Đinh đất- giải pháp tối ưu hay bài toán chưa có lời giải?

Công nghệ đinh đất được sử dụng rất phổ biến hiện nay ở Việt Nam và trên thế giới về tính thích ứng trong nhiều điều kiện thi công khác nhau và đinh đất tỏ rõ hiệu quả về kỹ thuật và kinh tế so với các phương pháp khác. Tiêu biểu một số dự án nêu trong nghiên cứu của Tiến sĩ Địa kỹ thuật PhạmThế Anh cho thấy, công nghệ đinh đất được sử dụng để gia cường sự ổn định của mái dốc, tường chắn và hố đào sâu ở trong hầu hết các dự án: Dự án giao thông; dự án dân dụng và công nghiệp; dự án thủy lợi … Điều đặc biệt, công nghệ đinh đất có thể sử dụng cho mái dốc hiện trạng, mái dốc đào, và cả mái dốc đắp. Đinh đất có ưu điểm:

• Có thể áp dụng với thi công trong điều kiện chật hẹp khó khăn do máy móc thi công kích thước nhỏ và đơn giản;
• Thích ứng tốt với điều kiện địa chất thay đổi; dễ dàng thay đổi chiều dài, vị trí để phù hợp với thực tế nhờ việc chế tạo đinh đơn giản có thể nối ghép;
• Hiệu quả kinh tế so với các phương pháp truyền thống;
• Ít tác động tới khu vực xung quanh và tác động tới môi trường.

Lịch sử phát triển của đinh đất có thể bắt nguồn từ công nghệ đinh đá sử dụng trong việc đào hầm (Geoguide 7). Ở phương Tây, công nghệ đinh đất đã được áp dụng vào việc gia cố mái dốc, hố đào và tường chắn từ những năm 1970s; ở Nhật Bản và Hồng Kong là năm 1980s (Geoguide 7 , M. Hirano). Tại Việt Nam, trong phạm vi tìm hiểu của tác giả, chưa có tài liệu nào nói về lần đầu đinh đất được áp dụng. Theo ghi nhận của tác giả, khoảng từ những năm 2016-2018 trở đi, việc áp dụng đinh đất bắt đầu được phổ cập vào trong các dự án xây dựng ở Việt Nam. Tính tới nay, đinh đất là công nghệ được áp dụng rất rộng rãi ở hầu hết các dự án về gia cố mái dốc ở Việt Nam và đinh đất đã thể hiện được hiệu quả trong nhiều dự án. Mặc dù vậy, trong thực tế các sự cố liên quan tới tường gia cố đinh đất như hư hỏng, phá hoại, và không đảm bảo chất lượng vẫn xảy ra.

Priyantha W. Jayawickrama và cộng sự thực hiện các nghiên cứu không phá hủy và đã nêu lên các cảnh bảo về quản lý chất lượng cho tường đinh đất. Một số thống kê của Priyantha W. Jayawickrama và cộng sự được đưa ra ở Hình 2a,b. Trong bối cảnh tại Việt Nam, vấn đề này cần được đặc biệt quan tâm do hệ thống tài liệu và tiêu chuẩn hướng dẫn thi công, nghiệm thu đinh đất gia cố mái dốc và tường chắn hiện vẫn còn thiếu và chưa được ban hành chính thức. Bên cạnh đó, chủ đầu tư thường chưa có nhận thức đầy đủ về công nghệ đinh đất, dẫn đến việc lựa chọn nhà thầu thi công chưa thực sự chú trọng đến năng lực kỹ thuật, chất lượng thi công cũng như công tác kiểm soát chất lượng công trình.

Thi công đinh đất

Đinh đất thông thường được thi công từ trên xuống như thể hiện ở Hình 3. Ở Việt Nam, việc thi công lỗ khoan thường được thực hiện bằng cách: sử dụng việc khoan đập kết hợp sau đó thổi mùn đất đá ra ngoài. Sau đó, thanh thép đinh đất được đưa vào lỗ theo và bơm vữa tự chảy vào lỗ.

Trong quy trình này, một số vấn đề về thi công đinh đất trong thực tế áp dụng ở Việt Nam như sau:

• Chèn đinh vào nhưng không bơm vữa ngay: để các hạt đất chui vào lỗ trong quá trình thi công các công tác đinh tiếp theo và công tác khác trên mái dốc và có thể gây tắc trong quá trình bơm vữa hoặc vữa không chèn đầy và bao bọc toàn bộ thanh thép.
• Phần miệng lỗ khoan: không được bảo vệ và có thể bị sập, vữa không bao bọc thanh thép D32 được. Đề xuất cải tiến: có ống casing ở bên ngoài miệng lỗ, chiều dài ống casing khoảng 1m trong phạm vi này có 2 con kê.
• Vữa không được bơm tràn từ đáy hố khoan và dâng lên miệng lỗ.
• Không thể bơm đầy miệng lỗ và có phần thừa ở miệng lỗ khoan, cũng như do sự co ngót của vữa.
• Thi công bề mặt facing của tường gia cố đinh không bảo đảm thép đinh được bảo vệ hoàn toàn, nước mưa và không khi đi theo bề mặt dưới của facing gây ra ăn mòn thép đinh chịu lực.

Sau đây là một số cải tiến cho các vần đề trên, để đạt được chất lượng tốt hơn:

• Về việc bơm vữa: cần bơm vữa dâng từ dưới đáy hố khoan để trào ra miệng lỗ. Trước khi thi công bề mặt cần vệ sinh đầu đinh và bơm bù vữa vào phần đầu đinh.
• Dưới lớp facing cần bố trí các dải thoát nước xiên, nhằm thu gom nước ở bề mặt tiếp giáp facing và bề mặt mái dốc.
• Đinh đất sẽ đi qua nhiều lớp đất có tính chất khác nhau, một số lớp đất có tính chất bở rời có thể bị sạt lở thành lỗ khoan gây khó khăn cho việc bơm vữa và thép đinh không được vữa bao bọc toàn bộ. Khi thi công xong lỗ khoan cần nhanh chóng lắp đặt thép đinh đồng thời bơm vữa.
• Trong trường hợp chưa thi công được ngay lập tức cần bảo vệ miệng lỗ tránh bị sập miệng lỗ và nước mưa thâm nhập vào lỗ khoan như Hình.

Trong quá trình thi công mái dốc, đặc biệt mái dốc có độ dốc lớn cần bảo vệ bề mặt của phần đã được thi công xong để đất đá không bị sạt vào các lỗ khoan bên dưới. Một biện pháp có thể là phun vẩy tạm thời phần đã thi công xong.

Kiểm tra chất lượng thi công đinh đất – thí nghiệm và nghiệm thu

Công tác kiểm tra chất lượng thi công đóng vai trò quan trọng trong việc xác nhận lại hiệu quả của thiết kế, bao gồm cả hệ số an toàn đã được sử dụng. Quá trình này giúp đánh giá mức độ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và đồng thời là cơ sở để xem xét các cải tiến kỹ thuật. Việc cải tiến là một quá trình liên tục, không có giới hạn rõ ràng, đòi hỏi sự nghiên cứu và phát triển không ngừng nhằm nâng cao chất lượng thi công đinh đất.

Tại Việt Nam, thí nghiệm kéo là phương pháp duy nhất được áp dụng phổ biến để kiểm tra chất lượng thi công đinh đất. Tuy nhiên, phương pháp này chưa phản ánh đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng tổng thể, đặc biệt khi chủ yếu chỉ dừng lại ở mức thử tải, không phải là thí nghiệm đến phá hoại. Một số tiêu chuẩn nước ngoài cũng đã đề cập đến việc cần thiết thực hiện các thí nghiệm không phá hoại, tuy nhiên vẫn chưa được triển khai áp dụng rộng dãi trong thực tế ở Việt Nam.

Trong một số dự án, do các đinh đất đã được thiết kế neo vào lớp đất đá tốt, việc thí nghiệm kéo thường cho kết quả đạt yêu cầu. Vì vậy, nhà thầu và chủ đầu tư thường có xu hướng không thực hiện thí nghiệm kiểm tra sức chịu tải của đinh do vấn đề về chi phí và thời gian kéo dài, đặc biệt khi số lượng đinh thi công không nhiều. Ngoài ra, các tiêu chuẩn hiện hành chỉ quy định số lượng thí nghiệm chung, không phân biệt theo quy mô hay cấp độ công trình, điều này dẫn đến thiếu linh hoạt trong quản lý chất lượng.

Về công tác quan trắc ứng xử của mái dốc và tường gia cố bằng đinh đất, đây là việc làm cần thiết trong công tác địa kỹ thuật, nhưng thường kéo dài và trong một số trường hợp đi ngược lại với lợi thế kinh tế nổi bật của tường đinh đất so với các loại tường chắn truyền thống. Vì vậy, quan trắc chỉ nên được áp dụng trong những trường hợp thật sự cần thiết. Do đó công tác kiểm soát đảm bảo chất lượng thi công đinh đất ở từng bước thi công là thực sự rất cần thiết.

Cần lưu ý rằng, nếu chất lượng thi công không được đảm bảo, thì dù bước thiết kế có đảm bảo các yêu cầu cũng không thể đảm bảo chất lượng và tuổi thọ của công trình. Một thực tế đang tồn tại là do năng lực thi công của một số nhà thầu trong nước còn hạn chế, các hệ số trong thiết kế thường bị lấy giảm để bù đắp rủi ro thi công, ví dụ như giá trị lực dính kết giữa đinh và nền đất (bond strength) thường được lấy thấp hơn giá trị thực tế. Do đó vô hình chung giá trị dự án không được tối ưu.

Về mô hình tổ chức thi công, hiện nay phổ biến hình thức thầu chính – thầu phụ. Tuy nhiên, cả thầu chính và thầu phụ đều tồn tại những vấn đề. Thầu chính không đủ năng lực, không có kỹ sư lành nghề, trong khi đó thầu phụ lại thuê lao động tay nghề thấp. Thêm vào đó, việc thi công trên mái dốc, điều kiện địa hình thường là phức tạp. Trong lựa chọn nhà thầu thi công, chủ đầu tư cần xem xét các yếu tố trên, không chỉ căn cứ vào chi phí bỏ thầu thấp để lựa chọn.

Kết Luận Và Kiến Nghị

Đinh đất đang được sử dụng rộng rãi ở các dự án gia cố mái dốc và tường chắn ở Việt Nam. Tuy nhiên, việc áp dụng còn nhiều vấn đề và bài báo này đã thảo luận một số vấn đề đó, trong thực tế còn nhiều vấn đề khác mà bài báo chưa thể đề cập. Các giải pháp cụ thể để cải tiến trong thi công và giải pháp về kiểm soát chất lượng thi công cũng được bàn luận. Thi công đúng theo yêu cầu thiết kế là điều kiện tiên quyết để đảm bảo công trình vận hành ổn định và bền vững trong suốt tuổi thọ khai thác. Trong phạm vi bài báo, các kiến nghị được đưa ra như sau:

• Để nâng cao hiệu quả áp dụng công nghệ đinh đất trong xây dựng công trình, cần thiết xây dựng một hệ thống tài liệu quốc gia bao gồm các tiêu chuẩn thiết kế, thi công và nghiệm thu. Việc thi công cần được thực hiện nghiêm túc, tuân thủ đầy đủ theo hồ sơ thiết kế nhằm đảm bảo chất lượng và tuổi thọ công trình.
• Trong thực tế, cần kết hợp cả hai phương pháp thí nghiệm phá hủy và không phá hủy để đánh giá và nghiệm thu chất lượng đinh đất.
• Bên cạnh đó, cần tổ chức các chương trình đào tạo, bồi dưỡng kiến thức chuyên sâu cho đội ngũ kỹ sư thi công nhằm nâng cao trình độ chuyên môn và kỹ năng thực hành trong lĩnh vực đinh đất.
• Đặc biệt, trong quá trình lựa chọn nhà thầu thi công, chủ đầu tư và cơ quan quản lý cần xem xét đầy đủ yếu tố năng lực, kinh nghiệm và trình độ chuyên môn liên quan đến công nghệ đinh đất. Việc ưu tiên các nhà thầu có chuyên môn sâu sẽ góp phần đảm bảo chất lượng thi công cũng như hiệu quả tổng thể của công trình.

Xem thêm về các biện pháp Gia cố mái dốc của Minh Đức EC tại đây