trình bằng các kết cấu cứng như: bê tông, đá,. tại các vị trí có điều kiện địa chất và thủy văn phức tạp, việc áp dụng các phương pháp này gặp nhiều khó khăn trong quá trình thi công và đem lại hiệu quả về mặt kinh tế chưa cao, đặc biệt là các vị trí có chế độ thủy triều lên xuống liên tục trên một diện tích trải dài như bờ biển, tuyến đê, kè.
Việc thi công theo các phương pháp truyền thống (san lấp dần và quấn tấm vải địa theo từng lớp san lấp) vẫn phần nào gây thất thoát vật liệu san lấp do chế độ lên xuống liên tục của thủy triều. Để tránh xảy ra điều này, trước khi san lấp phải có biện pháp vây khu vực được san lấp, sau đó tiến hành bơm cát hoặc sử dụng các biện pháp chở cát, lu lèn truyền thống. Từ đó một dạng kết cấu khác để thay thế nhưng vẫn đảm bảo tính kỹ thuật và kinh tế được nghiên cứu và ứng dụng là “Ống vải địa kỹ thuật”. Đặc điểm riêng về điều kiện môi trường tại khu vực ứng dụng ống vải địa kỹ thuật: - Hoạt động nuôi trồng thủy sản được triển khai trên bãi cạn của khu vực lấn biển với quy mô khoảng lớn hiện nay đang làm giảm độ “sạch” của môi trường nước và là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước ở khu vực dự án.
- Bên cạnh đó, khu vực dự án nằm ở cuối vùng hạ lưu của hệ thống sông Sài Gòn nên chịu sự ô nhiễm lan truyền theo môi trường nước từ thượng lưu là hoàn toàn không tránh khỏi. Sự phát triển kinh tế, xã hội tại các vùng thượng lưu sông ngày càng tăng sẽ dẫn đến việc ô nhiễm ngày càng lớn nếu không có biện pháp ngăn chặn và xử lý kịp thời. - Ngoài ra, các hoạt động giao thông vận tải tại khu vực dự án và các khu vực lân cận cũng tác động xấu đến môi trường như: sạt lở bờ sông, gây đục nước, ô nhiễm dầu và các rác thải nguy hại … 2 Vì vậy, việc thay đổi mục đích sử dụng đất và đưa công trình vào khai thác và sử dụng sẽ tác động không lớn đến môi trường và xã hội, tác động đến môi trường tự nhiên theo cả hai mặt tích cực và tiêu cực. - Các tác động trong quá trình thi công xây dựng hệ thống công trình lấn biển và cả trong quá trình khai thác sử dụng là một hành động can thiệp trực tiếp vào quá trình hoạt động và phát triển quy luật của tự nhiên.
Ngoài ra, do phải tiến hành thi công trong môi trường nước lên xuống liên tục nên tác động của dự án có thể xảy ra ở phạm vi rộng, làm thay đổi không nhỏ môi trường vật lý và sinh học. - Các hạng mục công trình được xây dựng và phát triển bao gồm các công trình hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xã hội, hoạt động du lịch sẽ tác động đến môi trường tự nhiên và kinh tế - xã hội tại khu vực dự án, bao gồm cả tác động tích cực, tiêu cực, các tác động trực tiếp và gián tiếp. - Việc sử dụng kết cấu “đê cứng” hoặc sử dụng tấm vải địa kỹ thuật để thi công trong điều kiện thủy triều lên xuống và tốc độ dòng chảy lớn gặp nhiều khó khăn trong quá trình thi công, dẫn đến việc thất thoát vật liệu xây dựng tuyến đê bao nói chung cũng như lượng phục vụ cát san lấp nói riêng. Vì vậy, việc ứng dụng ống vải địa kỹ thuật trong xử lý nền đất yếu, làm kết cấu lõi đê chắn sóng và cũng là “đê bao” tạm thời phục vụ công tác san lấp theo các giai đoạn tại công trình lấn biển là một yêu cầu cấn thiết.
Mục tiêu nghiên cứu - Phân tích hình dạng kết cấu của ống vải địa kỹ thuật (elip) - Phân tích độ ổn định và lún của ống vải địa kỹ thuật làm “đê bao” trong quá trình thi công san lấp các giai đoạn như: bơm cát ống vải địa, thi công san lấp giai đoạn 1, 2, 3 và quá trình ổn định lâu dài của tuyến đê bằng các phương pháp truyền thống (giải tích). - Sử dụng phần mềm GeoSlope để tính toán khả năng trượt của ống vải địa và tuyến đê, đảm bảo việc san lấp của 3 giai đoạn được ổn định. - Mô phỏng kết cấu ống vải địa kỹ thuật (bơm cát ống vải địa, thi công san lấp giai đoạn 1, 2, 3 và quá trình ổn định lâu dài của tuyến đê) bằng phần mềm Plaxis để phân tích và đánh giá sự làm việc của ống vải địa kỹ thuật trong quá trình thi công và khai thác lâu dài. 3 - Tiến hành quan trắc, lập báo cáo và đánh giá thực tế công trình.
Do tiến độ thi công của dự án kéo dài nên việc quan trắc được thực hiện cho 01 đoạn đê hoàn chỉnh (san lấp cát đến cao độ mặt trên của đoạn đê) và 01 đoạn ống vải địa (chưa thi công tuyến đê hoàn chỉnh nhưng đã hoàn tất quá trình san lấp đến giai đoạn 1 – cao độ của mặt trên ống vải địa). - So sánh tương quan giữa các phương pháp tính toán (giải tích và mô phỏng) với quan trắc thực tế. - Đưa ra các nguyên nhân khó khăn và thuận lợi trong quá trình thi công (phương pháp để bơm cát vào ống vải địa kỹ thuật đạt được độ chặt theo yêu cầu, đảm bảo ổn định của ống vải địa sau khi bơm xong …). - Đề xuất các giải pháp cụ thể phục vụ việc thi công san lấp và thiết kế đê biển sử dụng ống vải địa kỹ thuật làm kết cấu lõi đê.
Phương pháp nghiên cứu - Tổng hợp các lý thuyết tính toán về ứng xử của ống vải địa kỹ thuật theo phương pháp giải tích trong quá trình thi công và khai thác. - Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn Plaxis để mô phỏng kết cấu phản ánh sự làm việc thực tế của ống vải địa kỹ thuật trong các quá trình: tự ổn định dưới tác dụng của tải trọng bản thân, tác động của thủy triều, tác động trong quá trình san lấp 03 giai đoạn và trong quá trình khai thác. - Sử dụng phương pháp quan trắc để kiểm tra kết quả tính toán (lún, nghiêng) trước và sau khi thi công, việc quan trắc được thực hiện tại thời điểm thi công san lấp các giai đoạn. Tuy nhiên, do tiến độ thi công bị ngưng trong một thời gian dài, số liệu quan trắc chỉ mới thực hiện tại giai đoạn kết thúc thi công ống vải địa kỹ thuật.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: đề tài phân tích ứng xử của ống vải địa kỹ thuật làm lõi đê, xử dụng ống vải địa phục vụ san lấp để từ đó đưa ra ưu điểm so với một số kết cấu đê chắn sóng truyền thống. Các nguyên tắc tính toán của các nhà khoa học, mô phỏng công trình thực tế và dựa trên kết quả quan trắc thực tế tại công trình để so sánh và rút ra một số nhận xét khoa học. - Ý nghĩa thực tiễn: đề tài làm rõ các ưu, nhược điểm của ống vải địa kỹ thuật, kết cấu đê sử dụng ống vải địa kỹ thuật làm lõi đê, làm cơ sở cho việc nghiên cứu, ứng dụng 4 của kết cấu này trong hiện tai và tương lai, phục vụ cho nhu cầu xây dựng các công trình đê, kè và các công trình lấn biển. Giới hạn của đề tài - Đề tài phân tích kết cấu ống vải địa và tuyến đê theo phương pháp giải tích và mô phỏng Plaxis, tuy nhiên do tiến độ thi công của dự án bị thay đổi, giới hạn của đề tài chỉ tiến hành quan trắc một phần ống vải địa, một phần tuyến đê và mặt bằng khu vực lấn biển của dự án.
- Đề tài phân tích kết cấu của ống vải địa và tuyến đê trong các giai đoạn thi công dựa trên mô hình Plaxis, không đi sâu vào sự làm việc của mô hình không gian để phân tích ứng xử theo các phương kết cấu. - Đề tài dự trên hồ sơ khảo sát địa chất, các số liệu quan trắc được xem như căn cứ duy nhất làm cơ sở cho việc so sánh và tính toán ống vải địa kỹ thuật. TỔNG QUAN GIẢI PHÁP ỐNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT ĐỀ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 1. Giới thiệu ống vải địa được sử dụng tại dự án Ống vải địa kỹ thuật sử dụng tại công trình có các thông số như sau: - Chiều cao ống theo sản phẩm: 2,0m; - Chiều rộng lớn nhất theo sản phẩm: 4,5m; - Chu vi ống: 11,0m; - Chiều dài ống: 50m; - Thể tích lớn nhất ống: 10 m3/md; - Tuyến đê sử dụng một tầng ống vải địa kỹ thuật (theo mặt cắt ngang); - Ống được định vị trên mặt bằng dọc theo các cọc định vị theo hai bên mép ngoài ống để đảm bảo chiều rộng và chiều cao ống đạt được theo yêu cầu; đáy ống vải địa tại cao độ -2,00m so với cao độ mặt đất tự nhiên là -2,00m.
- Lỗ bơm cát dọc ống: có 4 ống, mỗi ống đường kính 40cm, ống sau khi bơm xong được may kín để đảm bảo cát trong ống không bị thất thoát trong quá trình thi công san lấp; - Ống cát sau khi bơm xong sẽ được sử dụng làm quai đê để phục vụ công tác san lấp mặt bằng trong giai đoạn 1. Các thông số khác: - Đá chèn dưới chân của ống vải địa để đảm bảo không bị xói chân trong quá trình lên xuống của thủy triều, không làm thay đổi vị trí và lún ống vải địa: đá xô bồ có kích thước từ 50 – 200 kg/viên. - Đá bù lún: chiều dày cấp phối 40cm, kích thước đá 5-10cm chèn 20% đá dăm. - Lớp phân cách giữa phạm vi san lấp và ống vải địa kỹ thuật: vải địa kỹ thuật và tầng lọc dày 40cm, đá 0-4cm.
Bề rộng cơ đá 1,0m, mái taluy 1,5m. - Tường hắt sóng: kết cấu BTCT M300 đá 1x2 dạng tường góc tường, chiều dài đốt 2,0m, chiều cao tường (xem mặt cắt ngang thân đê). 6 - Lớp phủ ngoài: chiều dày 1,0m bao gồm đá phủ mái trọng lượng 1T/viên và 0,6T/viên.
