Hệ thống ô ngăn hình mạng Neoweb trong công nghệ gia cố nền đất các công trình giao thông và thủy lợi

HỆ THỐNG Ô NGĂN HÌNH MẠNG NEOWEB<br /> TRONG CÔNG NGHỆ GIA CỐ NỀN ĐẤT CÁC CÔNG<br /> TRÌNH GIAO THÔNG VÀ THỦY LỢI<br /> Nguyễn Thị Kim Thịnh<br /> Khoa Xây dựng<br /> Email: thinhntk@dhhp.edu.vn<br /> <br /> Ngày nhận bài: 31/7/2017<br /> Ngày PB đánh giá: 28/8/2017<br /> Ngày duyệt đăng: 08/9/2017<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Công nghệ Neoweb là một công nghệ mới dùng trong lĩnh vực xây dựng đường trên nền đất<br /> yếu, sụt lở mái dốc, hiện tượng sạt lở trên đường, công nghệ này giúp giảm chi phí xây dựng và<br /> thời gian thi công. Công nghệ Neoweb không phức tạp về thiết kế, thi công và khả năng cung ứng<br /> vật liệu cũng như nguồn nhân lực. Vật liệu có thể tận dụng ở địa phương giúp giảm giá thành sản<br /> phẩm, thích hợp với các tỉnh thành chưa phát triển về kinh tế, mức đầu tư mà vẫn đảm bảo hiệu<br /> quả về mặt sử dụng và bảo trì… Bài viết trình bày về phạm vi áp dụng, khả năng làm việc của nền<br /> được gia cố bằng hệ thống Neoweb. Cũng trong bài báo, tác giả đã so sánh giải pháp về kết cấu,<br /> hiệu quả về mặt kinh tế, hiệu quả về mặt môi trường trong xây dựng đường, xây dựng đập giữa kết<br /> cấu thông thường với kết cấu sử dụng công nghệ Neoweb.<br /> Từ khóa: Neoweb, ô ngăn hình mạng, ô ngăn Neoweb, mạng lưới tổ ong, ô ngăn cách Neoweb.<br /> <br /> <br /> THE NEOWEB NETWORK ENVIRONMENT SYSTEM IN LANDMARK<br /> TECHNOLOGY OF LAND AND IRRIGATION WORKS<br /> <br /> ABSTRACT<br /> Neoweb technology is a new technology used in the construction of roads on weak<br /> grounds, sloping slopes, and on sites with phenomena of landslide. This technology reduces<br /> construction costs and construction time. Neoweb technology is not complicated in terms of<br /> design, construction and supply of materials as well as human resources. Materials can be<br /> used locally to reduce the cost of products, which is suitable for the provinces and cities that<br /> have not developed economically, investment levels but still ensures the effectiveness in terms<br /> of use and maintenance... This paper presents the scope of application, the functionality of the<br /> platform that is reinforced with the Neoweb system. The paper also compares structures,<br /> economic and environmental efficiency in road construction and dam construction between<br /> conventional structures and structures using Neoweb technology.<br /> Keywords: Neoweb, net enclosure, Neoweb compartment, honeycomb grid, Neoweb<br /> compartment.<br /> <br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC, Số 26, tháng 1/2018 97<br />  1. ĐẶT VẤN ĐỀ miền núi nước ta, mặt khác giảm thời gian<br /> Đối với nước ta, công tác thiết kế và thi công là giảm giá thành xây dựng, đó là<br /> xử lý móng chưa phát triển, gặp nhiều khó một lợi thế không hề nhỏ.<br /> khăn do điều kiện kinh tế xã hội, địa hình<br /> núi đồi và thời tiết thất thường. Vậy 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU<br /> chuyển giao công nghệ là một bước đi phù 2.1. Khái niệm và phạm vi áp dụng<br /> hợp và khả thi với chúng ta hiện nay. hệ thống Neoweb<br /> Kết cấu ô ngăn hình mạng Neoweb Neoweb là một hệ thống gia cố nền<br /> tạo thành cốt trong vật liệu bảo vệ bề mặt đất có cấu tạo mạng lưới dạng tổ ong,<br /> đồng thời là ván khuôn trong quá trình thi giữa các vách ngăn được đục lỗ và tạo<br /> công. Vật liệu chèn lấp rất phong phú từ nhám để tạo khả năng thoát nước. Các<br /> đất trồng tự nhiên để trồng cỏ, đá dăm, mạng lưới ngăn hình tổ ong làm tăng diện<br /> cuội sỏi cho đến bê tông. Tùy theo yêu cầu tích phân bố tải trọng lên gấp 4 lần, tăng<br /> thiết kế khác nhau mà lựa chọn loại góc ma sát trong của đất trong các khối tổ<br /> Neoweb nào cho phù hợp cả về mặt kỹ ong và tăng cường độ chịu tải của đất<br /> thuật và kinh tế. Không những thế, thi yếu, tạo ra một lớp đệm 3 chiều có cường<br /> công công nghệ Neoweb còn rất đơn giản, độ chịu uốn và độ cứng cao. Nó có tác<br /> rút ngắn thời gian, thích hợp với điều kiện dụng làm giảm tối đa độ lún thẳng đứng<br /> khí hậu mưa nắng thất thường như các tỉnh trên nền đất yếu<br /> .<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Ô ngăn Neoweb<br /> <br /> <br /> Hệ thống Neoweb là công nghệ phân một cách đồng bộ. Hợp chất này bao gồm độ<br /> tách, ổn định gia cố nền được nghiên cứu và bền sức kháng mỏi HDPE với sự ổn định<br /> phát triển tại ISRAEL. Neoweb được tạo ra hình dáng kích thước và sức kháng cắt từ<br /> từ một hỗn hợp gồm nhiều Polimer sắp xếp biến của Polimer PET.<br /> <br /> <br /> 98 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG<br />  Hình 2. Áp dụng giải pháp Neoweb<br /> <br /> <br /> Hợp chất này không bị thoái hoá, Hệ thống Neoweb đã được áp dụng<br /> chịu được hoá chất, lửa, nước do đó có độ trình giao thông và thủy lợi trên rất nhiều các<br /> giãn nở vì nhiệt thấp, không mất đi các đặc quốc gia như làm móng, đường cho xe hạng<br /> tính kỹ thuật dưới chu kỳ biến thiên giữa nặng ở sa mạc Siberia, đường dẫn cho thiết bị<br /> nhiêt độ rất thấp và nhiệt độ cao từ -70oC khoan ở sa mạc Sahara, đường dẫn trong rừng<br /> đến +90oC. Độ bền trong môi trường tự Amazon trên nền đất sét bão hòa, đường sắt ở<br /> nhiên đạt 50 năm trong điều kiện khắc Ba Lan, hệ thống bảo vệ kênh và tường chắn ở<br /> nghiệt nhất. Các thanh neo được ghim vào Hawall…<br /> nền nhằm neo giữ hệ thống với lớp vải Địa<br /> 2.2. Sự làm việc của hệ thống gia cố ô<br /> kỹ thuật và nền đất. Ngăn cách đất giữ và<br /> ngăn hình mạng Neoweb<br /> bảo vệ các vật liệu chèn lấp bê trong theo<br /> ba phương, tạo ra cường độ chịu kéo cao Trường hợp khi không bố trí hệ<br /> trong từng phương. Kết cấu ô ngăn hình thống Neoweb, dưới tác dụng của tải trọng<br /> mạng và tổng hợp polymer đồng bộ của nó khi đạt đến trạng thái giới hạn vật liệu nền<br /> tạo ra nền ra cố vững chắc mong muốn. Vật đất, hoặc các lớp vật liệu kém dính bị phá<br /> liệu chèn lấp phong phú từ đất trồng, đá hoại do cắt trượt, đẩy trồi, dẫn đến mất<br /> dăm, sỏi cuội đến bê tông [1]. sức chịu tải.<br /> <br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC, Số 26, tháng 1/2018 99<br />  Hình 3. Sức chịu tải của nền không gia cố và nền được gia cố hệ thống Neoweb[4]<br /> <br /> Khi vật liệu nền đất hoặc móng áo tác dụng lên thành các ô ngăn, phân bố ứng<br /> đường được tăng cường bằng hệ thống suất rộng hơn sang các ô liền kề, kết quả làm<br /> Neoweb, tải trọng thẳng đứng truyền trên lớp giảm ứng suất trong các vật liệu chèn lấp<br /> vật liệu chèn lấp trong hệ thống Neoweb đảm bảo cho các vật liệu chèn lấp không bị<br /> chuyển hóa một phần thành ứng suất ngang phá hoại, tăng sức chịu tải và giảm độ lún.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4. Sức kháng xung quanh ô ngăn [4]<br /> <br /> <br /> Việc tăng cường kết cấu ô ngăn hình<br /> mạng Neoweb còn làm hạn chế sự nở hông<br /> của vật liệu do sức kháng xung quanh ô<br /> ngăn. Hệ thống Neoweb giúp thoát nước<br /> ngang tốt, thoát nước ngang tốt đồng thời<br /> thoát nước nhanh bề mặt đối với mặt<br /> đường không phủ bề mặt. Đất bên trong Hình 5. Sức kháng bị động của các ô xung<br /> các ô lân cận cũng tạo ra sức kháng bị quanh [4]<br /> động chống lại tác dụng của tải trọng<br /> truyền xuống. Ứng suất ngang tác dụng Toàn bộ khối đất được kìm hãm và<br /> vào thành ô ngăn đã được đục lỗ và tạo chắn giữ trong một kết cấu có cường độ<br /> nhám sẽ sinh ra sức kháng ma sát tiếp xúc chịu kéo cao tạo ra một lớp có sức kháng<br /> giữa thành ô ngăn và vật liệu chèn lấp. mômen uốn tăng lên. Sức kháng kết cấu<br /> Sức kháng này sẽ làm giảm ứng suất thẳng này cũng làm tăng khả năng phục hồi tốt<br /> đứng truyền xuống đất nền. hơn, đặc biệt dưới các tải trọng tập trung.<br /> <br /> <br /> 100 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG<br /> Hình 6. Tác dụng của ô ngăn dưới tải trọng Han (2007) đã nghiên cứu thực<br /> lặp [4] nghiệm ô ngăn hình mạng chịu tải trọng<br /> đứng để đánh giá sự tăng sức chịu tải và<br /> mô đun đàn hồi tương đương của lớp đất<br /> nền được gia cố [3]. Chiều cao của ô ngăn<br /> là 50 mm, kích thước hai chiều dài và rộng<br /> tương ứng là 250mm và 210mm. Chiều<br /> dày của ô ngăn là 1,78mm. Dựa trên kết<br /> quả thí nghiệm thì cường độ chịu kéo<br /> trung bình là 9,3kN/m, độ cứng là<br /> 2.3. Nghiên cứu thực nghiệm 250KN/m tương ứng với biến dạng 2%.<br /> NeowebTM chịu tải trọng đứng Hộp thí nghiệm như trên hình 7. Kết quả<br /> Hình 7. Hộp thí nghiệm (Han, 2007)[3] thí nghiệm cho thấy, với mức chuyển vị<br /> 1,25mm, sức chịu tải và độ cứng của đất<br /> nền tăng lên 65%.<br /> 2.4. Áp dụng phƣơng pháp gia cố<br /> nền đất bằng công nghệ ô ngăn hình mạng<br /> Neoweb<br /> 2.4.1. So sánh kết cấu áo đường mềm<br /> thông thường với áo đường sử dụng công<br /> nghệ Neoweb<br /> Hình 8. Sử dụng công nghệ Neoweb giảm chiều dày kết cấu áo đường [2].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC, Số 26, tháng 1/2018 101<br />  Với một cường độ là tương đương giảm đi 14cm đồng nghĩa với việc nhân<br /> thì kết cấu áo đường có gia cố bằng hệ công, máy móc phục vụ cho việc đào và<br /> thống Neoweb có chiều dày giảm. Trên vận chuyển đất đem đổ sẽ giảm một<br /> hình 8 nếu sử dụng kết cấu gia cố bằng hệ lượng đáng kể. Dẫn đến chi phí xây dựng<br /> thống Neoweb cấp phố đá dăm loại 2 sẽ giảm.<br /> <br /> Hình 9. Công nghệ Neoweb thay thế lớp móng đá dăm gia cố xi măng [2].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Không những thế, hệ thống Neoweb có tạp và mất nhiều thời gian và không gây hiện<br /> thể dùng để thay thế lớp móng đá dăm gia cố tượng nứt truyền như lớp móng đá dăm gia<br /> xi măng. Tránh việc sử dụng móng đá dăm cố. Từ đó giảm được chiều dày tối thiểu của<br /> gia cố xi măng có công nghệ thi công phức lớp bê tông nhựa.<br /> 2.4.2. So sánh về tính hiệu quả kinh tế<br /> Ví dụ 1<br /> Bảng 1. Thông số thiết kế đường[1]<br /> <br /> Lề đường Số làn Bề rộng đường Diện tích đường<br /> <br /> Ngoài-3m, Trong-1.5m(x2) 2 làn 12.00m(x2) 2,400,000 m2<br /> <br /> Số liệu giao thông và địa chất Có những hạn chế<br /> <br /> CBR đất nền đường - 3% Thiếu cấp phối có chất lượng cao<br /> <br /> Giao thông - xe nặng, W18=55.1x106 Chi phí bê tông nhựa cao<br /> <br /> - Giải pháp thiết kế thông thường và giải pháp gia cố Neoweb<br /> <br /> <br /> 102 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG<br />  Hình 10. So sánh lớp móng gia cố và không gia cố Neoweb<br /> KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG THÔNG THƯỜNG KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG GIA CỐ NEOWEB<br /> Tổng chiều dày KCAD = 97 cm Tổng chiều dày KCAD = 56 cm<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Bảng 2. Tổng hợp các yếu tố hiệu quả kinh tế giữa 2 giải pháp [1]<br /> <br /> Khối lƣợng Phần trăm Chi phí giảm<br /> Thông số<br /> giảm (m3) giảm (%) (US $)<br /> <br /> Khối lượng đào nền 984,000 75% 3,837,600<br /> <br /> Cấp phối đá dăm móng dưới 1,320,000 100% 34,056,000<br /> <br /> Lớp bê tông nhựa phủ bề mặt 144,000 27% 17,010,240<br /> <br /> Công tác (đắp/đào) 1,968,000 46% 3,837,600<br /> <br /> Xe tải 16m3 cho công tác (đắp/đào) 123,000 46% 34,056,000<br /> <br /> Giảm thời gian thi công 1,968,000 42% -<br /> <br /> Giảm chi phí xây dựng ban đầu - 20% 23,010,240<br /> <br /> <br /> Tính toán và so sánh giữa giải pháp máy móc phục vụ cho công tác đó giảm<br /> thiết kế áo đường thông thường và giải đến 46%. Tốc độ thi công vì thế mà<br /> pháp gia cố Neoweb thì tổng chiều dày được đẩy mạnh giúp sớm hoàn thiện công<br /> giảm đi gần một nửa dẫn đến khối lượng trình tránh được các rủi ro trong quá trình<br /> đào nền giảm 75%, công tác đào đắp và thi công.<br /> <br /> <br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC, Số 26, tháng 1/2018 103<br />  Bảng 3. Hiệu quả về mặt môi trường<br /> <br /> <br /> Giảm công Khoảng cách vận Số các xe tải Tổng quãng đƣờng Nhiệt liệu -<br /> tác (đắp/đào) chuyển km 3<br /> (16m /xe) vận chuyển 2.44km/l<br /> <br /> 1,968,000 m2 50km (trung bình) 123.00 xe 6,150,000 km 15,006,000<br /> <br /> Ví dụ 2<br /> - Thông số thiết kế yêu cầu<br /> Thiết kế giải pháp gia cố mái thượng lưu đập với độ dốc mái H:V=3:1. Yêu cầu chống<br /> nước thấm quá ở phần dưới mực nước thiết kế. Đảm bảo mái dốc ổn định. [4]<br /> - Giải pháp thiết kế thông thường và áp dụng Neoweb<br /> <br /> Hình 11. Giải pháp thiết kế [4]<br /> <br /> Giải pháp thông thường (BTCT) Giải pháp Neoweb<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Bảng 4. Tổng hợp hiệu quả kinh tế giữa giải pháp thông thường và áp dụng Neoweb<br /> (Tổng cộng chi phí trực tiếp cho 1m2 mái đập) [4]<br /> <br /> <br /> Giải pháp Giải pháp có<br /> Ký<br /> STT Chi phí Cách tính thông thƣờng Neoweb<br /> hiệu<br /> (VND) (VND)<br /> <br /> <br /> I Chi phí trực tiếp T (VL+NC+M+TT) 425,532 407,552<br /> <br /> 1 Chi phí vật liệu VL (DG + CL + VL) 219,309 363,691<br /> <br /> 2 Chi phí nhân công NC NCx1,2026x1,2 196,649 36,105<br /> <br /> 3 Chi phí máy thi công M MTC x 1,08 3,285 1,734<br /> <br /> <br /> 104 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG<br />  4 Chi phí khác TT (VL+NC+M)x1,5% 6,289 6,023<br /> <br /> II Chi phí chung C NC x55% 108,157 19,858<br /> Thu nhập chịu thuế<br /> III TL (T + C) x 5,5% 29,353 23,508<br /> tính trước<br /> <br /> Chi phí xây dựng<br /> IV G T + C + TL 563,042 450,918<br /> trước thế<br /> <br /> <br /> Khi sử dụng công nghệ Neoweb đã tận tải của đất nền. Các ví dụ trong bài báo là<br /> dụng các loại vật liệu địa phương, vật liệu tại những minh chứng cụ thể làm sáng tỏ việc áp<br /> chỗ, giúp giảm thiểu công vận chuyển vật dụng hệ thống Neoweb sẽ làm giảm chiều dày<br /> liệu đến chân công trình, nhân công lắp đặt, kết cấu áo đường một cách đáng kể và có thể<br /> máy thi công đơn giản góp phần làm giảm thay thế lớp móng đá dăm gia cố xi măng có<br /> giá thành xây dựng công trình đến 25% và công nghệ thi công phức tạp. Công nghệ này<br /> gần 50% thời gian thi công. mang lại tính hiệu quả về mặt kinh tế, chi phí<br /> Tính hữu dụng của công nghệ này còn thể xây dựng được giảm từ 20†25%, thời gian thi<br /> hiện ở chỗ thích hợp cao với địa hình miền núi, công giảm đến 50% và hiệu quả về mặt môi<br /> nơi có nhiều đồi, vách cao, công trình giao thông trường hơn so với phương pháp thông thường.<br /> đồi núi, công trình thủy lợi phức tạp về địa hình, Hơn nữa công nghệ này lại dễ dàng trong thiết<br /> mái dốc taluy, độ dốc cao và phức tạp. kế và thi công, nguồn vật liệu, nhân công có thể<br /> lấy tại địa phương. Đối với nước ta, đây là công<br /> 3. KẾT LUẬN nghệ mới chưa được thi công rộng rãi, chưa có<br /> Trong bài viết, tác giả đã trình bày phạm kiểm nghiệm thực tế trong quá trình sử dụng.<br /> vi áp dụng, những ưu điểm, kết quả nghiên cứu Nên cần có các nghiên cứu cụ thể, các công<br /> thực nghiệm của công nghệ Neoweb. Các ô trình thi công thí điểm để có cái nhìn tổng quan<br /> ngăn này có tác dụng hạn chế sự nở ngang của hơn. Từ đó sớm áp dụng rộng rãi công nghệ<br /> đất nền dưới tác dụng của tải trọng đứng. Do Neoweb vào trong các công trình giao thông và<br /> đó hệ thống này làm tăng độ cứng và sức chịu thủy lợi để đem lại hiệu quả về kinh tế xã hội.<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> 1. Đặng Minh Tân, Trương Đăng Toàn (2008), Giới thiệu công nghệ mới gia cố nền đất - Hệ<br /> thống ô ngăn hình mạng Neoweb (Áp dụng trong các công trình giao thông và thủy lợi), JIVC<br /> join stock campany, Việt Nam.<br /> 2. Emersleben, A. and Meyer, M. (2008), Bearing Capacity Improvement of Asphalt Paved Road<br /> Constructions due to the use of Geocells-Falling Weight Deflectometer and Vertical Stress<br /> Measurements. Proceeding of the 4th Asian Regional Conference on Geosynthetics.<br /> 3. Han, J., Yang, X., Leshchinsky, D., and Parsons R. L. (2007), Behavior of Geocell-Reinforced<br /> Sand under a Vertical Load. Geosynthetics Committee.<br /> 4. Kief, O. (2007), PRS Neoloy® Geocell Technology for Neoweb® Cellular Confinement<br /> Systems, PRS Mediterranean Ltd, Israel.<br /> <br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC, Số 26, tháng 1/2018 105<br />