Bài viết giới thiệu ngắn gọn một số công trình Địa kỹ thuật tiểu biểu gần đây của FECON trong ba mảng: Thi công gia cố nền với sự ứng dụng công nghệ cọc đá đầm rung sâu và Công nghệ jet grouting đường kính lớn (BDJ); Thi công cọc và bê tông khối lớn cho các móng trụ điện gió trên và gần bờ; Thi công hầm trong đô thị bằng robot TBM. Mỗi công trình đều có những khó khăn và thách thức mà tập thể kỹ sư FECON đã hoàn thành tốt dựa trên năng lực xuất sắc trong thi công nền móng công trình.
Sau gần 17 năm hình thành và phát triển mạnh mẽ, FECON đã khẳng định được năng lực của một trong những nhà thầu xây dựng hàng đầu tại Việt Nam. Công ty đang không ngừng nỗ lực và tập trung cao độ để mở rộng lĩnh vực hoạt động, từ một nhà thầu chuyên môn sang nhà thầu chính, tổng thầu về xây dựng hạ tầng và xây dựng công nghiệp, dựa trên năng lực xuất sắc về thi công nền móng và công trình ngầm. FECON tự hào là nhà thầu tiên phong tại Việt Nam áp dụng các công nghệ thi công tiên tiến trên thế giới, đặc biệt là các công nghệ liên quan đến gia cố nền đất yếu, thi công cọc móng và thi công công trình ngầm, bằng việc hợp tác với nhiều doanh nghiệp xây dựng lớn trên thế giới như Raito, Yashuda, Shimizu (Nhật Bản) hay Ghella (Ý).
Rất nhiều công nghệ tiên tiến đã được FECON áp dụng thành công, đem lại hiệu quả cao cho các công trình trọng điểm quốc gia như: công nghệ xử lý nền bằng cố kết chân không; công nghệ khoan phụt vữa áp lực cao với đường kính lớn lên tới 3500 mm (jet grouting); công nghệ thi công hầm bằng robot TBM, khoan kích đẩy ống ngầm (pipe jacking). Không chỉ thi công các dự án lớn trong nước, FECON đang nỗ lực để trở thành nhà thầu quốc tế xuất sắc. Cụ thể, công ty đã thi công xử lý nền một số dự án tại nước ngoài như dự án cảng Thilawa, dự án cảng Sitwee, cầu Bago (Myanmar), Dự án Naga 3 (Cambodia).
Bài báo này giới thiệu một số công trình trình ĐKT tiêu biểu gần đây của FECON trong ba mảng thi công chính: gia cố nền, thi công nên móng, và thi công hầm bằng công nghệ TBM. Trong khuôn khổ giới hạn, bài báo chỉ trình bày các thông tin chính của các dự án, mà không đi sâu vào chi tiết.
Gia cố nền
Thi công gia cố nền là một thế mạnh của FECON. Công ty có năng lực thi công xuất sắc hầu hết các phương pháp gia cố nền tiên tiến hiện nay như đầm rung thay thế (cọc cát, cọc đá), đầm rung làm chặt, đầm động, trộn sâu xi măng (CDM), gia tải trước bằng bơm hút chân không, jet grouting (khoan phụt vữa) đường kính lớn, khoan phụt hóa chất chống thấm. Trong mảng gia cố nền, bài báo trình bày một số công trình tiêu biểu về thi công cọc đá và Jet grouting (khoan phụt vữa) đường kính lớn mà công ty thực hiện trong những năm gần đây.
Thi công cọc đá
Công nghệ cọc đá đầm rung sâu (nhồi dưới đáy) có thể áp dụng cho cho hầu hết các loại đất nền bất lợi như đất sét yếu hay đất cát rời nhằm tăng tính ổn định và kiểm soát độ lún cho các công trình cần gia cố nền, đặc biệt các công trình trên diện rộng và có tải trọng phân bố lớn. Cọc đá thường có đường kính từ 0.7 m đến 1.2 m với chiều sâu có thể lên đến 20 m. FECON đã áp dụng thành công công nghệ này cho nhiều dự án công nghiệp và hạ tầng, tiêu biểu như dự án thép Hòa Phát (Dung Quất), dự án nhà máy nhiệt điện Nghi Sơn II, và dự án lọc hóa dầu Long Sơn. Một số thông tin chính của 3 dự án tiêu biểu này được tổng hợp trong Bảng 1 dưới đây. Hình 1 thể hiện một số hình ảnh thi công tại các dự án này.
Bảng 1 Thông tin về một số dự án thi công cọc đá tiêu biểu của FECON
| STT | Tên dự án (Địa chỉ) | Năm | Hạng mục thi công | Khối lượng |
| 1 | Nhà máy thép Hòa Phát – Dung Quất (Quảng Ngãi) | 2018 | Xử lý nền cho nhà kho sản xuất thép; Xử lý nền cho nhà kho nhập vật liệu quặng | Cọc D800, Lc thay đổi từ 14.0 m đến 16.0 m; Lt = 8,000 m. |
| 2 | Nhà máy nhiệt điện Nghi Sơn II (Thanh Hóa) | 2019 | Xử lý nền cho kho than | Cọc D800, Lc = 7.0 m, Lt = 110,000 m. |
| 3 | Nhà máy lọc hóa dầu Long Sơn – Long Sơn (Bà Rịa Vũng Tàu) | 2020 | Xử lý nền 3 tank chứa dầu gói G | Cọc đá D800 – D1000, Lc = 4 m (tank bé) và Lc = 9.0 m (tank lớn), Lt = 12000 m |
Ghi chú: Lc = chiều dài 1 cọc đá, Lt = tổng chiều dài cọc tại dự án
Các dự án công nghiệp tiêu biểu ở trên là các dự án có yêu cầu cao về chất lượng và gấp về tiến độ mà FECON đã hoàn thành xuất sắc. Dự án thép Hòa Phát có tải trọng bãi chứa là 17 tấn/m2¬, nằm trên nền đất yếu với chiều sâu cọc lên đến 16 m. Với dự án Long Sơn, tải trọng thiết kế bãi chứa đặc biệt lớn (lên đến 30 tấn /m2¬) và nằm trên tầng địa chất rất phức tạp (lớp đất yếu nằm trên mặt đá nghiêng). Điểm đặc biệt của dự án nhà máy nhiệt điện Nghi Sơn II là khối lượng cọc rất lớn, tiến độ thi công gấp rút trong 3 tháng và nhà thầu đã phải huy động 4 đến 6 máy để thi công liên tục.
Jet grouting
Công nghệ BDJ được RAITO (Raito 2007) phát triển và áp dụng cho nhiều công trình gia cố nền đất tại Nhật Bản. Tại Việt Nam, FECON (liên doanh với RAITO) đã áp dụng thành công công nghệ BDJ cho một số dự án công nghiệp và hạ tầng. Bảng 2 dưới đây thống kê một vài dự án tiêu biểu mà FECON đã thực hiện (Vu and Le, 2019).
Bảng 2 Một số dự án thi công cọc BDJ của FECON
| STT | Tên dự án (Địa chỉ) | Năm | Hạng mục thi công | Khối lượng |
| 1 | Tuyến Metro số 1 (TP Hồ Chí Minh) | 2016 | Gia cố nền đường cạnh nhà hát lớn TP, khu vực nhà ga, chống thấm | Cọc D3500, D3000, D2500, D1400; Lt = 3,500 m |
| 2 | Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 3 (Trà Vinh) | 2017 | Gia cố nền đỡ hệ thống ống nước hiện hữu | Cọc D3000; Lt = 1,550 m |
| 3 | Hội An SD (TP Hội An) | 2018 | Gia cố lớp đất yếu bên dưới lớp đất tốt (z = 25 – 50 m) | Cọc D2500; Lt = 8,500 m |
| 4 | Nhà máy thép Hòa Phát (Quảng Ngãi) | 2018 | Thi công hệ tường chống thấm quanh hố đào sâu | D2000; Lt = 3,100 m |
| 5 | Tuyến Metro số 3 (Hà Nội) | 2020 | Thi công lớp bịt đáy các nhà ga, tường chống thấm | Cọc D2700; Lt = 20,260 m |
| 6 | Cảng Vĩnh Tân (Đồng Nai) | 2021 | Gia cố ổn định bờ cảng | Cọc D2500; Lt = 8,780 m |
Ghi chú: Lt = tổng chiều dài cọc tại dự án.
Mỗi dự án đề cập trong bản 2 đều có những điểm đặc biệt mà BDJ là một lựa chọn tối ưu. Ví dụ, tại dự án nhiệt điện Duyên Hải 3, công nghệ này đươc ứng dụng để tạo cặp cọc BDJ bên dưới đường ống nước hiện hữu có đường kính 3.8 m để chống đỡ đường ống này, một nhiệm vụ mà phương pháp CDM thông thường là không khả thi. Tại dự án metro số 3 Hanoi, công nghệ này được ứng dụng để thi công lớp bịt đáy chống thấm (dày 3.0 m) tại các nhà ga. Lớp bịt đáy này được thi công ở độ sâu khoảng 32.0 m đến 35.0 m trong lớp cát chặt có SPT N lên đến 50 hoặc hơn. Ở điều kiện độ sâu và địa chất như thế này, phương pháp trộn cơ học CDM là không khả thi.
Dự án cảng nội địa Vĩnh Tân được trình bày chi tiết hơn, như là một ví dụ cho gia cố bờ sông bờ biển sử dụng cọc BDJ. Cảng Vĩnh Tân (bên bờ sông Soài Rạp) có quy mô diện tích khoảng 7 ha thuộc xã Long Tân, huyện Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai (Hình 2(a)). Thuộc khu vực đồng bằng sông Sài Gòn – Đồng Nai (SG-ĐN), toàn bộ cảng Vĩnh tân nằm trên nền đất yếu. Hình 2(b) thể hiện mặt cắt địa chất và biểu đồ SPT N tại hai hố khoan (HK7 và HK8) gần khu vực bờ kè. Như thể hiện trên hình vẽ, khu vực bờ kè bến có lớp bùn á sét sâu đến 25 m, giá trị SPT N dao động trong khoảng 1 và 2. Các phân tích tính toán cho thấy, nếu không được gia cố nền, khu vực cầu cảng sẽ bị lún cố kết nghiêm trọng và phá hoại trượt khi cảng đi vào hoạt động. Do vậy nền đất khu vực bến này buộc phải được gia cố. Sau khi phân tích nhiều giải pháp gia cố (ví dụ CDM, jet thông thường, cọc bê tông..) thi công trên nền đất rất yếu, độ sâu gia cố lớn đến 30 m, tiến độ thi công gấp, chi phí hợp lý, phương pháp BDJ được lựa chọn như một giải pháp tối ưu nhất.
Hình 3 thể hiện nửa trái khu vực bến gia cố nền bằng cọc BDJ. Diện tích phần gia cố chạy dọc theo bến là 215 m x 18.5 m. Toàn bộ khu vực bến được gia cố bởi 323 cọc BDJ đường kính 2.5 m, chiều sâu gia cố là 24.0 đến 30.8 m tùy điều kiện địa chất. Như thể hiện trên hình 3, sơ đồ gia cố được chia thành 2 loại: (1) sơ đồ cọc tam giác nằm phía trong bờ kè (khu vực 1); (2) các cặp cọc giao nhau chạy dọc theo mép kè (khu vực 2). Khoảng cách các cọc trong cả hai sơ đồ là 4.0 m. Sức kháng nén một trục (qu) của vật liệu cọc yêu cầu theo thiết kế là qu = 500 kPa. Công tác thi công cọc BDJ (Hình 4(a)) được thực hiện từ 7/02/2021 đến 24/05/2021 (106 ngày).
Công tác khoan lõi và lấy mẫu liên liên tục được tiến hành cho 2 cọc A51 và C94 (mỗi cọc khoan 3 lỗ). Lõi khoan (đường kính 70 mm) được bảo dưỡng trong phòng thí nghiệm và được nén một trục ở 28 ngày tuổi. Kết quả thí nghiệm cho thấy, tất cả các mẫu thí nghiệm đều cho kết quả qu > 500 kPa và giá trị trung bình cao hơn giá trị thiết kế khoảng 3.0 lần. Đường kính cọc sau khi khoan phụt được xác nhận bằng công tác đào lộ thiên một số đầu cọc và đo kiểm tra (Hình 4(b)). Tất các các cọc kiểm tra đều đạt và vượt đường kính thiết kế. Một số hình ảnh thi công tại dự án được thể hiện trên Hình 4. Thành công của dự án này cho thấy công nghệ BDJ rất hữu hiệu cho việc gia cố (chống sạt lở) bờ sông bờ và biển ở đồng bằng sông SG-ĐN và SCL vì: (i) thiết bị nhỏ gọn (hơn nhiều so với máy CDM) có thể thao tác dễ dàng trên mặt bằng thông thường và trên nền đất yếu; (ii) có thể thi công tới độ sâu lớn, đất cứng hoặc có độ chặt cao; (iii) đường kính mỗi cọc lớn do vậy giảm thời gian thi công đáng kể so công nghệ tương tự đường kính nhỏ.
Thi công nền móng
Trong những năm gần đây, FECON thi công cọc các loại cho hàng trăm dự án lớn như nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn, tổ hợp Formasa, nhà máy nhiệt điện Nghi Sơn 1, …Các giải pháp thi công cọc bao gồm cọc đóng, cọc ép bằng robot, khoan hạ, cọc khoan nhồi không và có có phụt vữa thân cọc, cọc liền kề (contiguous piles). Trong khuôn khổ giới hạn, các tác giả xin giới thiệu công tác thi công móng nông và móng cọc cho 5 dự án điện gió mà FECON đang thực hiện. Thông tin chính về các dự án được thống kê ở Bảng 3 dưới đây. Hình 5 thể hiện một số hình ảnh thi công ván khuôn và bê tông móng tại các dự án.
Bảng 3. Thông tin chính của các dự án điện gió của FECON
| STT | Tên dự án (Địa chỉ) | Năm | Hạng mục thi công chính | Khối lượng |
| 1 | Trang trại điện gió Thái Hòa (Bình Thuận) | 2020-2021 | Móng nông cho các trụ điện gió 4.2 MW, đường nội bộ | 18 móng nông (4 với Dm = 25.6 m, 14 với Dm = 25.6 m); 12.8 km đường nội bộ |
| 2 | Trang trại điện gió Quảng Bình B&T (Quảng Bình) | 2020-2021 | Móng nông, móng cọc cho các trụ điện gió 4.2 MW, đường nội bộ | 18 móng nông, 13 móng cọc PHC, 19 móng cọc KN; Dm = 18.0 m tới 26.5 m, 46.8 km đường nội bộ |
| 3 | Trang Trại điện gió Lạc Hòa & Hòa Đông (Sóc Trăng) | 2020-2021 | Móng cọc cho trụ điện gió 4.0 MW, đường nội bộ | 16 móng cọc PHC (Dm = 22.4 m), 11 km đường nội bộ |
| 4 | Trang Trại điện gió Quốc Vinh (Sóc Trăng) | 2020-2021 | Các hạng mục xây dựng dự án (nhà thầu chính) | Hạng mục nền móng: 6 móng cọc PHC (Dm = 20.6 m), 10 km đường nội bộ |
| 5 | Trang Trại điện gió Trà Vinh V1-3 (Trà Vinh) | 2020-2021 | Móng cọc trên biển, cầu dẫn | 12 móng cọc PHC trên biển (Dm = 21.5 m), 4 km cầu dẫn trên biển |
Ghi chú: Dm = Đường kính móng của trụ gió.
Tại dự án Quốc Vinh (Sóc Trăng), FECON vừa là nhà đầu tư vừa là nhà thầu thi công chính. Các hạng mục công việc tại dự án này bao gồm thiết kế, mua sắm, thi công, thử nghiệm trạm biến áp 110 kV, thi công khu vực nhà máy chính (móng trụ và đường nội bộ). Tại các dự án khác, FECON chủ yếu đảm nhận thi công móng, đường nội bộ và cầu dẫn.
Năm 2020 là năm đầu tiên FECON thi công móng trụ điện gió và thực hiện 5 dự án cùng lúc trong đó có 4 dự án trên bờ và một dự án gần bờ (Trà Vinh V1-3). Ngoài các yêu cầu khắt khe về chất lượng và độ chính xác của các khối móng, thi công móng trụ điện gió còn phải đảm bảo các yêu cầu khắt khe của bê tông khối lớn (không phân tầng, không nứt nẻ) khi thể tích bê tông của mỗi khối móng trong các dự án dao động trong khoảng 700 đến 900 m3/móng. Các kỹ sư của FECON đã hoàn toàn làm chủ các giải pháp (e.g., cấp phối tối ưu, hệ thống làm mát) để đảm bảo yêu cầu các móng bê tông toàn vẹn trong nhiều điều kiện khác nhau. Ngoài ra, thi công móng cọc PHC và đài bê tông cho các trụ gió tại dự án Trà Vinh V1-3 đã giúp cho các kỹ sư FECON tích lũy được nhiều kinh nghiệm quý báu khi thi công trên biển với nhiều biến động khắc nghiệt của thủy triều và thời tiết. Dự án Trà Vinh V1-3 là tiền đề để FECON tiến xa hơn nữa trong các dự án điện gió gần bờ và xa bờ trong tương lai.
Khoan hầm bằng TBM
FECON tự hào là nhà thầu Việt Nam vận hành máy TBM thi công một phần đi ngầm (gói CP1b, từ ga Nhà hát thành phố tới ga Ba Son) tuyến metro số 1 TP HCM, tuyến Metro đầu tiên ở Việt Nam xây dựng bằng TBM. Một số thông tin về gói thầu được thống kê ở Bản 4. Tại gói thầu này, các kỹ sư của FECON tham gia lắp đặt robot TBM và vận hành máy thi công 2 nhánh hầm của gói thầu (với tổng chiều dài là 2768 m) bằng phương pháp cân bằng áp lực đất (Earth Pressure Balance, EPB). Phương pháp EPB là giải pháp tối ưu cho khu vực đô thị nhằm hạn chế sự thay đổi trạng thái ứng suất của nền đất trước khiên đào, từ đó hạn chế tối đa chuyển vị của nền đất trước khiên đào, bảo vệ tính nguyên vẹn của các công trình lân cận trên mặt đất. Hình 6 là hình ảnh tại dự án metro số 1 TP HCM.
Bảng 4. Thông tin về hai dự án thi công TBM
| STT | Tên dự án (Địa chỉ) | Năm | Hạng mục thi công | Khối lượng |
| 1 | Tuyến Metro số 1 (TP Hồ Chí Minh) | 2017 | Lắp đặt và vận hành TBM từ ga Ba Son đến ga Nhà hát lớn TP | Hầm đôi, chiều dài: 768 m/1 hầm, đường kính 6.7 m. |
| 2 | Tuyến Metro số 3 (Hà Nội) | 2020 | Lắp đặt và vận hành TBM từ ga S9 đến ga S12, thi công hệ thống thiết bị phụ trợ | Hầm đôi, chiều dài: 3 km/1 hầm, đường kính 6.55 m. |
Dựa trên kinh nghiệm và năng lực thi công xuất sắc từ dự án metro số 1 TP HCM, FECON tiếp tục trở thành nhà thầu thi công toàn bộ phần ngầm của tuyến metro số 3 Hà Nội (từ ga S9 đến Ga S12) cho liên danh tổng thầu Huyndai-Ghella. Thông tin chính về gói thầu này được thể hiện trong bảng 4. Tại dự án Metro số 3 Hà Nội, các kỹ sư FECON đảm nhiệm công tác lắp đặt 02 máy TBM (cho 2 đường hầm song song) và vận hành các máy này thi công khoan hầm từ ga S9 (Kim Mã) đến ga S12 (Ga Hà Nội).
Robot TBM trong dự án này do hãng Herrenknecht (Đức) chế tạo với chiều dài hơn 100 m, nặng khoảng 850 tấn với bộ phận khiên đào phía trước đường kính 6,55 m. Theo thiết kế, trong điều kiện lý tưởng, mỗi ngày máy sẽ đào được khoảng 10m đường hầm bằng phương pháp EPB như đã áp dụng thành công tại dự án metro số 1 ở TP HCM. Hiện nay, công tác lắp đặt 2 máy TBM tại dự án metro line 3 đã hoàn thiện và các kỹ sư đang sẵn sàng công tác khoan hầm dự kiến vào nửa cuối năm 2021. Hình 7 thể hiện hai khoảnh khắc trong thi công lắp đặt các máy TBM tại dự án.
Kết luận
Bài báo trình bày một số công trình Địa kỹ thuật tiêu biểu của FECON trong những năm gần đây. Một số kết luận từ các dự án tiêu biểu này gồm: (1) Công nghệ thi công cọc đá là giải pháp gia cố nền hữu hiệu cho các dự án công nghiệp nặng có miền gia cố rộng, dưới tải trọng phân bố lớn và rất lớn. Công nghệ BDJ là giải pháp vượt trội về cọc xi măng đất cho những dự án gia cố mà công nghệ CDM kém hoặc không khả thi. Dựa trên những ưu điểm nổi trội về thiết bị, công nghệ BDJ cũng là một lựa chọn phù hợp cho việc gia cố bờ sông bờ biển ở khu vực đất yếu như ĐB Sông Cửu Long; (2) Các dự án điện gió mà công ty đang thi công đã giúp các kỹ sư làm chủ được các kỹ thuật thi công móng bê tông khối lớn, có độ toàn vẹn và chính xác cao; (3) Việc vận hành và làm chủ công tác khoan hầm bằng robot TBM ở dự án tuyến metro số 1 TP HCM là tiền đề để FECON trở thành nhà thầu thi công cho toàn bộ phần ngầm của tuyến metro số 3 Hanoi bằng công nghệ TBM.
Lời cảm ơn
Nhóm tác giả xin gửi lời chân thành cảm ơn tất cả các cán bộ công nhân viên của toàn hệ thống FECON, những người đã đóng góp cho trực tiếp và gián tiếp cho sự thành công của các dự án được trình bày trong bài báo và rất nhiều các dự án tương tự khác.
Phạm Việt Khoa, Nguyễn Tiến Dũng, Ngô Huy Đông, Phạm Tú Uyên
Công ty cổ phần FECON, FECON Corp
E-mail: [email protected]
Đỗ Xuân Hoàng
Công ty cổ phần FECON S&C, FECON Corp
Email: [email protected]
