Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11820-4-2:2020 về Công trình cảng biển - Yêu cầu thiết kế - Phần 4-2: Cải tạo đất được ban hành năm 2020, quy định các yêu cầu kỹ thuật và nguyên tắc thiết kế trong việc cải tạo nền đất phục vụ xây dựng các công trình cảng biển tại Việt Nam. Tiêu chuẩn này đóng vai trò quan trọng trong việc định hướng kỹ thuật, đảm bảo an toàn chịu lực, tính ổn định và độ bền vững cho toàn bộ hệ thống hạ tầng cảng biển.

Phạm vi và đối tượng áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng đối với các cơ quan, tổ chức và cá nhân hoạt động trong lĩnh vực tư vấn thiết kế, thi công, giám sát và quản lý chất lượng các công trình cảng biển có hạng mục xử lý nền đất yếu. Đối tượng điều chỉnh trực tiếp bao gồm các giải pháp cải tạo nền đất sét mềm, đất cát lỏng và việc tái sử dụng bùn đất nạo vét trong khu vực cảng.

Cấu trúc tổng thể của bộ tiêu chuẩn TCVN 11820

Để tạo sự đồng bộ và nhất quán trong thiết kế công trình cảng biển, tiêu chuẩn được xây dựng dựa trên một hệ thống gồm nhiều phần chuyên biệt:

• Phần 1: Nguyên tắc chung.
• Phần 2: Tải trọng và tác động.
• Phần 3: Yêu cầu về vật liệu.
• Phần 4: Nền móng và cải tạo đất (trong đó Phần 4-2 đi sâu vào kỹ thuật cải tạo đất).
• Phần 5: Công trình bến.
• Phần 6: Đê chắn sóng.
• Phần 7: Luồng tàu và bể cảng.
• Phần 8: Ụ khô, âu tàu, triền và bến nhà máy đóng tàu.
• Phần 9: Nạo vét và tôn tạo đất.
• Phần 10: Công trình cảng khác.

Nội dung cốt lõi về các phương pháp cải tạo đất trong TCVN 11820-4-2:2020

1. Phương pháp thay đất trong công trình cảng biển

• Quy định các nguyên tắc kỹ thuật khi áp dụng giải pháp đào bỏ một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu bên dưới công trình và thay thế bằng các loại vật liệu có tính chất cơ lý tốt hơn như cát, đá, sỏi.
• Hướng dẫn phương pháp tính toán chiều sâu đào, phạm vi thay thế tối thiểu nhằm đảm bảo tính ổn định trượt cho nền móng công trình cảng và giảm thiểu độ lún không đều.
• Yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng vật liệu đắp thay thế, bao gồm thành phần hạt, độ chặt yêu cầu sau khi đầm nén và khả năng thoát nước của vật liệu đắp.

2. Phương pháp cọc cát đầm chặt (SCP - Sand Compaction Pile)

Tiêu chuẩn thiết lập các nguyên tắc thiết kế chi tiết cho phương pháp cọc cát đầm chặt áp dụng trên hai loại nền đất điển hình:

• Đối với nền đất sét: Phương pháp SCP hoạt động như một hệ thống giếng thoát nước thẳng đứng kết hợp gia cường nền. Tiêu chuẩn hướng dẫn cách tính toán độ lún cố kết, tốc độ cố kết và sự gia tăng cường độ chống cắt của đất sét xung quanh cọc theo thời gian.
• Đối với nền đất cát: Phương pháp tập trung vào việc đầm chặt cơ học để tăng mật độ của đất cát lỏng. Tiêu chuẩn đưa ra các chỉ dẫn thiết kế nhằm ngăn ngừa hiện tượng hóa lỏng của nền đất dưới tác động của tải trọng động, sóng biển hoặc chấn động động đất.
• Thông số thiết kế chủ yếu: Quy định cách xác định đường kính cọc cát, khoảng cách bố trí cọc (dạng lưới tam giác hoặc lưới ô vuông), tỷ lệ thay thế diện tích đất và các yêu cầu về thiết bị thi công cũng như quy trình kiểm tra chất lượng hiện trường.

3. Phương pháp trộn dòng khí ép (Pneumatic Flow Mixing Method)

Đây là giải pháp công nghệ hiện đại được giới thiệu nhằm xử lý đất sét yếu và tận dụng nguồn đất nạo vét từ lòng sông, lòng biển:

• Nguyên lý hoạt động: Đất sét hoặc bùn nạo vét được trộn đều với chất kết dính (thường là xi măng hoặc chất phụ gia chuyên dụng) cùng với dòng khí ép trong đường ống vận chuyển trước khi được phun đổ vào khu vực cần tôn tạo.
• Yêu cầu thiết kế phối trộn: Phải tiến hành thí nghiệm trong phòng để xác định tỷ lệ chất kết dính tối ưu nhằm đạt được cường độ chịu nén đơn trục nở hông yêu cầu của khối đất sau khi đông cứng.
• Ứng dụng thực tế: Phương pháp này giúp tạo ra các khối đất cải tạo có cường độ cao, tính thấm thấp, rất thích hợp cho công tác san lấp mặt bằng cảng, xây dựng đê bao hoặc làm nền đường bãi trong khu vực cảng biển.
• Kiểm soát chất lượng: Tiêu chuẩn quy định các phương pháp lấy mẫu hiện trường, thí nghiệm xuyên hoặc khoan tạo mẫu để đánh giá độ đồng nhất và cường độ thực tế của khối đất đã được cải tạo.

Hiệu lực thi hành

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11820-4-2:2020 có hiệu lực áp dụng kể từ ngày ban hành. Việc tuân thủ các quy định trong tiêu chuẩn này là bắt buộc đối với các dự án sử dụng ngân sách nhà nước và được khuyến khích áp dụng rộng rãi đối với các nguồn vốn đầu tư khác nhằm chuẩn hóa chất lượng xây dựng công trình cảng biển tại Việt Nam.