Áp dụng thực tế phương pháp cố kết bằng hút chân không công trình
nhà máy điện đạm Cà Mau ở Việt Nam
Phương pháp cố kết chân không đã được áp dụng thành công ở một số nước. Trung Quốc
là nước đã thiến hành thử nghiệm đầu tiên do thiếu vật liệu gia tải trước, tuy nhiên việc
ứng dụng thực tế trên cơ sở hiểu biết đầy đủ về cơ chế, pha khí được giữ liên tục để hút
chân không, đã được thực hiện bởi giáo sư J.M. Cognon. Lý thuyết và áp dụng thực tế
được trình bày trong bày viết này, Công nghệ hút chân không thực hiện ở nhà máy điện,
đạm Cà Mau nằm ở điểm cực nam Việt Nam, gần thành phố Cà Mau, bao gồm hai nhà
máy, mỗi nhà máy có công suất 720MW.
Đất nền tự nhiên ở đây là đất bồi tích trẻ bao gồm 17m sét yếu với các tính chất bất lợi
phủ lên trên các lớp sét dẻo mềm đến dẻo cứng quá cố kết.
Nhiệm vụ đặt ra là phải có được một nền đắp ổn định với cao độ trung bình là +2,9m, cao
hơn mực nước lũ 100năm, trong thời gian rất ngắn (do yêu cầu dự án), ở điều kiện vùng
rất thiếu vật liệu đắp. Giải pháp dùng bấc thấm + gia tải đã được sử dụng khi thời gian kế
hoạch đảm bảo và phương pháp chân không Menard đã được sử dụng cho vùng có sức
chịu tải lớn hơn (tới 10t/cm
2
) hoặc khi thời gian yêu cầu quá ngắn.
Các công tác cải tạo đất đã được hoàn thành đúng hạn. Hệ thống quan trắc, theo dõi cho
phép đánh giá thời điểm kết thúc cố kết bằng phân tích ngược có sử dụng phương pháp
ASAOKA và phương pháp hạ áp lực nước lỗ rỗng.
1. Giới thiệu
Bài này trình bày ứng dụng thành công lần đầu tiên ở Việt Nam về phương pháp cố kết
chân không. Phương pháp cố kết chân không đã được áp dụng thành công ở một số nước,
trên vùng xưa kia là cánh đồng. Một diện tích 90ha được dành cho nhà máy liên hợp khí,
điện, đạm. Giai đoạn I xây dựng nhà máy điện 720MW. Giai đoạn II là xây dựng nhà
máy điện thứ 2 có cùng công suất và giai đoạn III là xây dựng nhà máy có công suất
800.000tấn/năm.
2. Giới thiệu công trình
2.1. Giới thiệu chung
Nhiệm vụ khó khăn của công trình là tăng chiều cao đắp và ổn định nền đắp với bề dày

Các chỉ tiêu của đất Ký hiệu Đơn vị Tốt nhất Thông
thường
Xấu nhất
Chỉ số nén Cc - 0.6 0.89 1
Hệ số cố kết thẳng đứng Cv m
2
/s 4.00E-08 2.00E-08 1.80E-08
Tỷ số giữa cố kết ngang và cố
kết đứng
Cr/Cv - 3 3 3
Cố kết theo phương
ngang(hướng tâm)
Cr m
2
/s 1.20E-07 6.00E-08 5.40E-08
Hệ số rỗng eo - 1.8 2.148 2.32
Lún từ biển Cα - 0.0086 0.0095 0.0099
Lún từ biển ( Cα (1+eo) Cαe - 0.0240 0.0300 0.0330
Dung trọng của sét γ kN/m
3
14.6 14.6 14.6
3. Phân tích giải pháp
3.1. Sự cần thiết của cố kết
Do tải trọng nền đất sẽ lún tự nhiên trong vòng 25 năm, tuổi thọ của nhà máy điện, độ lún
tự nhiên dự đoán là liớn hơn 1,0m. Độ lún đó không đảm bảo bệ nằm trên mực lũ
100năm, nhưng quan trọng hơn, độ lún đó sẽ ảnh hưởng đến công tác duy trì bảo dưỡng
cũng như làm ảnh hưởng đến móng cọc của các hạng mục (ma sát âm).
Chính vì vậy, chủ đầu tư quyết định tiến hành cố kết đất trước khi tiến hành các công tác
xây dựng.
3.2. Lựa chọn phương án

4.2. Sự khác nhau giữa gia tải và cố kết chân không
Khi áp dụng biện pháp gia tải cổ điển, ứng suất hiệu quả trong khối đá tăng lên bởi ứng
suất tổng tăng do tải trọng. Cố kết chân không gia tải trước cho toàn bộ khối đất bằng
cách giảm áp lực nước lỗ rỗng trong khi giữ nguyên ứng suất tổng. Điều đặc biệt của
phương pháp chân không của JM. GOGNON (Cognon, 1991 – Cognon và các tác giả) là
hút nước dưới màng thấm, giữ pha khí không đổi giữa màng thấm và mực nước ngầm hạ
thấp.
4.3. Lắp đặt cố kết chân không
Sau khi lắp đặt thiết bị tiêu nước thẳng đứng và lớp cát, các thiết bị tiêu nước nằm ngang
được đặt, tiếp theo là màng chống thấm bằng nhựa tổng hợp. Màng chống thấm được bọc
ở bên ngoài đến tận lớp sét yếu để đảm bảo không thấm nước . Các thiết bị thoát nước
ngàn được đặt xuyên qua lớp màng chống thấm nối tới máy bơm hút sẽ đảm bảo duy trì
điều kiện chân không dưới lớp vải chống thấm và trong tất cả các khối đá mà vật tiêu
nước thẳng đứng được đặt.
5. Thiết kế công trình Cà Mau
5.1. Giả thuyết
Điều kiện đất nền như trình bày trong bảng 1 ở trên, xét 3 trường hợp. 4 trường hợp tải
trọng được xét: 2,5,8 và 10t/m
2
. Cố kết trước lớp sét đến 100% độ lún sơ cấp dưới trường
hợp tải trọng và có xét đến phòng lún từ biến trong vòng 10 năm.
5.2. Độ lún cuối cùng
Tổng độ lún sẽ không chỉ phụn thuộc vào tải trọng thiết kế mà còn phụ thuộc vào tải
trọng đắp và cả lớp phủ để giữ cho nền đắp có độ cao thiết kế. Do vậy cần có tính toán
lặp, độ lún cuối cùng phụ thuộc vào lớp đắp bù.
Độ lún thứ cấp phụ thuộc vào tải trọng, đầu tiên chúng ta xác định độ lún từ biến tương
ứng với 10 năm. Tiếp đó độ lún sơ cấp phụ thuộc vào tổng tải trọng sẽ được xác định.
a) Lún từ biến:
Lún từ biến chỉ phụ thuộc vào thời gian:
T

việc thực tế (1) và (2) cho các trường hợp tải trọng thiết kế khác nhau, ta có:
Bảng 2. Cố kết từ biến sau 10 năm
Cố kết thứ cấp (10 năm) trong các trường hợp
tốt thông thường xấu
0,52m 0,58m 0.60m
b) Cố kết sơ cấp:
Cố kết sơ cấp phụ thuộc vào sự gia tăng ứng suất tại bất kỳ điểm nào:
σ
1
o
+ Δσ
final
1
Δe
primary
= Cc log ( ) (3)
σ
1
o
Ở điều kiện ban đầu, ứng suất ở giữa lớp sét như sau:
7
σ
1
o
= (14.6 -10) = 39.1kPa
2
hệ số rỗng ban đầu e
o
= 2.148. Biến đổi (3), (4) và (2) ta có:
Bảng 3. Độ lún sơ cấp

2
2.97m 3.91m 4.17m
10t/m
2
3.14m 4.11m 4.39m
Lưu ý rằng độ lún dự đoán không phải là giá trị tuyệt đối ở thời điểm cố kết kết thúc. Đây
là chỉ dẫn tốt để xác định độ cao lớp đắp bù để tính nhưng thời điểm cố kết chấm dứt
được xác định bởi phân tích ngược và quá trình cố kết thực tế (xem phần 6. Quan trắc)
Các giá trị trên hầu hết được sử dụng để xác định tỷ số cố kết, dưới điều kiện tải trọng
tạm thời cao hơn, các thông số của đất là không đổi, như ở bước tính toán tiếp theo. Ứng
suất tương ứng với độ lún dự đoán như trong bảng 5 sau đây:
Bảng 5. Úng suất cuối cùng ở giữa lớp/sự thay đổi hệ số rỗng
ứng suất ở giữa lớp sét
tải trọng 2t/m
2
5t/m
2
8t/m
2
10t/m
2
ứng suất ban
đầu (σ
1
o
)
39kPa 39kPa 39kPa 39kPa
ứng suất phụ
thêm (Δσ
1

(8months =>10 years),
diễn ra giữa
thời gian cố kết trước (8 tháng) và 10 năm.
Bảng 6. Độ cố kết khi gia tải trước
Độ cố kết ở thời điểm kết thúc gia tải trước
Tải trọng tốt thông thường xấu
2t/m
2
83% 84% 84%
5t/m
2
87% 87% 87%
8t/m
2
87% 87% 87%
10t/m
2
87% 87% 87%
5.4. Độ cố kết lý thuyết
Dùng công thức Carillo đã được Hansbo cải tiến để xét đến vùng xáo động, độ cố kết
được tính như sau:
1/2
1 C
v
1 -8C
r
1 n 3 k
h
U
r

trường hợp tải trọng. Đối với trường hợp xâu nhất, độ cố kết là 87% đủ để đạt tới độ cố
kết yêu cầu.
5.5 Độ lún từ biến
Khi kết thúc cố kết trước và dỡ tải, lún từ biến sẽ tiếp tục nhưng đã được tối thiểu cố kết
trước 10 năm (như đã trình bày ở trên) và độ lún từ biến theo lý thuyết còn lại sẽ là sau
khi xử lý 10 năm.

C
α T
initial
– 10years
Δe = *log ( )
1+e
o
T
initial

trong đó, T
initial
> 10 năm, do vậy:
C
α

Δe < * log (2) = 9E – 3
1+e
o
, và cuối cùng ΔH <48mm khá thấp hơn so với yê cầu

lần
Thiết bị đo
chân không
Quan trắc sự
giảm áp lực
do hút chân
không
80*80m
2
1 tuần 1
lần
kiểm tra 1 tháng 1
lần
bộ phận cảm
ứng đó áp lực
nước lỗ rỗng
Đo tốc độ
suy giảm áp
lực nước lỗ
rỗng
150*150 m
2
1 tuần 1
lần
tốc độ suy
giảm áp lực
nước lỗ
rỗng
1 tháng 1
lần

đường trung tuyến). Thực tế, quy luật lún lý thuyết như sau:
8
s(t) = s
∞
(1- exp ( - C*t) )
π
2
C
r
π
2
C
v

C = +
D
2
F(n) 4H
2
trong đó: C
r
hệ số cố kết hướng tâm
C
v
hệ số cố kết theo phương thẳng đứng
t thời gian
D đường kính ảnh hưởng của thiết bị tiêu nước
(D = 1.13 L đối vói lưới hình vuông, L giá trị kích thước lưới)
d đường kính tương đương của thiết bị tiêu nước
n=D/d.


∂
t

T2
Hệ số B(Cr) được cố định theo thời gian và chỉ phụ thuộc vào kích thước thưc tế của
công trình và Cr, do vạy có thể xác định lại một cách đơn giản giá trị Cr không theo qua
trắc áp lực nước lỗ rỗng (tất nhiên là đối với một thiết bị cảm ứng và chỉ phụ thuộc vào
vị trí của thiết bị đó so với vị trí của vật tiêu nước) bằng cách tính tỷ số giữa tốc độ suy
giảm áplực nước lỗ rỗng ở 2 thời điểm khác nhau.
7. Kết luận
Sau Thái Lan, Hàn Quốc, Malaysia, Việt Nam có thể nằm vào danh sách những nước ở
châu Á có sử dụng thành công công nghệ cố kết chân không. Giải pháp này là lựa chọn lý
tưởng cho phương pháp tỉêu nước thẳng đứng và gia tải đối với công trình đòi hỏi tốc độ
thi công nhanh, đặc biệt đối với đất yếu khi mà ổn định của khối đất đắp giảm mạnh khi
đắp.
Với diện tích rất lớn có đất yếu cùng với nhu cầu phát triển không gian đô thị, sự cạn kiệt
nguồn vật liệu làm tăng gia chất tải, phương pháp cố kết chân không đặc biệt phù hợp với
điều kiện Việt Nam.
Theo Serge Varaksin
(Nguồn tin: Tập bài giảng “Về xử lý đất yếu và kỹ thuật nền móng công trình, 5/2007)