NGHIÊN CỨU ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TOP-BASE VÀO XÂY DỰNG NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC THÀNH PHỐ HUẾ VÀ VÙNG PHỤ CẬN

Kỹ Thuật - Công Nghệ - Kỹ thuật - Cơ khí - Vật liệu 1 THUYẾT MINH ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC HUẾ 1. TÊN ĐỀ TÀI Nghiên cứu định hướng ứng dụng công nghệ top-base vào xây dựng nền móng công trình trên nền đất yếu khu vực thành phố Huế và vùng phụ cận 2. MÃ SỐ 3. LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU Tự nhiên Xã hội Nông nghiệp Kỹ thuật Công nghệ Nhân văn Y dượcX 4. LOẠI HÌNH NGHIÊN CỨU Cơ bản Ứng dụng Triển khai X 5. THỜI GIAN THỰC HIỆN: 24 tháng Từ tháng 1 năm 2022 đến tháng 12 năm 2023 6. CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI Tên cơ quan: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Họ tên thủ trưởng CQ chủ trì đề tài: PGS. TS. Võ Thanh Tùng Địa chỉ: 77 Nguyễn Huệ, Thành phố Huế Điện thoại: 0234 3823290 Fax: 0234 3824901 E-mail: 7. CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Họ và tên: Nguyễn Trọng Vinh Năm sinh: Chức danh, học vị: THS- Địa chỉ: 348 Nguyễn Sinh Cung Điện thoại: 0777001369 E-mail: nguyentrongvinhhueuni.edu.vn 8. NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI TT Họ và tên Đơn vị công tác, lĩnh vực chuyên môn Nội dung nghiên cứu được giao Chữ ký 1 TS. Trần Thị Phương An Trường Đại học Khoa học-Địa kỹ thuật xây dựng Tham gia tổng hợp kết quả thí nghiệm Tham gia chạy mô phỏng Tham gia viết bài báo khoa học 2 TS. Lê Khánh Toàn Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng-Xây dưng dân dụng và công nghiệp Tham gia tổng hợp kết quả thí nghiệm Tham gia viết bài báo khoa học 3 TS. KTS Lê Ngọc Vân Anh Trường Đại học Khoa học-Kiến trúc công trình Tham gia lựa chọn, khảo sát vị trí thí nghiệm. Tham gia tổng hợp kết quả thí nghiệm Tham gia viết bài báo BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ 2 khoa học 4 ThS. KTS Lê Văn Thanh Hùng Trường Đại học Khoa học-Kiến trúc công trình Tham gia lấy mẫu hiện trường, thí nghiệm. Tham gia tổng hợp số liệu thí nghiệm và kết quả tính toán 5 KTS Trương Hồng Trường Trường Đại học Khoa học-Kiến trúc công trình Tham gia lấy mẫu hiện trường, thí nghiệm. Tham gia tổng hợp số liệu thí nghiệm và kết quả tính toán 9. ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị trong và ngoài nước Nội dung nghiên cứu phối hợp Họ và tên người đại diện 10. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 10.1. Trên thế giới (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài trên thế giới, liệt kê các tài liệu đã được trích dẫn khi tổng quan) Bằng việc đặt các top-block (gồm 2 phần: phần nón cụt có mặt vát nghiêng 450) bằng bê tông xếp sít nhau, khoảng hở giữa chúng được chèn chặt đầy bằng đá dăm, trên mặt các top-block được liên kết bằng tấm sàn bê tông cốt thép khóa mặt các kỹ sư xây dựng Nhật Bản đã tạo ra một công nghệ đột phá trong việc xây dựng nền móng công trình trên nền đất yếu, công nghệ top-base. Công nghệ top-base được phát minh tại Nhật Bản vào những năm 1980, trong thời gian này công nghệ mới top-base đã dành được sự tín nhiệm rất cao của các kỹ sư xây dựng và được ứng dụng rộng rãi tại Nhật Bản với hơn 6000 công trình được xây dựng trên nền đất top-base. Nhiều nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đã được tiến hành và công bố trên các tạp chí Địa kỹ thuật của Nhật bản cũng như tại các hội thảo quốc tế về xử lý nền móng công trình. Đến những năm 1990 công nghệ được nghiên cứu ứng dụng tại Hàn Quốc và đã có nhiều phát minh quan trọng kể từ đó, đặc biệt trong lĩnh vực thi công. Các cải tiến của Hàn Quốc đã làm cho top-base trở nên đơn giản và nhanh chóng hơn trong thi công, thân thiện với môi trường và đặc biệt giá thành hạ một cách thuyết phục. Với hơn 2000 công trình ở Hàn Quốc được xây dựng trên nền top-base vào những năm 1990, riêng năm 2007 đã có hơn 8 triệu khối bê tông top-block được sử dụng tương đương với 2 triệu m2 đất nền được gia cố. Nền top-base được sử dụng cho nền đất yếu để tăng cường khả năng chịu tải của nền đất (từ 1,5 2,5 lần), từ đó làm giảm kết cấu móng và làm giảm 12 14 lần độ lún so với nền đất ban đầu. Nhờ những ưu việt của phương pháp mới mang lại mà sau này được công ty Banseok Top- Base Co., Ltd tiếp tục nghiên cứu và phát triển với trung tâm nghiên cứu chính đặt tại trường đại học Dankook. Danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài được trích dẫn khi đánh giá tổng quan 1 Banseok Top Base Co., ltd, In-place Top base method – New foundation method on soft ground, Korea. 2 Japanese material institute (1991). Top-base method of ground improvement handbook, Japan. 3 Kim Jae Young, Jeong Sang Seom, Kim Soo Kwan (2009). Load-settlement characteristics of concrete top-base foundation on soft ground. 4 Jeong et al (2011). Method of analyzing load-settlement characteristics of Top-base foundaiton, Patent Application Publication, Pub. No: US 20110208445 A1, Pub. Date: Aug. 3 25, 2011, United States. 5 H.Nagase et al (1992). Effectiveness of top-shape concrete blocks in reducing in ground liquefied by an earthquake, Tenth world conference on Earthquake Engineering, Balkema, Rotterdam, The Netherland, pp.1465-1470. 6 Katsuhiko Arai et al (1987). Measurement and interpretation of loading test of concrete top blocks on soft ground, The proceeding of 2nd international symposium on field measurement in geomechanics, Balkema, Rotterdam, The Netherland, vol.2, pp.44-51. 7 Katsuhiko Arai et al (1988). Interpretation of concrete top base foundation behaviour on soft ground coupled stress flow finite element analysis, 6th international conference on numerical methods in geomechanics Balkema, Rotterdam, The Netherland, vol.1, pp.625-630. 8 Joseph E.Bowles (1996). Foundation analysis and Design – Fifth edition, The McGraw- Hill Book Co, Singapore. 10.2. Trong nước (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài trong nước, liệt kê các tài liệu đã được trích dẫn khi tổng quan) Công nghệ top-base được giới thiệu lần đầu tiên ở Việt Nam trong buổi trao đổi giữa Giáo sư Kim Hak-Moon của Trường Đại học Dankook, Seoul cùng Công ty Banseok với Bộ môn Cơ học đất – Nền móng Trường Đại học Xây dựng năm 2007. Cũng trong năm này, Ông Đỗ Đức Thắng, Giám đốc Công ty Kết cấu và Công nghệ mới Việt Nam (NST Việt Nam) đã tham quan công nghệ này tại Hàn Quốc và hình thành ý định áp dụng công nghệ mới ở Việt Nam. Tháng 082008, Công ty TBS Việt Nam liên doanh giữa Hàn quốc với Việt Nam ra đời nhằm thúc đẩy áp dụng công nghệ mới này vào Việt nam. Lần đầu tiên công nghệ mới, Công nghệ top-base được áp dụng xử lý nền tại công trình 110 Mai Hắc Đế Hà nội vào tháng 8 năm 2008 như là một thử nghiệm và ngay sau đó được ứng dụng tại khu đô thị mới PG của Hải phòng dưới danh nghĩa chính thức của Công ty Liên doanh TBS Việt Nam. Vào thời điểm này việc thiết kế và thi công đều dựa vào các chỉ dẫn và nghiên cứu của Công ty Banseok Top Base của Hàn Quốc và các nghiên cứu Nhật Bản trước đó mà chưa hề có nghiên cứu cụ thể nào của trong nước. Năm 2008, lần đầu tiên Công nghệ top-base được nghiên cứu tại Trường Đại học Xây dựng trên qui mô mô hình trong phòng thí nghiệm Cơ học đất. Với mô hình nền thu nhỏ được xây dựng và đã tiến hành thí nghiệm nén bàn nén kích thước 40 x 40 (cm) đến phá hoại sau khi xử lý bằng Công nghệ top-base. Nền được mô hình bằng thùng đất sét kích thước mặt bằng 3 x 3 (m); cao 1.4m. Top-block đường kính 20cm, cao 20 cm trong đó phần cọc dài 10cm. Kết quả thí nghiệm được công bố tháng 52008 cho thấy sức chịu tải của nền chung đã tăng lên rất khả quan. Trong những năm tiếp theo cũng đã có khá nhiều nghiên cứu về công nghệ top-base nhưng hầu hết chỉ là nghiên cứu về tính toán dựa trên các lý thuyết về Cơ học đất hay tính toán bằng các phần mềm mô phỏng (phần mềm SSI3D hay Plaxis) mà chưa thực sự có các nghiên cứu bằng các thí nghiệm thực nghiệm ngoài hiện trường để đánh giá một cách chính xác và toàn diện về công nghệ top-base đối với nền đất ở Việt Nam nói chung hay tỉnh Thừa Thiên Huế nói riêng. Danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài được trích dẫn khi đánh giá tổng quan 1 Phan Hồng Quân (2008). Ứng dụng công nghệ xử lý nền mới TBM vào Việt Nam, Tạp chí Địa kỹ thuật số 3-2008. 2 Nguyễn Hữu Huế, Nguyễn Viết Thắng (2015). Móng Top-base, giải pháp xây dựng mới, 4 Báo cáo khoa học chuyên đề Một số vấn đề đặc thù về Kết cấu và công nghệ xây dựng ở Việt Nam hiện nay của Hội kết cấu và công nghệ xây dựng Việt Nam, tr.59-64. 3 Nguyễn Viết Thắng (2013). Nghiên cứu phương pháp móng Topbase trong công trình xây dựng, ứng dụng cho thiết kế và thi công trạm bơm Bình Phú, Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Thủy Lợi Hà Nội, 106 trang. 4 Bạch Văn Sỹ (2013). Nghiên cứu biện pháp móng Top-Base xử lý nền đất yếu dưới móng tường chắn đất thuộc dự án đường Bờ Kè sông Cái-Thành phố Nha Trang-Khánh Hòa, Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật. 5 Đỗ Thế Quỳnh (2018). Nghiên cứu hình dạng hợp lý của khối nêm để làm móng đê biển Nam Bộ, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật Viện Khoa học Thủy Lợi Việt Nam. 6 Phạm Thị Thảo (2004). Nghiên cứu các kiểu cấu trúc nền đất yếu khu vực thành phố Huế và đề xuất giải pháp kỹ thuật cải tạo hợp lý, Luận văn Thạc sĩ khoa học. 7 Công ty Cổ phần Tư vấn Đầu tư Licogi 16.8 (2010) Tài liệu chỉ dẫn Gia cố nền bằng Công nghệ Top-base. 10.3. Danh mục các công trình đã công bố thuộc lĩnh vực của đề tài của chủ nhiệm và các thành viên tham gia đề tài (định dạng kiểu APA: “Họ tên tác giả (năm). Tên công trình. Thông tin xuất bản) 11. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay việc xây dựng nền móng đối với các công trình thấp tầng (từ 1-5 tầng) thường chỉ áp dụng các phương án thông thường như đóng cọc tre theo kinh nghiệm một cách cảm tính mà không có cơ sở khoa học rõ ràng nào cả. Phương án móng cọc BTCT cũng thật sự không kinh tế và đảm bảo đối với một số cấu trúc nền đất yếu mà chiều sâu lớp đất yếu quá lớn, hay công trình nằm trong hẻm nhỏ không thể đưa các thiết bị máy móc lớn vào để thi công. Các phương án xử lý nền như cọc cát, cọc xi măng đất, cọc mega, cọc khoan nhồi... lại chưa thực sự phổ biến vì công nghệ thi công và giá thành. Do đó việc cần có một giải pháp về nền móng vừa đơn giản dễ thi công vừa kinh tế là một nhu cầu cấp thiết. Mặc khác, cấu trúc nền đất yếu trên khu vực thành phố Huế lại chiếm một diện tích đáng kể nên việc xây dựng nền móng công trình trên nền đất yếu cần được quan tâm. Một công nghệ đã được nhiều kỹ sư Nhật Bản và Hàn Quốc sử dụng rất nhiều để xây dựng nền móng trên nền đất yếu từ thập niên 80-90 đó là công nghệ top-base. Công nghệ top-base được tiến hành bằng cách đặt các khối bêtông top-block lèn chặt trong một lớp đá dăm trên nền đất yếu. Công nghệ này không những làm giảm độ lún móng công trình mà còn làm tăng khả năng chịu lực của nền đất yếu một cách đáng kể (50-200), với biện pháp thi công đơn giản. Để có cơ sở triển khai áp dụng công nghệ top-base vào trong xây dựng nền móng công trình trên nền đất yếu khu vực thành phố Huế mở rộng chúng ta cần có những nghiên cứu để đánh giá sự phù hợp của công nghệ đối với tính chất đặc thù của nền của khu vực này từ đó như đề xuất quy trình thiết kế, thi công phù hợp với nền đất khu vực. Vì vậy đề tài “Nghiên cứu định hướng ứng dụng công nghệ top-base vào trong xây dựng nền móng công trình trên nền đất yếu khu vực thành phố Huế và vùng phụ cận” là rất cấp thiết và có tính ứng dụng cao. 12. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 12.1. Mục tiêu tổng thể - Nghiên cứu và xây dựng cơ sở dữ liệu định hướng triển khai ứng dụng công nghệ top-base vào trong xây dựng nền móng công trình trên nền đất yếu trên khu vực nghiên cứu. 12.2. Các mục tiêu cụ thể 5 - Đánh giá được sự phù hợp về kỹ thuật của công nghệ top-b...