CT 1 I. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những năm vừa qua, rất nhiều công trình cầu ở nước ta đã bị sự cố lún đường dẫn sau mố. Một số công trình bị sự cố ngay trong quá trình đang thi công, số lớn khác bị sự cố chỉ sau thời gian sử dụng ngắn. Sự cố lún đường dẫn sau mố gây ra những hậu quả nghiêm trọng. Nhiều công trình bị kéo dài thời gian xây dựng do sự cố xảy ra ngay trong quá trình thi công. Những công trình đã đưa vào sử dụng bị sự cố gây khó chịu cho người tham gia giao thông thậm chí gây mất an toàn, gây gián đoạn sự vận hành. Trong cả hai trường hợp trên, việc khắc phục sự cố đều đòi hỏi thời gian cũng như chi phí lớn. Hình 1. Lún đường dẫn sau mố - phía quận Thủ Đức (cầu Bình triệu 2) Hình 2. Lỗ thủng trên đường dẫn rộng 10 cm, dài 30 cm (cầu Bình triệu 2) TỔNG QUAN VỀ SỰ CỐ LÚN ĐƯỜNG DẪN SAU MỐ CẦU TẠI VIỆT NAM KS. NGUYỄN THỊ THU HẰNG Bộ môn Xây dựng cơ sở hạ tầng Viện KH và CN xây dựng GT Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Lún đường dẫn sau mố cầu là một sự cố khá phổ biến đối với các công trình cầu không những ở nước ta mà cả ở các nước phát triển. Bài báo này đưa ra một cái nhìn tổng quan về sự cố lún đường dẫn sau mố cầu tại Việt nam thông qua việc phân tích 20 cầu gặp sự cố trong 15 năm gần đây. Việc phân tích nhằm xác định các nguyên nhân chính gây ra sự cố và rút ra các bài học kinh nghiệm hữu ích. Những nguyên nhân gây ra sự cố được phân loại dựa theo các giai đoạn của chu kỳ dự án: điều tra khảo sát, thiết kế, thi công, vận hành và bảo trì. Những bài học rút ra từ phân tích có thể giúp ích cho việc phòng tránh các sự cố trong tương lai. Summary: The settlement of bridge approach roads is widespread not only in Vietnam but also in developed countries. This paper presents an overview of the settlement of bridge approach roads in Vietnam through an analysis of twenty settlement cases of bridge approach roads occurring for the last fifteen years. The analysis determines main causes to the settlement of bridge approach roads in Vietnam and draws useful lessons. The main failure causes are classified in four groups following the stages of project life cycle: Investigation and Survey, Design, Construction, Operation and Maintenance. Lessons of the bridges’ failure drawn from the analysis can be helpful to avoid similar mistakes in the future. T CT 1 Để hiểu rõ về nguyên nhân gây ra sự cố lún đường dẫn sau mố cầu tại Việt nam bài báo này đã tiến hành phân tích các tài liệu có liên quan của 20 trường hợp cầu bị sự cố trong 15 năm gần đây. Những bài học kinh nghiệm rút ra từ phân tích hy vọng có thể hữu ích cho việc giảm thiểu các sự cố trong tương lai. II. NGUYÊN NHÂN GÂY RA SỰ CỐ LÚN ĐƯỜNG DẪN SAU MỐ TẠI VIỆT NAM Thông qua việc phân tích các tài liệu thu thập của 20 trường hợp cầu gặp sự cố lún đường dẫn sau mố trong khoảng 15 năm gần đây có thể phân loại các nguyên nhân này theo 4 nhóm nguyên nhân chính như sau: 1. Nguyên nhân liên quan đến giai đoạn điều tra, khảo sát Nguyên nhân liên quan đến giai đoạn điều tra, khảo sát chủ yếu là các nguyên nhân thuộc về sự bất cẩn và thiếu kinh nghiệm của các đơn vị điều tra, khảo sát. Chính điều này dẫn đến việc xác định thiếu chính xác điều kiện địa chất tại khu vực xây dựng và kết quả là cung cấp sai lệch các số liệu cho đơn vị thiết kế. Có thể thấy nguyên nhân này ở trường hợp cầu Hoàng Long, các tài liệu địa kỹ thuật của công trình không rõ ràng, không cung cấp chính xác các đặc trưng cơ lý của đất nền và hậu quả là sự cố lún sụt đã xảy ra ngay trong quá trình thi công đường dẫn đầu cầu phía Bắc. Ngay cả khi đã tiến hành xử lý sự cố thì tổng độ lún tính từ ngày 2/7/2001 so với độ cao hoàn công đã là 13 - 15,2 cm, tạo ra sự không bằng phẳng giữa đường và cầu. 2. Nguyên nhân liên quan đến giai đoạn thiết kế Trong 20 trường hợp được khảo sát thì có tới 13 trường hợp bị sự cố liên quan đến giai đoạn thiết kế bao gồm các nguyên nhân cụ thể như sau: 2.1. Phương pháp xử lý nền đất yếu không hiệu quả dẫn đến nền đường đường dẫn sau mố tiếp tục lún ngay sau khi công trình được đưa vào sử dụng. Nguyên nhân này là một trong các nguyên nhân quan trọng nhất gây nên sự cố lún đường dẫn sau mố cầu (7/20 trường hợp). Về địa chất thì vùng đồng bằng Bắc Bộ (đồng bằng sông Hồng) cũng như đồng bằng Nam Bộ (đồng bằng sông Cửu Long) là loại trầm tích châu thổ. Lớp đất yếu chủ yếu là bùn sét hoặc bùn á sét có trạng thái từ dẻo đến dẻo chảy. Ngoài ra ở đồng bằng Nam Bộ còn gặp các loại đất lầy, đất mặn,sú vẹt ở rừng ngập mặn .Đối với các loại đất này mức độ đồng nhất thường không cao, khả năng chịu tải kém, khả năng biến dạng lớn, hệ số rỗng cao, sức chống cắt nhỏ nên để nền đắp trên nền đất yếu ổn định nhất thiết phải có các biện pháp xử lý thích hợp. Tuy nhiên, các phương án xử lý mà đơn vị thiết kế đưa ra đều không đạt được mục đích. Ví dụ như cầu vượt Nguyễn Hữu Cảnh sử dụng bấc thấm để tăng nhanh tốc độ cố kết của nền đất yếu nhưng lại không khống chế được tốc độ lún nên ngay những ngày đầu đưa vào sử dụng, đường dẫn ở hai đầu cầu đã xuất hiện hiện tượng lún với tốc độ 3 - 4 cm trong 6 tháng và hiện nay vẫn tiếp tục lún. Hoặc trường hợp cầu Đồng Niên sử dụng bấc thấm sâu 17 - 19 m nhằm tăng nhanh tốc độ lún. Nhưng sau khi công trình đưa vào khai thác thì độ lún thực tế (2,5 – 3,3 m tính đến tháng 4/1998) lớn hơn độ lún tổng cộng dự kiến (1,7 m) và như vậy càng không đạt được mục tiêu đề ra. 2.2. Sử dụng vật liệu đất đắp đầu cầu không thích hợp Sụt lún đường dẫn sau mố không chỉ do đất nền thiên nhiên khu vực xây dựng lún mà còn do bản thân nền đắp đường dẫn bị lún. Quá trình phân tích các công trình cầu bị sự cố nhận thấy rất nhiều các công trình cầu đường ở Việt nam thường tận dụng vật liệu địa phương để xây dựng nền đường đắp khu vực tiếp giáp với mố cầu. Rõ ràng, xét về mặt kỹ thuật và tuổi thọ thì không thể đem lại hiệu quả cao bằng các vật liệu chọn lọc. Thiếu sót này xuất phát từ bản thân đồ án thiết kế CT 1 không có các quy định rõ ràng về loại cấp phối được sử dụng trong đoạn đường đầu cầu hoặc các yêu cầu đặc biệt về tần xuất và vị trí kiểm tra độ chặt khu vực đường đầu cầu. Đây là nguyên nhân có thể bắt gặp ở một số cầu nhỏ trên đường cao tốc Láng – Hòa lạc, Pháp vân – Cầu giẽ. Hình 3. Đường dẫn lên cầu vượt (Cầu vượt Nguyễn Hữu Cảnh) Hình 4. Lún mố cầu (Cầu vượt Nguyễn Hữu Cảnh) 2.3. Thiết kế bản dẫn đầu cầu không hiệu quả Để giảm tối đa sự chênh lệch giữa hai vùng cầu và đường người ta thường sử dụng bản dẫn đầu cầu, bản dẫn ở đây đóng vai trò là kết cấu chuyển tiếp giữa cầu (lún rất ít hoặc không lún) và đường (lún từ ít đến nhiều và đôi khi rất đáng kể). Tuy nhiên, ở một vài công trình được khảo sát thiết kế bản dẫn đã không đạt được mục tiêu này. Bản dẫn được thiết kế dài 4 - 6 m với chiều dày thường là 20 - 30 cm, bố trí cốt thép khá mảnh đã không chịu được tác động của tải trọng. Kết quả là bản dẫn bị nứt vỡ kéo theo toàn bộ phần đường dẫn tại vị trí tiếp giáp giữa cầu và đường bị lún sụt. 3. Nguyên nhân liên quan đến giai đoạn thi công Quá trình thi công đóng một vai trò quan trọng gây nên tình trạng lún đường dẫn sau mố cầu. Trong nghiên cứu này có đến 9/20 trường hợp cầu gặp sự cố mà trong đó quá trình thi công là nguyên nhân nhân khởi điểm hoặc nguyên nhân góp phần tạo nên sự cố. 3.1. Không đủ thời gian đắp gia tải và thời hạn chờ lún dẫn đến nền đường sau mố tiếp tục bị lún sau khi đưa công trình vào sử dụng Đây cũng là một trong các nguyên nhân quan trọng gây nên sự cố lún đường dẫn sau mố tại Việt nam (6/20 trường hợp) như trường hợp cầu Đà rằng, cầu Vĩnh điện, cầu Bàn thạch, cầu Văn thánh 2… Trong đó cầu Văn thánh 2 là một ví dụ điển hình, cùng với nguyên do xử lý nền đất yếu không thích hợp thì sự tắc trách của đơn vị thi công đã góp phần gây ra sự cố. Trong quá trình thi công, đơn vị thi công đã không thực hiện đầy đủ trình tự thi công, quan trắc, điều chỉnh giải pháp xử lý; bỏ qua công đoạn đắp gia tải và chờ lún nền đường sau mố cầu Văn Thánh 2. Thời hạn này theo như thiết kế phải là 8 tháng nhưng đơn vị thi công đã tiến hành chỉ sau có 3 tháng chờ lún. Do đó, ngay sau khi đưa vào sử dụng năm 2002 cầu liên tục xuất hiện các vết nứt, lún sụp, lún kéo dài và đã trải qua 2 lần khắc phục sự cố với kinh phí gấp nhiều lần kinh phí đầu tư xây dựng ban đầu. 3.2. Độ chặt của đất đắp trong lòng mố không đạt yêu cầu Do khu vực đất đắp trong lòng mố chật hẹp nên các đơn vị thi công thường không sử dụng các thiết bị lu làm độ chặt đất đắp nền đường không cao kéo theo bản thân của phần đất đắp khu vực này vẫn tiếp tục lún trong quá trình khai thác tạo ra sự không bằng phẳng tại điểm tiếp giáp giữa cầu và đường. Có thể bắt gặp nguyên nhân này ở các công trình cầu trên đường cao tốc Láng – Hòa lạc: cầu kênh T24, cầu kênh Liên tỉnh… T CT 1 Hình 5. Lỗ thủng có đường kính hơn 30 cm phía quận 1 (Cầu Văn thánh 2) Hình 6. Lỗ thủng to kèm theo vết nứt phía Q. Bình Thạnh (Cầu Văn thánh 2) Hình 7. Cầu kênh T24, Dự án Láng – Hòa lạc Hình 8. Cầu kênh Liên tỉnh, Dự án Láng – Hòa lạc 4. Nguyên nhân liên quan đến giai đoạn vận hành, bảo trì Ở một vài cầu nhỏ trên tuyến đường Cầu giẽ - Ninh bình thấy xuất hiện hiện tượng các ống thoát nước sau mố cầu bị nứt vỡ nhưng không được sửa chữa kịp thời làm nước không thoát được gây nên tình trạng xói mòn đất đắp trong lòng mố. Và kết quả làm lún sụt đường dẫn sau mố đối với các cầu không có bản dẫn, trong trường hợp cầu có thiết kế bản dẫn sẽ làm xuất hiện lỗ hổng lớn giữa bản dẫn và đất đắp cũng là tiền đề cho sự sụt lún đường dẫn trong tương lai. III. BÀI HỌC RÚT RA TỪ VIỆC PHÂN TÍCH SỰ CỐ LÚN ĐƯỜNG DẪN SAU MỐ Từ kết quả phân tích nguyên nhân của 20 cầu gặp sự cố lún đường dẫn sau mố tại Việt nam có thể nhận thấy: Thứ nhất, có tới 7/20 trường hợp cầu bị sự cố do thiết kế biện pháp xử lý nền đất yếu không thích hợp cùng với 6/20 trường hợp cầu bị sự cố do thi công trên nền đất yếu. Kết quả này đã chỉ ra sự hạn chế của các kỹ sư trong lĩnh vực xử lý nền đất yếu. Hiểu biết sâu sắc về các biện pháp xử lý nền đất yếu sẽ giúp các kỹ sư tránh mắc phải các sai lầm đáng tiếc. Ví dụ như cầu Đồng niên, Lai vu… trong nghiên cứu này đều sử dụng bấc thấm để giải quyết vấn đề nhưng vẫn không đạt được hiệu quả mong muốn. Về mặt lý thuyết, phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm hay giếng cát là phương pháp kỹ thuật tiêu thoát nước thẳng đứng với mục tiêu tăng nhanh quá trình thoát nước trong lỗ rỗng của đất yếu, làm giảm độ rỗng, độ ẩm, tăng dung trọng, tăng sức chịu tải và làm cho nền đất đạt độ lún quy định trong thời gian cho phép. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ CT 1 đạt được tác dụng trên khi có thể dự báo chính xác tốc độ tăng cường độ chống cắt của đất yếu. Thực ra, đây là một yêu cầu rất khó có thể thực hiện do có khoảng cách nhất định giữa tính toán lý thuyết, giữa các thông số đầu vào với thực tế và thường được dựa vào thực nghiệm. Mặt khác, việc thi công giếng cát hoặc bấc thấm có thể gây ra tác động chấn động làm phá hoại cấu trúc đất yếu vốn có và do đó làm tăng hệ số nén chặt dẫn tới tăng độ lún. Do vậy, khi áp dụng giải pháp dùng giếng cát, bấc thấm để tăng nhanh lún thì người thiết kế nên rất thận trọng. Một vấn đề khác, cũng hết sức lưu ý trong quá trình thi công nền đắp trên đất yếu là quá trình quan trắc và theo dõi áp lực nước lỗ rỗng và biến dạng của nền đắp. Kết quả quan trắc một phần để theo dõi độ ổn định của nền đất yếu, một phần sẽ được dùng để so sánh, đánh giá với kết quả tính toán để có những điều chỉnh hợp lý trong thực tế thi công. Ngoài ra, cũng khuyến cáo các nhà thầu phải tranh thủ thi công các đoạn nền đắp trên đất yếu càng sớm càng tốt. Rất tiếc điều này trên thực tế chưa được nhận thức đầy đủ và các thủ tục về khảo sát, thiết kế, trình duyệt bản vẽ thi công ở các giai đoạn này thường làm chậm và bỏ phí quá nhiều thời gian. Thứ hai, cần lưu ý đến vật liệu dùng làm đất đắp đường đầu cầu. Phải chọn loại vật liệu đắp phù hợp với điều kiện chịu lực của vùng đất đắp đầu cầu, không chọn đất không dính hoàn toàn (ví dụ cát hoặc đá sỏi) là loại có chiều hướng tự sắp xếp lại khi chịu lực rung của tải trọng động, không chọn loại đất quá dẻo có tính nén lún lớn (ví dụ sét pha) sẽ rất khó đầm chặt và độ lún còn lại sau khi thi công khá lớn. Loại vật liệu tốt nhất nên áp dụng là vật liệu hạt có tính dính nhẹ (như cát pha hoặc là hỗn hợp cát, sỏi, đá mạt và một ít đất dính). Phạm vi của việc đắp vật liệu chọn lọc phải đủ xa mố cầu. Theo chỉ dẫn trong Sổ tay Kỹ sư Thiết kế cầu Hoa Kỳ thì vùng đắp chọn lọc là 50 m tính từ mố cầu. Một số tài liệu khác khuyến cáo chiều dài ngắn hơn (20-30 m). Trong trường hợp nền đắp cao cần phải xem xét phương án chọn loại vật liệu nhẹ để đắp nền. Ngoài ra, với phần không gian sát mố cầu và tường cánh là những nơi thiết bị đầm nén lớn không thể tiếp cận, cần phải đưa ra lưu ý và yêu cầu rõ ràng về quản lý chất lượng và các yêu cầu nghiệm thu trong Hồ sơ Thiết kế. III. KẾT LUẬN Sự cố lún đường dẫn sau mố xảy ra hầu như khắp nơi, kể cả Việt Nam và các nước phát triển. Tuy nhiên, cũng cần lưu ý một điều là ở các nước phát triển sự cố này xảy ra với mức độ bé hơn và thời gian cũng lâu hơn chứ không xảy ra ngay trong những năm đầu tiên như vài dự án ở nước ta. Việc xuất hiện lún lệch nhỏ giữa mặt cầu và mặt đường là không thể tránh được nhưng làm sao để không ảnh hưởng lớn đến điều kiện khai thác của công trình cầu là một vấn đề cần được quan tâm thích đáng. Cũng từ nghiên cứu trên cho thấy đa số các công trình bị sự cố là sự tổng hợp của các nguyên nhân từ điều tra – khảo sát, thiết kế, thi công đến vận hành và bảo trì. Đó là hệ quả chung của việc thiếu thông tin về các biện pháp hữu hiệu để giảm thiểu hiện tượng lún đường dẫn sau mố cũng như không ý thức đầy đủ về tầm quan trọng của công tác kiểm soát chất lượng khu vực nhạy cảm này. Tài liệu tham khảo [1] Bùi Trọng Cầu. Các nguyên nhân sự cố điển hình của các công trình xây dựng ở Việt nam. Tạp chí GTVT 8. 2002. [2] Bùi Trọng Cầu. Bảo trì các công trình cầu đường ở Việt nam và những vấn đề tồn tại. Tạp chí Xây dựng số 455 1-2006. [3] Masahiko Kunishima. Study on Failures of Bridges in Japan. Journal of Construction and Engineerng, JSCE. 7.2007 [4] GS Nguyễn Viết Trung. Công nghệ mới xử lý nền đất yếu. Vải địa kỹ thuật và bấc thấm. NXB GTVT. [5] Nguyễn Quang Chiêu. Thiết kế và thi công nền đắp trên đất yếu. NXB Xây dựng. [6] Pierre Laéral, Nguyễn Thành Long, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lục, Lê Bá Lương. Nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt nam. NXB Giao thông Vận tải [7] PGS. TS. Nguyến Bá Kế. Sự cố nền móng công trình. NXB Xây dựng. [8] Vương Hách. Sổ tay xử lý sự cố công trình xây dựng, Tập I, Tập II, Tập III. NXB Xây dựng . cho sự sụt lún đường dẫn trong tương lai. III. BÀI HỌC RÚT RA TỪ VIỆC PHÂN TÍCH SỰ CỐ LÚN ĐƯỜNG DẪN SAU MỐ Từ kết quả phân tích nguyên nhân của 20 cầu gặp sự cố lún đường dẫn sau mố tại Việt. cầu ở nước ta đã bị sự cố lún đường dẫn sau mố. Một số công trình bị sự cố ngay trong quá trình đang thi công, số lớn khác bị sự cố chỉ sau thời gian sử dụng ngắn. Sự cố lún đường dẫn sau mố. các sự cố trong tương lai. II. NGUYÊN NHÂN GÂY RA SỰ CỐ LÚN ĐƯỜNG DẪN SAU MỐ TẠI VIỆT NAM Thông qua việc phân tích các tài liệu thu thập của 20 trường hợp cầu gặp sự cố lún đường dẫn sau mố