Đặt vấn đề

Hiện tượng sụt trượt bờ dốc xảy ra khi xuất hiện mất cân bằng về lực hay mô men, phát sinh do trọng lượng bản thân chính khối đất trên bờ dốc. Các công bố liên quan tới nghiên cứu lựa chọn giải pháp xử lý trượt lở ở nước ta vẫn chưa nhiều, tiêu biểu có tác giả Nguyễn Đức Mạnh (2017); Nguyễn Đức Mạnh và nnk (2020) và một vài tác giả khác. 

Khu vực xây dựng công trình nằm ở phía Nam TP. Hà Giang thuộc vùng núi thấp kéo dài từ Bắc Mê qua TP. Hà Giang, Vị Xuyên đến Bắc Quang với những dải rừng già xen kẽ những thung lũng tương đối bằng phẳng nằm dọc theo sông, suối. Đoạn tuyến khảo sát nằm trên sườn núi, dưới là sông Lô chạy dọc và bám sát theo Quốc lộ 2 hiện tại. Tại thời điểm tháng 10/2022, đơn vị thi công nền đào phát hiện vết nứt tại vị trí km 285+320 - km 285+340, chiều dài vết nứt khoảng 20 m, cách đỉnh mái taluy thiết kế khoảng 60 m (Hình 1). 

Hình 1. Bình đồ điểm sụt km 285+220 ÷ km 285+390 (trái tuyến)

Bài báo trình bày đặc điểm địa hình, địa chất khu vực đoạn tuyến từ km 284+600 đến km 285+995 của dự án nâng cấp, mở rộng Quốc lộ 2, đồng thời đề xuất các phương án để nâng cao ổn định của bờ dốc đất tại khu vực nghiên cứu này.

Đặc điểm địa hình, địa chất khu vực nghiên cứu
Đặc điểm địa hình

Phạm vi nghiên cứu có kiểu địa hình đồi núi thấp, xâm thực, bóc mòn, bị phân cắt mạnh bởi hệ thống sông suối, khe hẻm trong vùng. Địa hình khu vực dốc đứng, nghiêng về phía sông, cao độ địa hình trong phạm vi đo vẽ bình đồ biến đổi rất mạnh từ 190m (đỉnh mái cắt ta luy dương dự kiến) đến 80 m (chân ta luy âm sát mép bờ sông Lô). Phủ trên bề mặt địa hình này là các thành tạo nguồn gốc tàn tích, sườn lũ tích có thành phần chủ yếu là sét, sét cát lẫn dăm sạn, đá tảng, bề dày mỏng (vài mét đến hơn chục mét). Phía dưới lớp phủ bề mặt là đá phiến sét, sét bột kết, nhiều chỗ đá lộ ngay trên bề mặt địa hình (Hình 2)

Hình 2. Hình ảnh hiện trường điểm sụt km 285+220 - km 285+390 (trái tuyến) tại thời điểm tháng 7/2022

Đặc điểm địa chất

Kết quả khoan khảo sát, đo vẽ địa chất công trình và thí nghiệm trong phòng, địa tầng khu vực sụt trượt được phân chia thành các lớp đất, đá từ trên xuống dưới như sau (Hình 3):

Hình 3. Mặt cắt ngang địa chất công trình Km 285+300

Lớp 1: Lớp phủ thực vật có chiều dày trong khoảng 0,5 m trên bề mặt 

Lớp 2: Bụi ít dẻo, sét ít dẻo lẫn bụi (ML, CL-ML), dẻo cứng: Lớp đất có thành phần chủ yếu là bụi ít dẻo, sét ít dẻo lẫn bụi (ML, CL-ML), lẫn dăm sạn, đá tảng phong hóa sót, xám vàng, nâu đỏ, nâu vàng, dẻo cứng. Lớp gặp ở 03 lỗ khoan khảo sát (DS-BS01, DS-BS02, DS-BS04). Cao độ bề mặt lớp thay đổi lớn từ 175.36 m (DS-BS02) đến 121.32 m (DS-BS04). Bề dày lớp thay đổi từ 0.5 m (DS-BS02) đến 4.5 m (DS-BS04). Lớp đất kém ổn định trên ta luy nền đường đào sâu khi bị bão hòa nước.

Lớp 3: Cát lẫn sét, bụi, sạn lẫn sét (SC-SM, GC), kết cấu chặt vừa đến chặt: Lớp đất có thành phần chủ yếu là cát lẫn sét, bụi, sạn lẫn sét (SC-SM, GC), dăm sạn, nâu vàng, xám xanh, đỏ tía, đôi chỗ lẫn đá tảng (sản phẩm phong hóa), kết cấu chặt vừa đến chặt, đôi chỗ rất chặt. Lớp gặp ở 02 lỗ khoan khảo sát (DS-BS03, DS-BS04), cao độ mặt lớp thay đổi từ 145.66 m (DS-BS03) đến 121.32 m (DS-BS04), bề dày lớp thay đổi từ 4.8 m (DS-BS03) đến 7.0 m (DS-BS04). Lớp đất kém ổn định trên ta luy nền đường đào sâu khi bị bão hòa nước.

Lớp 4a: Sét bột kết, phong hóa mạnh đến hoàn toàn, nứt nẻ đặc biệt mạnh: Sét bột kết, màu nâu đỏ, xám xám xanh, nâu vàng, phong hóa mạnh đến hoàn toàn, nứt nẻ đặc biệt mạnh (TCR=3-81%, RQD=0-33%; cục bộ RQD=70-73%), xen kẹp phiến sét, đá cấp IV. Lớp này gặp ở tất cả các lỗ khoan khảo sát bổ sung đoạn sụt trượt. Cao độ mặt lớp thay đổi từ 174.06 m (DS-BS02) đến 114.32 m (DS-BS04). Bề dày lớp thay chưa xác định ở các lỗ khoan và mới khoan vào lớp từ 8.0 m (DS-BS04) đến 29.5 m (DS-BS02). Lớp đá kém ổn định trên ta luy nền đường đào sâu khi bị bão hòa nước. Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) hiện trường cho giá trị N30> 50 búa.

Lớp 4b: Đá phiến sét, phong hóa vừa, nứt nẻ đặc biệt mạnh đến rất mạnh: Đá phiến sét, xám nâu, xám đen, xám ghi, kẹp mạch canxit trắng, phong hóa vừa, nứt nẻ đặc biệt mạnh đến rất mạnh(TCR=40-80%, RQD=0-50%), cấp IV-VI. 

Đặc điểm thuỷ văn

Đặc điểm thủy văn khu vực xây dựng chịu ảnh hưởng trực tiếp chế độ khí hậu miền Bắc Việt Nam. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô bắt đầu từ tháng 11 và kết thúc vào tháng 4 năm sau. Mực nước các sông, suối trong vùng thay đổi theo mùa. Mùa mưa, lượng mưa lớn và tập trung từ tháng 6 đến tháng 9, kết hợp với điều kiện địa hình dốc, nước đổ về nhanh có thể gây ngập úng cục bộ. Kết quả khảo sát hiện trường và tài liệu địa chất thủy văn khu vực cho thấy nước dưới đất tồn tại chủ yếu trong các lớp cát, cuội sỏi phân bố dọc theo các sông, suối và trong các đới đá phong hóa vật lý, nứt nẻ mạnh, nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa, nước mặt. 

Phân tích và lựa chọn giải pháp thiết kế

Ba giải pháp thiết kế bờ dốc đất được tác giả nghiên cứu tới đó là: Đào ngả mái và bảo vệ bề mặt (Hình 4); sử dụng neo dự ứng lực kết hợp với đinh đất và khung bê tông cốt thép (Hình 5); sử dụng hệ lưới cường độ cao (Hình 6). Kết quả mặt cắt đề xuất và kiểm toán ổn định bằng phần mềm GeoSlope/W cho thấy bờ dốc đất đạt ổn định với hệ số an toàn # 1,25 theo yêu cầu.

Hình 4. Phương án đào ngả mái thông thường (độ dốc 1/1,25) cắt tới chân cột điện 110kV

Hình 5. Phương án sử dụng neo dự ứng lực kết hợp với đinh đất

Hình 6. Phương án sử dụng hệ lưới cường độ cao

Kết luận

Bài báo đã trình bày ba giải pháp để nâng cao ổn định của bờ dốc đất sét lẫn dăm sạn ở dự án nâng cấp, mở rộng Quốc Lộ 2, đoạn tuyến từ km 284+600 đến km 285+995 là đào ngả mái và bảo vệ bề mặt; sử dụng neo dự ứng lực kết hợp với đinh đất và khung bê tông cốt thép; và sử dụng hệ lưới cường độ cao. 

Phương pháp đào ngả mái và bảo vệ bề mặt là phương pháp thường suy nghĩ đến đầu tiên, tuy nhiên phương pháp này có mặt cắt đào lớn, cụ thể với vị trí dự án đang nghiên cứu thì mặt cắt đào tới chân cột điện 110kV, tiềm ẩn nhiều rủi ro cho cột điện 110kV.

Phương pháp sử dụng neo dự ứng lực kết hợp với đinh đất và khung bê tông cốt thép là phương án ổn định dài hạn, chủ động bằng neo dự ứng lực. Bảo vệ bề mặt: Phun hỗn hợp đất và hạt cỏ tạo môi trường thích hợp (độ ẩm, đất màu,…) cho thực vật phát triển, kết hợp các loại hạt cỏ, cây bụi,… tạo hệ sinh thái, tuần hoàn, cây trước làm dinh dưỡng cho cây sau, thời gian thi công nhanh, che phủ nhanh và kịp thời và là giải pháp xanh, thân thiện với môi trường.

Phương pháp sử dụng hệ lưới cường độ cao tồn tại các vấn đề sau. Giải pháp chỉ phù hợp để gia cố ổn định bề mặt, ngăn đá lở, đá rơi. Giải pháp này không phù hợp với vị trí thiết kế - địa chất chủ đạo là đá phong hóa mạnh đến hoàn toàn, nứt nẻ đặc biệt mạnh; Mật độ đinh neo đá dày, chiều dài sâu, khối lượng thi công lớn.

Tài liệu tham khảo

1. Nguyễn Đức Mạnh (2017). Nghiên cứu giải pháp tổ hợp xử lý sụt trượt bờ dốc qui mô lớn khu vực đồi Ông Tượng TP. Hòa Bình, Tạp chí GTVT số 11/2017, Tr. 108-111. ISSN-2354-0818;

2. Nguyễn Đức Mạnh, Lê Thị Hồng Vân, Nguyễn Thái Linh (2020), Nghiên cứu ảnh hưởng của đường mực nước và giải pháp xử lý sụt trượt bờ dốc khu tái định cư Nậm Khao, Huyện Mường Tè, Tỉnh Lai Châu, Tạp chí Địa kỹ thuật, số 1 - 2020, Tr.29-36.

ThS. LÊ THỊ HỒNG VÂN
Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Công trình, Trường đại học Giao thông Vận tải

Nguồn: Tạp chí Tài nguyên và Môi trường số 4 (Kỳ 2 tháng 2) năm 2023