Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
262
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
ĐA TIÊU CHÍ TRONG BÀI TOÁN LỰA CHỌN
GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU
Đỗ Phương Hà, Trương Hồng Sơn
Trường Đại học Thủy lợi
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Đất nền của các khu vực đồng bằng châu
thổ nói chung, của các khu vực đồng bằng
ven biển, khu vực xung quanh cửa sông và
bờ biển ở nước ta thường có hàm lượng lớn
các loại đất sét mềm bão hòa, các loại than
bùn, bùn cát hoặc bùn sét các trầm tích bị
mùn hóa. Đất nền loại này là đất nền loại yếu
và do đó không thể sử dụng trực tiếp để làm
nền công trình. Việc xử lý nền đất yếu để
đảm bảo ổn định cho các tuyến đê ở khu vực
cửa sông, ven biển là một chủ đề bức thiết.
Trên thế giới, đã rất nhiều nghiên cứu được
thực hiện về các giải pháp công nghệ xử lý
nền đất yếu. Các biện pháp xử lý nền đất yếu
có thể được phân nhóm theo công nghệ xử lý
và được chia thành các nhóm A, B, C, D, E, F.
Trong đó: A là nhóm các biện pháp xử lý nền
bằng công nghệ đầm nén, tại chỗ với nền đất
dính; B là nhóm các biện pháp xử lý nền bằng
công nghệ gia tải trước; C là nhóm các biện
pháp xử lý nền sử dụng công nghệ phun trộn
phụ gia dạng vữa xi măng; D là nhóm các
biện pháp xử lý nền sử các công nghệ cải tạo
cơ học; E là nhóm các biện pháp xử lý nền sử
dụng công nghệ nhiệt; F là nhóm các biện
pháp xử lý nền bằng các công nghệ gia cố nền
đất. Lấy ví dụ phương pháp phun trộn vữa xi
măng (trộn sâu), trộn phụ gia sử dụng thiết bị
điểm thấm thuộc nhóm C, phương pháp thay
thế đất nền, thay thế một phần đất nền yếu, sử
dụng chất nổ để loại bổ đất yếu thuộc nhóm D.
Gia cố đất nền bằng phương pháp làm nóng,
làm lạnh thuộc nhóm E, gia cố đất nền bằng
vải địa kỹ thuật, hoặc sử dụng các dạng cọc
neo, cọc khoan nhồi thuộc nhóm F.
Cùng với sự phát triển của khoa học, công
nghệ, các giải pháp trong từng nhóm giải pháp
cũng liên tục được đổi mới, cập nhật và trở
nên phong phú đa dạng. Trong thực tế sản
xuất, đa phần các nghiên cứu tập trung vào
nghiên cứu phát triển các giải pháp xử lý nền
đất yếu. Tuy nhiên, các nghiên cứu về việc so
sánh và phân tích định lượng ưu nhược điểm
của từng loại hình giải pháp để từ đó đưa ra
lựa chọn loại hình giải pháp xử lý nền cho các
dự án xây dựng đê ở vùng đồng bằng ven
biển, trên cơ sở chưa được chú ý. Việc có
ngày càng nhiều các phương án chọn nhưng
thiếu các đánh giá phân tích định lượng để tìm
ra loại hình giải pháp tốt gây khó khăn cho các
đơn vị quản lý trong việc phê duyệt lựa chọn,
thẩm định phương án chọn. Nghiên cứu này
tìm hiểu, giới thiệu và trình bày phương pháp
phân tích đánh giá đa tiêu chí và phương
hướng áp dụng lý thuyết này trong các bài
toán lựa chọn giải pháp nói chung và bài toán
chọn giải pháp xử lý nền đất yếu nói riêng.
2. LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH ĐA TIÊU CHÍ
Mô hình phân tích đa tiêu chí, tên tiếng
anh là Multiple-criteria decision making, viết
tắt là MCDM là mô hình lý thuyết hiệu quả
có thể được áp dụng để giải quyết các vấn đề
lựa chọn phức tạp bao gồm nhiều tiêu chuẩn
(định tính và định lượng) của nhiều phương
án khác nhau.
Khi tồn tại nhiều hơn hai phương án chọn,
cần phải đưa ra quyết định và chọn phương án
tốt nhất dựa trên các tiêu chí được đưa ra. Các
tiêu chuẩn định tính thường có đặc điểm mơ
hồ, khó phân định chuẩn xác, gây khó khăn
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
263
cho việc tổng hợp kết quả đánh giá theo các
tiêu chuẩn và việc đưa ra quyết định. Phương
pháp MCDM về bản chất là các mô hình lý
thuyết được xây dựng và phát triển trên cơ sở
lý thuyết toán học nhằm lượng hóa các tiêu
chí được đưa ra, tính toán điểm số của các đối
tượng cân nhắc theo mức độ quan trọng của
mỗi tiêu chí và giúp đưa ra lựa chọn tốt nhất.
Việc đánh giá lựa chọn phương pháp xử lý
nền đất yếu phù hợp cũng gặp những vấn đề
như mô tả. Trong đó hơn 20 phương pháp xử
lý nền khác nhau có thể được cân nhắc xử lý.
Mỗi một phương án lại có những tiêu chí lựa
chọn, điều kiện và khả năng khác nhau.
Trong bối cảnh này, mô hình MCDM có thể
là một công cụ khả thi để giúp đánh giá,
lượng hóa các công nghệ xử lý nền và giúp
nhà kỹ thuật, chủ đầu tư cũng như nhà quản
lý có cơ sở khoa học để đưa ra những lựa
chọn công nghệ xử lý nền phù hợp nhất. Một
số phương pháp được sử dụng phổ biến hiện
nay như SAW, TOPSIS. Mô hình MCDM đã
được áp dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm
cả kỹ thuật xây dựng, cơ học đất. Tuy nhiên
ở nước ta, việc phân tích phát triển và sử
dụng phương pháp MCDM trong việc đưa ra
quyết định phương án xử lý nền đất yếu chưa
được thực hiện. Theo cơ sở dữ liệu học thuật
Web of Science Core Collection của Thomson
Reuters các nghiên cứu ứng dụng MCDM có
2.494 bài nghiên cứu, trong đó chiếm 5,57%
liên quan đến kỹ thuật dân dụng khoảng 114
nghiên cứu. Bên trong bao gồm nhiều lĩnh
vực khác nhau: Công nghệ xây dựng, vận
chuyển, quản lý tài nguyên nước, các dự án
công nghiệp, lựa chọn công nghệ.
3. MÔ HÌNH MCDM CƠ BẢN ĐƠN LỚP
Hình 1 trình bày quy trình cơ bản thông
thường được áp dụng để đánh giá, so sánh
phương án xử lý nền đất yếu trên cơ sở các
tiêu chí khác nhau để từ đó lựa chọn được một
(bộ) các giải pháp tốt nhất. Trường hợp áp
dụng là lựa chọn phương pháp xử lý nền đất
yếu để xây dựng đê biển ở khu vực đồng bằng
ven biển bắc bộ. Theo sơ đồ cấu trúc quy trình
sử dụng phương pháp phân tích định lượng đa
tiêu chí, việc xây dựng mô hình tính toán phân
tích đa tiêu chí phục vụ lựa chọn giải pháp xử
lý nền đất yếu cho các dự án đê biển ở khu
vực đồng bằng ven biển bắc bộ, giống như khi
phân tích so sánh để lựa chọn giải pháp tối ưu
cho một vấn đề bao gồm các bước bao như
sau: (1) Xác định nhiệm vụ của giải pháp, tức
là kiểm tra vị trí & rà soát mục đích khu vực
dự án xây dựng; (2) Xác định các tiêu chí để
đánh giá so sánh; (3) Thiết lập ma trận tiêu chí
đánh giá cho từng phương án; (4) Sử dụng các
hệ phương trình của một mô hình phân tích đa
tiêu chí để tính toán chỉ số hiệu quả của từng
phương án từ đó thiết lập ma trận hạng của
các phương án; (5) Lựa chọn phương án/bộ
phương án tối ưu trên cơ sở ma trận hạng của
các phương án.
Hình 1. Mô hình cấu trúc áp dụng
phương pháp phân tích đa tiêu chí
một lớp MCDM-01 để phân tích
lựa chọn phương án xử lý nền đất yếu
Trên cơ sở nghiên cứu (1) tổng quan tìm
hiểu về khái niệm nền đất yếu; (2) tổng quan
về các công nghệ xử lý nền đất yếu; (3) phân
tích lựa chọn qui trình xử lý nền đất yếu; (4)
tổng hợp, liệt kê, mô tả nguyên lý, nêu đặc
điểm ứng dụng và ưu nhược điểm của các
phương pháp xử lý nền; (5) phân tích đặc
điểm của các dự án đê, phân tích mục đích xử
lý nền áp dụng cho đặc điểm công trình đê
đắp vùng cửa sông ven biển vùng Đồng bằng
Bắc Bộ, ở vùng đồng bằng ven biển Bắc Bộ;
và (6) xem xét, phân tích và đánh giá đảm bảo
tính độc lập giữa các tiêu chí. Các tiêu chí
quan trọng cần cân nhắc khi xem xét lựa chọn
giải pháp nền đất yếu ở các dự án đê ven biển
được liệt kê gồm có: (a) nhóm tiêu chí về đất
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
264
nền; (b) nhóm tiêu chí về khả năng cải thiện
nền đất yếu, trong đó có tiêu chí về khả năng
khống chế lún, tiêu chí về khả năng cải thiện
cường độ nền, tiêu chí về khả năng khống chế
biến dạng của đất nền; (c) tiêu chí về quy mô
hiệu quả của công nghệ xử lý; (d) tiêu chí thi
công; (e) tiêu chí môi trường; và (f) tiêu chí về
Kinh tế. Căn cứ từ các phân tích trên, các tiêu
chí để so sánh lựa chọn phương pháp xử lý
nền đất yếu được lập thành ma trận trọng số,
là cơ sở để đánh giá và lựa chọn phương án xử
lý sẽ được đề xuất. Ma trận trọng số tiêu chí
đánh giá là ma trận thể hiện mức độ ảnh
hưởng của các tiêu chí. Để thiết lập ma trận
trọng số tiêu chí cần thu thập ý kiến của các
chuyên gia trong lĩnh vực. Trên cơ sở ý kiến
của các chuyên gia về mức độ quan trọng từ
đó xác định thứ tự ưu tiên của các tiêu chí, sau
đó tiến hành lượng hóa và chuyển hóa về ma
trận trọng số tiêu chí. Nguyên tắc này nên áp
dụng cho tất cả các tiêu chí để đảm bảo tính
khách quan của việc xây dựng mô hình. Kết
quả thiết lập ma trận trọng số các tiêu chí đánh
giá phương án xử lý nền đất yếu cho khu vực
đê quai lấn biển được thiết lập. Mô hình cấu
trúc áp dụng phương pháp phân tích đa tiêu
chí MCDM-01 là quy trình trong đó chỉ có
một lớp tiêu chí duy nhất được sử dụng. Do
đó, MCDM-01 có thể được gọi là mô hình cấu
trúc cơ bản đơn lớp. Ưu điểm lớn nhất của mô
hình cấu trúc này là đơn giản. Theo đó, sau
khi xác định được đặc điểm, yêu cầu về mặt vị
trí và chức năng của công trình, dự án thực
hiện, các tiêu chí được xây dựng và áp dụng
với bộ các phương pháp và thông qua các mô
hình toán để tính toán chỉ số hiệu quả, sắp xếp
theo thứ tự và chọn ra các phương pháp có chỉ
số hiệu quả cao nhất. Tuy nhiên nhược điểm
chính của cấu trúc này nằm ở việc gộp chung
tiêu chí về loại đất nền, vốn nằm trong bài
toán đầu vào, phụ thuộc vào vị trí của dự án
với các nhóm các tiêu chí còn lại. MCDM-01
sử dụng duy nhất một lớp tiêu chí thông qua
việc gộp chung cả yếu tố đầu vào với các
nhóm tiêu chí khác để so sánh và khiến khối
lượng tính toán của quy trình này tăng lên và
kết quả tính toán của mô hình khó giải thích.
Hình 2. Kết quả sử dụng cấu trúc MCDM-01
để so sánh các phương án theo mô hình đa tiêu
chí SAW, trong trường hợp xử lý nền đất yếu ở
vùng cửa sông, không ngập, căn cứ vào ma
trận chỉ số hiệu quả của các phương pháp
4. KẾT LUẬN
Đất nền khu vực cửa sông, ven biển
thường là đất nền yếu và cần tiến hành xử lý
để có thể làm nền công trình đê đắp. Sự phát
triển của khoa học xây dựng giúp cải tiến và
phát triển ứng dụng nhiều loại hình công
nghệ xử lý nền đất yếu trên thế giới và trong
nước. Việc lượng hóa so sánh giữa các
phương pháp thường mang tính chất định
tính và trở nên khó khăn hơn với sự xuất hiện
của các phương pháp mới, và các tiêu chí
đánh giá mới trong xu hướng phát triển của
ngành. Nghiên cứu này tìm hiểu, giới thiệu
phương pháp phân tích đánh giá đa tiêu chí
MCA. Phương hướng áp dụng lý thuyết
MCA trong việc lựa chọn giải pháp tối ưu để
xử lý nền đất yếu khu vực cửa sông, ven biển
cũng được trình bày.
5. LỜI CẢM ƠN
Nghiên cứu này được tài trợ bởi đề tài
ĐTĐL.CN-51/23-QD427, Bộ Khoa học và Công
nghệ Việt Nam (MOST).
6. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Edmundas Kazimieras ZAVADSKAS (2015),
Multi-Criteria Decision Making in Civil
Engineering, Part II - Applications, ISSN
2029-882X/eISSN 2029-8838, pp 151-167.
[2] Irik Z.Mukhametzyanov (2018). Guide for
Multi-Criteria Decision Making (MCDM).