Ở nước ta, các công trình thủy lợi bằng đất như đê sông, bờ bao, đê biển, đê cửa sông, đê quai... chiếm một tỷ lệ rất lớn. Khi xây dựng các công trình dạng này trên nền đất yếu, chúng ta phải mở rộng mặt cắt công trình và gia cố nền, dẫn đến khối lượng thi công rất lớn và nhiều nơi không thực hiện được do không đáp ứng được khối lượng vật liệu và yêu cầu kỹ thuật. Gặp trường hợp đất có tính thoát nước kém thì tính ổn định càng thấp, tính phức tạp tăng lên gấp bội.
Để giải quyết những khó khăn trên cần phải cải thiện được các chỉ tiêu kết cấu của đất, cụ thể là góc ma sát trong j và lực dính c, tăng tốc độ thoát nước lỗ rỗng, và nếu có thể thì cải thiện phân bố tải trọng tác động lên công trình. Thỏa mãn các yêu cầu này, chỉ có thể bằng giải pháp giải quyết "nội tạng", tức là gia cường cốt cho đất và tiêu rút nước lỗ rỗng từ thân công trình. Đó chính là ý tưởng hình thành công nghệ đất có cốt. Công nghệ này giải quyết được những vấn đề khó khăn trong xây dựng công trình trên nền đất yếu và đem lại hiệu quả nhiều mặt.
Nguyên lý của công nghệ
Đất, đặc biệt là đất yếu, thường có góc ma sát trong và lực dính nhỏ, có loại đất có lực dính tương đối thì góc ma sát gần như bằng không và thường dễ bão hoà nước với lượng ngậm nước khi bão hoà lớn. Do vậy, khi làm việc, bất cứ sự tăng tải nào cũng có thể làm tăng áp lực nước lỗ rỗng. Đối với đất dính, nước lỗ rỗng thoát rất chậm, áp lực nước lỗ rỗng sẽ tăng rất nhanh khi có sự tăng tải từ bên ngoài. Áp lực nước lỗ rỗng đã bị tăng cao này dễ gây mất ổn định đất nền và công trình.
Sức chịu tải và tính ổn định của loại đất này sẽ tăng lên theo thời gian nếu: 1 Tăng cường độ chịu kéo tức tăng j và c của đất; 2 Tăng tốc độ thoát nước lỗ rỗng trong thân công trình; 3 Cải thiện phân bố tải trọng tác dụng lên công trình.
Cách hiệu quả nhất để giải quyết 3 yêu cầu trên là đưa vải địa kỹ thuật ĐKT tổng hợp có sức kháng kéo và khả năng dẫn, thoát nước cao vào trong đất. Việc đưa vải địa kỹ thuật có cường độ cao theo hướng chịu ứng suất kéo chính sẽ tạo ra một vật liệu tổng hợp bán cứng bền vững. Khi công trình được gia cố bằng nhiều lớp cốt có khả năng thoát và dẫn nước sẽ có tác dụng giảm áp lực nước lỗ rỗng và tăng nhanh độ cố kết, dẫn đến tăng khả năng chịu lực và tăng tiến độ thi công. Có cốt tham gia, ứng suất cục bộ sẽ được phân tán, nghĩa là đã có sự phân bố lại tác động của tải trọng lên các bộ phận vật liệu của công trình.
Ưu điểm của công nghệ
- Công nghệ đi vào giải quyết nội tạng, tăng j, c và tốc độ cố kết nên dẫn đến tăng cường độ cho đất mà cụ thể là cường độ kéo cốt - bản chất của vấn đề ổn định.
- Cho phép sử dụng vật liệu tại chỗ để xây dựng công trình đất trên nền đất yếu.
- Đối với bờ bao, đê, đập, mái cho phép thu nhỏ mặt cắt và hệ số mái dốc.
- Dễ thi công và giảm thời gian thi công.
- Ổn định bền theo thời gian trong điều kiện dao động mực nước.
Hiệu quả của công nghệ
* Hiệu quả kinh tế - kỹ thuật:
+ Giải quyết được thực tế khó khăn trong xây dựng công trình đất trên nền đất yếu.
+ Giảm rất nhiều khối lượng đào đắp, diện tích chiếm đất, từ đó tăng diện tích đất sử dụng cho sản xuất.
+ Rút ngắn thời gian thi công công trình.
+ Ngoài ra, còn đảm bảo ổn định bền trong điều kiện dao động mực nước nên không xuất hiện các hiện tượng cát chảy, xói ngầm...; tăng sức chịu tải của đất, giảm biến dạng, giảm áp lực nước lỗ rỗng..., những điều rất cần thiết đối với đất yếu.
* Hiệu quả xã hội:
+ Tạo công ăn việc làm cho người lao động.
+ Thêm sản phẩm mới cho xã hội.
+ Mở ra triển vọng phát triển sản xuất vải địa kỹ thuật ở trong nước.
* Hiệu quả môi trường: Đất được bọc trong vải nên công trình sạch và không bụi.
Phạm vi ứng dụng
Công nghệ đất có cốt có thể ứng dụng trong các lĩnh vực thủy lợi, giao thông và xây dựng, cụ thể như: Thi công đường đất và bãi đỗ xe; đê và các công trình ngăn nước; gia cố tường và mái dốc...; cho phép áp dụng với nhiều loại đất khác nhau, đặc biệt hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao với các loại đất yếu. Chỉ riêng lĩnh vực thủy lợi, trong tương lai có hàng trăm hồ chứa lớn nhỏ, hàng ngàn kilômét đê biển, bờ bao và đê bao dọc các sông ở Đồng bằng Nam Bộ, bờ bao sông và ven biển đồng muối, nuôi trồng thủy sản,..., mái bờ thượng - hạ lưu các cống vùng triều... sẽ được xây dựng với kết cấu đất đắp. Đây là một thị trường không nhỏ cho việc ứng dụng công nghệ.
Hiện tại, Trung tâm Thủy công thuộc Viện Khoa học Thủy lợi đã làm chủ công nghệ tính toán, thiết kế và thi công, đủ kinh nghiệm để đưa công nghệ vào thực tế sản xuất. Kết quả nghiên cứu và thử nghiệm của Trung tâm đã được áp dụng vào một số công trình: 1 Gia cố mang cống cho công trình cống Sông Cui Long An; 2 Gia cố đoạn kênh cát vùng Lệ Xuyên Quảng Trị; 3 Xây dựng đê lấn biển Bình Minh 3 Ninh Bình. Các công trình này hiện vẫn đang làm việc ổn định, được các đơn vị sử dụng đánh giá cao về hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.
Nguồn tin: http://www.tchdkh.org.vn