Cấu trúc địa tầng KCN DEEP C, Hải Phòng: Lịch sử hàng nghìn năm ẩn sâu dưới lòng đất

Bên dưới những nhà máy hiện đại, cảng biển tấp nập và hạ tầng kỹ thuật đồ sộ của KCN DEEP C (Đình Vũ, Hải Phòng) là một “cuốn sách địa chất” dày hàng trăm trang, kể về hành trình bồi tụ, biến đổi và định hình của vùng đất ven biển này suốt hàng nghìn năm qua. Hiểu được cấu trúc địa tầng nơi đây không chỉ là chuyện của các nhà khoa học – đó là yếu tố sống còn để thiết kế nền móng vững chắc, tiết kiệm chi phí và đảm bảo an toàn cho mọi công trình.

1. Tổng quan: Vùng đất được “kiến tạo” bởi sông và biển

KCN DEEP C (Đình Vũ – Cát Hải) nằm tại khu vực ven biển phía Đông Nam thành phố Hải Phòng, thuộc vùng cửa sông Văn Úc – Thái Bình. Đây là một trong những khu vực có tốc độ bồi tụ mạnh nhất vùng đồng bằng Bắc Bộ, với xu hướng lấn ra biển trung bình khoảng 18,68 mét/năm (giai đoạn 1975 – 2010). Toàn bộ khu vực được cấu thành từ các trầm tích bở rời thuộc kỷ Đệ tứ, có tuổi từ Pleistocen đến Holocen (cách đây từ 2,6 triệu năm đến nay), với tổng chiều dày lên tới hàng trăm mét.

Các nhà nghiên cứu đã xác định có đến 7 tướng trầm tích Holocen khác nhau tại vùng ven biển Hải An, tương ứng với 7 đơn nguyên địa chất công trình. Các tướng này có quan hệ chặt chẽ với nhau, phản ánh quá trình chuyển đổi liên tục giữa các môi trường trầm tích: từ bùn đầm lầy ven biển, bùn cửa sông hình phễu, đến chân châu thổ, bãi triều….

Dưới đây là cấu trúc địa tầng điển hình từ trên xuống dưới mà các kỹ sư thường gặp khi thực hiện khoan khảo sát tại KCN DEEP C:

2. Lớp 1 (0 – 2,0m): Lớp “áo khoác” nhân tạo – Không thể làm nền móng

Ngay bên dưới mặt bằng san lấp, lớp đầu tiên là đất san lấp hoặc đất trồng trọt. Lớp đất này có thành phần không đồng nhất (thường là cát pha, sét pha lẫn tạp chất), cấu trúc rời rạc, độ chặt thấp. Đặc điểm quan trọng nhất: lớp đất này không ổn định và tuyệt đối không được coi là nền chịu lực cho bất kỳ công trình nào. Nó chỉ đơn thuần là lớp phủ bề mặt.

Kết luận cho nhà thầu: Phải đào bỏ hoặc xử lý triệt để lớp này trước khi thi công móng.

3. Lớp 2 (2,0 – 16,0m): Bùn sét – “Kẻ thù thầm lặng” với tính nén lún lớn

Đây là lớp đất yếu điển hình của khu vực ven biển Hải Phòng, được hình thành trong giai đoạn Holocen sớm – giữa. Bùn sét có màu xám đen đến xám xanh, ở trạng thái dẻo chảy đến nhão.

Tính chất cơ lý đặc trưng:

• Độ ẩm tự nhiên rất cao (thường > 70%).

• Hệ số rỗng lớn (e₀ > 1,8).

• Sức kháng cắt không thoát nước rất nhỏ (Cᵤ < 10 kPa).

• Chiều dày biến đổi theo xu hướng tăng dần từ trung tâm khu vực hướng ra biển về phía Đông và Đông Bắc, có nơi lên tới 15 – 18m.

Nghiên cứu cho thấy các loại đất của thành tạo Holocen trong vùng có tính nén lún lớn và không đều, độ bền kiến trúc nhỏ, đất rất yếu. Đây chính là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng lún sụt, trồi nền nếu không được xử lý đúng cách.

Thách thức cho nhà thầu: Khi khoan qua lớp bùn này, thành hố khoan rất dễ sập, mẫu đất khó lấy nguyên dạng. Cần sử dụng ống vách và dung dịch bentonite/polymer để giữ thành hố. Về mặt thiết kế, lớp bùn này không thể đặt móng nông; bắt buộc phải xử lý nền hoặc dùng móng cọc xuyên qua.

4. Lớp 3 (16,0 – 22,0m): Sét pha – Trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng

Bên dưới lớp bùn sét yếu là lớp sét pha, màu nâu xám hoặc xám vàng, có độ dẻo trung bình. Lớp đất này đã bắt đầu có khả năng chịu lực tốt hơn, với chỉ số SPT N thường dao động từ 6 – 12.

Tính chất:

• Trạng thái dẻo mềm ở phần trên, chuyển dần sang dẻo cứng khi xuống sâu.

• Cường độ kháng cắt tăng dần theo chiều sâu.

• Chiều dày tương đối ổn định.

Lưu ý: Đối với các công trình có tải trọng nhỏ (nhà kho đơn giản, bãi đỗ xe…), lớp này có thể được xem xét làm nền sau khi xử lý. Tuy nhiên với nhà máy, nhà xưởng, vẫn cần cọc xuyên qua.

5. Lớp 4 (22,0 – 30,0m): Cát hạt nhỏ đến trung – “Điểm tựa” lý tưởng

Đây là tầng cát được hình thành trong giai đoạn Holocen giữa – muộn, ở trạng thái chặt vừa đến chặt. Cát có màu xám vàng, xám tro, thành phần hạt nhỏ đến trung, lẫn ít bột.

Tính chất:

• Chỉ số SPT N dao động từ 18 – 35.

• Khả năng thoát nước tốt.

• Chiều dày biến đổi từ 6 – 10m.

Đây là “vùng đất hứa” cho nền móng. Lớp cát này là nơi lý tưởng để đặt mũi cọc cho các công trình vừa và nhỏ, hoặc đặt nền đường sau xử lý. Tuy nhiên, cần lưu ý đến hiện tượng cát chảy có áp – một thách thức lớn trong quá trình khoan và thi công, do nước ngầm trong tầng cát này thường có áp lực cao.

6. Lớp 5 (≥ 30,0m): Cát hạt trung đến thô, lẫn sỏi sạn – Chặt đến rất chặt

Ở độ sâu lớn hơn, các lớp cát hạt to hơn, trạng thái chặt đến rất chặt. Thành phần bao gồm cát hạt trung, hạt thô, đôi chỗ lẫn sỏi sạn nhỏ. Chỉ số SPT N thường đạt trên 35, thậm chí > 50 ở một số vị trí.

Tính chất:

• Cường độ chịu nén cao.

• Mô đun biến dạng lớn.

• Độ lún rất nhỏ dưới tác dụng của tải trọng.

Kết luận cho thiết kế: Đối với các nhà máy, nhà xưởng có tải trọng cột rất lớn (hàng trăm tấn) hoặc các công trình yêu cầu độ lún tuyệt đối nhỏ (nhà máy sản xuất linh kiện chính xác, kho bãi cao tầng…), tầng cát chặt này là vị trí đặt mũi cọc lý tưởng.

7. Lớp 6 (theo một số tài liệu, độ sâu thay đổi): Đá gốc

Tại một số khu vực thuộc DEEP C và Nam Đình Vũ, khi khoan xuống độ sâu đủ lớn (thường trên 40 – 50m tùy vị trí), có thể gặp tầng đá gốc. Đá gốc thường là đá vôi hoặc đá trầm tích, ở trạng thái nguyên khối, cứng chắc.

Đây là “nền móng tuyệt đối”: Đối với các công trình có yêu cầu siêu cao về độ ổn định, có thể đặt mũi cọc khoan nhồi lên tầng đá gốc.

Bảng tổng hợp địa tầng điển hình tại KCN DEEP C

8. Ảnh hưởng của địa tầng đến các loại công trình

8.1. Nhà xưởng, nhà máy

Với tải trọng cột lớn, nhà xưởng tại DEEP C bắt buộc phải sử dụng móng cọc. Chiều dài cọc cần được thiết kế xuyên qua lớp bùn sét yếu (Lớp 2) và cắm sâu vào Lớp 4 (cát hạt nhỏ đến trung) hoặc Lớp 5 (cát hạt trung đến thô) để đảm bảo sức chịu tải thiết kế và kiểm soát độ lún. Việc xác định chính xác cao độ của các lớp cát tốt là yếu tố then chốt để tối ưu hóa chiều dài cọc.

8.2. Nền đường giao thông nội bộ

Nền đường trên đất yếu tại DEEP C thường xảy ra hiện tượng lún trồi, mất ổn định mái taluy. Giải pháp phổ biến là bấc thấm kết hợp gia tải trước. Các thông số như chiều dày lớp đất yếu, hệ số cố kết Cᵥ (xác định từ thí nghiệm nén cố kết) được sử dụng để tính toán khoảng cách bấc thấm, chiều cao đắp gia tải và thời gian chờ lún.

8.3. Kho bãi, sàn chịu tải trọng phân bố lớn

Các kho bãi có tải trọng sàn lớn (xe container xếp chồng, kệ hàng cao tầng…) cần có mô đun biến dạng E₀ của nền đủ lớn. Thí nghiệm tấm nén phẳng hiện trường (theo TCVN 9354:2012) được thực hiện để xác định trực tiếp E₀, từ đó đánh giá khả năng chịu lún của nền dưới tải trọng khai thác.

8.4. Công trình cảng, kè, đê

Các công trình ven bờ chịu ảnh hưởng trực tiếp của thủy triều, cần đặc biệt lưu ý đến tính ăn mòn của nước biển đối với bê tông và cốt thép (theo TCVN 9346:2012). Bên cạnh đó, việc đánh giá ổn định mái dốc dưới tác dụng của tải trọng sóng và nước dâng cũng yêu cầu các thông số về cường độ kháng cắt (Sᵤ) của lớp bùn sét yếu, thường được xác định bằng thí nghiệm cắt cánh hiện trường (VST).

9. Thách thức trong công tác khảo sát tại DEEP C

Tầng cát chảy có áp lực (thường gặp trong Lớp 4) là thách thức lớn nhất. Khi khoan xuyên qua lớp cát bão hòa nước có áp lực cao, dòng nước có thể đẩy cát vào trong lỗ khoan, gây sập thành hố, kẹt cần khoan và làm nhiễu loạn mẫu đất. Giải pháp là sử dụng dung dịch khoan Polymer/Bentonite để tạo áp lực thủy tĩnh cân bằng và tạo màng chắn thành hố.

Mực nước ngầm dao động cũng ảnh hưởng đến quá trình thi công móng. Tại khu vực ven biển, nước ngầm thường xuất hiện ở độ sâu rất nông (1,5 – 3,0m), với biên độ dao động lớn theo mùa và theo thủy triều.

Tính không đồng nhất của địa tầng đòi hỏi mật độ hố khoan phải đủ dày để phát hiện các biến động cục bộ, tránh bỏ sót các lớp đất yếu hoặc thấu kính cát có kích thước nhỏ.

Kết luận: Hiểu địa tầng – Làm chủ nền móng

Cấu trúc địa tầng tại KCN DEEP C là một hệ thống phức tạp, được hình thành qua hàng nghìn năm tương tác giữa sông và biển. Từ lớp bùn sét yếu dày hàng chục mét đến các tầng cát chặt lý tưởng, mỗi lớp đất đều mang một câu chuyện riêng và đặt ra những yêu cầu kỹ thuật cụ thể.

Việc thấu hiểu cấu trúc địa tầng – thông qua một chương trình khảo sát bài bản, kết hợp khoan lấy mẫu, thí nghiệm hiện trường (SPT, CPTu, VST) và thí nghiệm trong phòng (LAS XD 990) – chính là chìa khóa để:

• Lựa chọn giải pháp nền móng tối ưu (cọc ép, cọc khoan nhồi, bấc thấm…)

• Xác định chính xác chiều dài cọc, tiết kiệm hàng tỷ đồng chi phí vật liệu

• Dự báo độ lún và đảm bảo ổn định lâu dài cho công trình

“Mỗi mét khoan, mỗi mẫu đất được phân tích, mỗi chỉ số SPT được ghi chép cẩn thận – tất cả đều góp phần vẽ nên bức tranh địa chất trung thực nhất. Và trên bức tranh ấy, những công trình vững chãi được kiến tạo.”

ACAO – Thấu hiểu địa chất, nền tảng vươn xa.

📞 Hotline: 0987.560.666
🌐 Website: acao.vn