Trong lĩnh vực Địa kỹ thuật Môi trường, việc khảo sát nền đất đóng vai trò cực kỳ quan trọng, là bước nền tảng quyết định sự ổn định và an toàn cho các công trình như bãi chôn lấp, hồ chứa chất thải, hoặc ao hồ lót bạt HDPE. Một trong những phương pháp khảo sát địa chất phổ biến và hiệu quả được quy định bởi tiêu chuẩn Việt Nam là thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT), với các yêu cầu kỹ thuật được chi tiết trong TCVN 9351:2012. Việc hiểu rõ và áp dụng đúng tiêu chuẩn này không chỉ giúp đánh giá chính xác đặc tính cơ lý của đất mà còn là cơ sở để lựa chọn giải pháp chống thấm phù hợp, đảm bảo tuổi thọ và hiệu quả của các dự án môi trường.
Tầm quan trọng của TCVN 9351:2012 trong Địa kỹ thuật Môi trường và các ứng dụng màng chống thấm HDPE
TCVN 9351:2012 là tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định sức kháng xuyên của đất tại đáy hố khoan bằng cách đóng búa tiêu chuẩn và lấy mẫu phá hủy để làm các thí nghiệm phân loại. Tiêu chuẩn này được áp dụng rộng rãi trong khảo sát địa chất công trình, cung cấp các thông số quan trọng về cường độ và biến dạng của đất, đặc biệt là đất rời.
Trong bối cảnh Địa kỹ thuật Môi trường, việc nắm vững TCVN 9351:2012 là điều kiện tiên quyết. Các công trình như bãi chôn lấp rác, hồ chứa nước thải công nghiệp, hay hệ thống xử lý chất thải nguy hại đều yêu cầu nền móng phải cực kỳ ổn định và có khả năng chịu tải tốt. Dữ liệu từ thí nghiệm SPT giúp các kỹ sư đánh giá chính xác sức chịu tải, độ lún dự kiến và nguy cơ trượt của nền đất, từ đó thiết kế giải pháp nền móng và hệ thống chống thấm, điển hình là việc sử dụng màng chống thấm HDPE. Một nền đất được khảo sát kỹ lưỡng theo TCVN 9351:2012 sẽ đảm bảo hiệu quả cho việc thi công và vận hành màng HDPE, tránh các sự cố như thủng bạt do lún không đều hoặc sạt lở.
Các thiết bị cần thiết cho thí nghiệm SPT theo TCVN 9351:2012
Để tiến hành thí nghiệm SPT theo đúng quy định của TCVN 9351:2012, cần có một bộ thiết bị chuyên dụng và chính xác, bao gồm:
Thiết bị khoan tạo lỗ
Là máy khoan và các dụng cụ kèm theo dùng để tạo lỗ khoan thí nghiệm. Yêu cầu kỹ thuật bao gồm đường kính hố khoan đạt từ 55 mm đến 163 mm, thành hố khoan phải ổn định và hạn chế tối đa sự phá hoại tính nguyên trạng của đất dưới đáy. Các phương pháp khoan phổ biến gồm khoan guồng xoắn hoặc khoan xoay với nước rửa bằng nước/dung dịch sét. Ống chống vách thường được sử dụng để tránh sập thành hố khoan.
Đầu xuyên (ống mẫu)
Đây là một ống thép có tổng chiều dài lên đến 810 mm, được cấu tạo từ ba phần: phần mũi, phần thân và phần đầu nối, liên kết với nhau bằng ren.
Sơ đồ cấu tạo chi tiết đầu xuyên của thiết bị thí nghiệm SPT theo TCVN 9351:2012 dùng để lấy mẫu đấtQuy cách cụ thể của đầu xuyên như sau:
- Đường kính ngoài: (51,0 ± 1,5) mm
- Đường kính trong: (38,0 ± 1,5) mm
Bộ búa đóng
Thiết bị này dùng để tạo ra năng lượng đóng mũi xuyên vào đất. Bộ búa bao gồm quả búa, bộ gắp búa và cần dẫn hướng.
Minh họa bộ búa đóng tiêu chuẩn của thiết bị thí nghiệm SPT quy định trong TCVN 9351:2012
- Quả búa: Hình trụ tròn xoay, làm bằng thép, có lỗ chính tâm để rơi trượt tự do theo thanh dẫn hướng. Cấu tạo búa phải phù hợp với bộ gắp nhả, đảm bảo dễ dàng gắp và nhả rơi tự do từ độ cao cần thiết.
- Trọng lượng búa: (63,5 ± 1,0) kg
- Độ cao rơi tự do: (76,0 ± 2,5) cm
Ngoài ra, các dụng cụ phụ trợ khác cũng rất cần thiết như hộp mẫu, thước, phấn, túi nylon, biểu ghi, và dụng cụ đo mực nước ngầm.
Quy trình thực hiện thí nghiệm SPT theo TCVN 9351:2012 hiệu quả cho dự án môi trường
Thí nghiệm SPT theo TCVN 9351:2012 được thực hiện qua các bước chính sau đây, đảm bảo thu thập dữ liệu chính xác cho các dự án Địa kỹ thuật Môi trường:
Khoan tạo lỗ và làm sạch đáy hố khoan
Bước đầu tiên là khoan tạo lỗ đến độ sâu cần thí nghiệm, sau đó làm sạch đáy hố khoan để đảm bảo mũi xuyên tiếp xúc với đất nguyên trạng. Hố khoan phải đúng vị trí, thẳng đứng, và thành hố phải ổn định.
Tiến hành thí nghiệm
Thí nghiệm bắt đầu khi mũi xuyên đã đạt tới đáy hố khoan mà không gặp trở ngại do sập thành. Sau khi hoàn thành đóng búa tại một độ sâu, đầu xuyên được tháo ra khỏi cần khoan, rửa sạch và tháo rời. Đất chứa trong phần thân đầu xuyên được quan sát, mô tả chi tiết về màu sắc, độ ẩm, độ chặt, thành phần hạt, kiến trúc, cấu tạo, và các dị vật. Mẫu đất đại diện được chọn, bảo quản cẩn thận trong túi nylon không thấm nước, hơi và khí, có nhãn ghi rõ thông tin cần thiết. Các mẫu này sẽ được vận chuyển về phòng thí nghiệm để xác định các chỉ tiêu vật lý như độ ẩm, khối lượng thể tích hạt, thành phần hạt và các độ ẩm giới hạn. Dữ liệu này cực kỳ quan trọng để đánh giá độ bền của nền đất, yếu tố then chốt cho việc lắp đặt màng chống thấm HDPE và đảm bảo sự vững chắc của kết cấu công trình.
Quan sát và mô tả tại hiện trường
Các công việc trên được lặp lại tại các độ sâu tiếp theo, thường là mỗi 1 m đến 3 m độ sâu, tùy thuộc vào mục đích khảo sát và độ phức tạp của địa tầng. Việc ghi chép chi tiết các thông số trong quá trình này là vô cùng quan trọng để có cái nhìn tổng thể về đặc điểm địa chất dưới lòng đất.
Hình ảnh hiện trường thí nghiệm SPT theo TCVN 9351:2012 để khảo sát nền đất cho các dự án địa kỹ thuật môi trường
Kết luận
Việc tuân thủ TCVN 9351:2012 trong thí nghiệm SPT là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng khảo sát địa chất, từ đó đưa ra các quyết định thiết kế và thi công chính xác cho các dự án Địa kỹ thuật Môi trường. Với vai trò quan trọng trong việc đánh giá nền đất cho các công trình sử dụng màng chống thấm HDPE, bạt lót ao hồ, bãi chôn lấp, và các hệ thống xử lý chất thải, việc áp dụng đúng tiêu chuẩn này không chỉ nâng cao hiệu quả mà còn khẳng định sự uy tín và chuyên nghiệp. Nền đất vững chắc là khởi đầu cho một công trình môi trường bền vững, nơi những lớp màng HDPE được hàn nối bằng máy hàn nhựa chuyên dụng có thể phát huy tối đa khả năng chống thấm, góp phần bảo vệ môi trường một cách toàn diện.
Tài liệu tham khảo
- Thư viện Pháp Luật
- TCVN 9351:2012 – Đất xây dựng. Phương pháp thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT)