Khảo sát địa chất công trình nhà máy: Cơ sở nền tảng cho thiết kế và thi công công trình công nghiệp

Ngày đăng: 25/11/2025

5 Lượt xem

0 Đánh giá

Khảo sát địa chất công trình nhà máy là một bước bắt buộc và có ý nghĩa quyết định đối với chất lượng thiết kế – thi công các công trình công nghiệp.

1. Giới thiệu chung

Khảo sát địa chất công trình nhà máy là một bước bắt buộc và có ý nghĩa quyết định đối với chất lượng thiết kế – thi công các công trình công nghiệp. Đặc thù của các dự án nhà máy là tải trọng lớn, công trình hoạt động liên tục trong thời gian dài, yêu cầu độ ổn định cao và ít cho phép rủi ro. Vì vậy, việc nghiên cứu nền đất trước khi thiết kế đóng vai trò quan trọng trong việc bảo đảm an toàn, hiệu quả và tối ưu chi phí đầu tư.

Nội dung khảo sát địa chất bao gồm đánh giá cấu trúc địa tầng, tính chất cơ lý của đất, điều kiện địa chất thủy văn, các yếu tố động đất, sạt lở, trượt lở hoặc hiện tượng hóa lỏng nhằm xác định mức độ phù hợp của địa điểm xây dựng và lựa chọn phương án móng thích hợp. Với các nhà máy quy mô lớn, yêu cầu kỹ thuật cao, công tác khảo sát địa chất càng cần được thực hiện kỹ lưỡng, đúng quy chuẩn và có sự giám sát chặt chẽ.

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghiệp Việt Nam, đặc biệt tại các khu công nghiệp, khu chế xuất, khu công nghệ cao, nhu cầu khảo sát địa chất công trình ngày càng tăng và đòi hỏi tính chuyên môn sâu hơn nhằm đáp ứng yêu cầu của các nhà đầu tư, kỹ sư thiết kế và cơ quan thẩm định.

2. Vai trò của khảo sát địa chất công trình nhà máy

2.1. Đánh giá sự phù hợp của địa điểm xây dựng

Một trong những mục tiêu quan trọng nhất của khảo sát địa chất là kiểm tra sự phù hợp của khu đất dự kiến xây dựng công trình. Thông qua việc khoan khảo sát, thí nghiệm hiện trường và phòng thí nghiệm, kỹ sư sẽ xác định được đặc điểm địa chất tại khu vực như độ dày các lớp đất yếu, khả năng chịu tải, độ lún tự nhiên, cấu trúc địa tầng và các yếu tố địa chất bất lợi có thể ảnh hưởng đến công trình.

Khi các thông tin này được xác định đầy đủ, chủ đầu tư có thể đánh giá chính xác mức độ phù hợp của vị trí dự án, tránh trường hợp lựa chọn mặt bằng không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, dẫn đến tăng chi phí xử lý nền hoặc gây rủi ro cho công trình trong quá trình vận hành.

2.2. Xác định phương án nền móng tối ưu

Thông tin địa chất là cơ sở để kỹ sư thiết kế lựa chọn loại móng phù hợp. Tùy thuộc vào tính chất đất nền, có thể lựa chọn các dạng móng như móng nông, móng bè, móng cọc đóng, cọc khoan nhồi, cọc ly tâm, cọc cát hoặc giải pháp gia cố nền đất như bơm hút chân không, cọc xi măng – đất, cọc cát – giếng cát, gia tải trước.

Ví dụ, tại các khu vực có đất yếu như bùn sét dày trên 10 m (điển hình tại vùng Đồng bằng Sông Cửu Long hoặc các khu đầm lầy ven biển), móng cọc là lựa chọn phổ biến. Trong khi đó, tại các khu vực có nền địa chất tốt hơn như đất sét pha cát hoặc đất thịt ở vùng Đông Nam Bộ, móng nông hoặc móng băng có thể đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và tiết kiệm chi phí.

2.3. Dự phòng rủi ro và kiểm soát trong quá trình thi công

Khảo sát địa chất không chỉ cung cấp thông tin cho thiết kế mà còn giúp nhận diện các rủi ro địa chất có thể xảy ra trong quá trình thi công, bao gồm:

Hiện tượng sụt lún cục bộ do lớp đất yếu.
Ngập nước hố móng do mực nước ngầm cao.
Trượt lở hoặc sạt thành hố khi đào sâu.
Nước ngầm có tính ăn mòn cao gây hư hỏng thiết bị và bê tông.
Tồn tại hang karst, đất lẫn đá, bùn hữu cơ gây khó khăn cho việc thi công.

Việc xác định trước các nguy cơ giúp kỹ sư xây dựng đưa ra các biện pháp xử lý phù hợp, giảm thiểu chi phí phát sinh và bảo đảm thi công an toàn.

2.4. Đảm bảo độ bền vững và an toàn cho công trình

Một công trình bền vững là công trình có nền móng chắc chắn, phù hợp với tải trọng và hoạt động ổn định theo thời gian. Kết quả khảo sát địa chất cung cấp các thông số cần thiết để tính toán sức chịu tải của nền đất, độ lún tổng cộng và độ lún lệch của công trình, từ đó giúp dự báo khả năng biến dạng theo thời gian.

Thông qua việc phân tích các yếu tố địa chất thủy văn, kỹ sư có thể đánh giá mức độ ảnh hưởng của mực nước ngầm, hệ thống thoát nước tự nhiên, ảnh hưởng của biến đổi khí hậu tới độ bền của công trình, đặc biệt đối với các nhà máy có yêu cầu vận hành liên tục và có tải trọng động như nhà máy sản xuất thép, nhà máy hóa chất, hoặc các xưởng cơ khí.

3. Quy trình khảo sát địa chất công trình nhà máy

Quy trình khảo sát địa chất được thực hiện theo quy chuẩn, tiêu chuẩn Việt Nam như TCVN 9437:2012, TCVN 9438:2012, TCVN 2683:2012 và các hướng dẫn chuyên ngành, bao gồm các bước cơ bản sau:

3.1. Hoàn tất thủ tục pháp lý và chuẩn bị hồ sơ mặt bằng

Trước khi triển khai khoan khảo sát, chủ đầu tư cần đảm bảo đã hoàn tất các thủ tục pháp lý liên quan đến việc sử dụng đất, có bản đồ quy hoạch tổng mặt bằng 1/500 hoặc 1/2000, bản đồ địa hình khu đất và hồ sơ quy hoạch công trình.

Thông tin này giúp đơn vị khảo sát xác định chính xác vị trí bố trí các hố khoan, tuyến khảo sát và các điểm thí nghiệm hiện trường.

3.2. Lập phương án khảo sát địa chất

Việc lập phương án khảo sát phải dựa trên:

Mục đích thiết kế công trình.
Loại công trình, quy mô và tải trọng dự kiến.
Đặc điểm khu vực xây dựng (địa hình, địa mạo, hiện trạng đất đai).
Kinh nghiệm khảo sát tại các dự án lân cận.

Phương án khảo sát thường quy định số lượng hố khoan, chiều sâu khoan, loại thí nghiệm hiện trường, loại mẫu cần lấy và các chỉ tiêu thí nghiệm trong phòng.

Thông thường, hố khoan khảo sát được bố trí theo lưới với khoảng cách 30 – 50 m đối với nhà máy công nghiệp. Chiều sâu khoan có thể từ 20 – 60 m tùy thuộc vào tính chất đất.

3.3. Giám sát quá trình khảo sát

Công tác khảo sát cần được giám sát bởi chủ đầu tư hoặc đơn vị giám sát chuyên ngành nhằm đảm bảo:

Quy trình khoan được thực hiện đúng kỹ thuật.
Vị trí hố khoan đúng theo phương án.
Mẫu đất được lấy đúng quy trình, bảo quản và niêm phong đúng chuẩn.
Các thí nghiệm hiện trường được triển khai chính xác, ghi chép đầy đủ.

Việc giám sát chặt chẽ giúp đảm bảo chất lượng số liệu đầu vào, từ đó tăng độ tin cậy của báo cáo khảo sát.

3.4. Khoan khảo sát và lấy mẫu đất

Công đoạn quan trọng nhất của khảo sát là khoan và lấy mẫu. Thông thường, máy khoan xoay tuần hoàn hoặc khoan rửa được sử dụng để khoan xuyên qua các lớp đất.

Các yêu cầu chính:

Mẫu đất nguyên dạng phải được lấy tại những độ sâu quan trọng, thường cách 2 m một mẫu.
Mẫu đất phải được bảo quản trong hộp kín, có ghi nhãn đầy đủ các thông tin: mã hố khoan, độ sâu, ngày tháng, trạng thái.
Các lớp đất được mô tả ngay tại hiện trường theo quy định của TCVN.

Ngoài ra, cần đo mực nước ngầm theo từng ngày để đánh giá chế độ thủy văn.

3.5. Thí nghiệm hiện trường

Một số phương pháp thí nghiệm hiện trường phổ biến:

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT: xác định sức kháng xuyên của đất, dùng phổ biến trong đất rời.
Thí nghiệm xuyên tĩnh CPTu: đo sức kháng mũi côn và ma sát thành, đánh giá tốt trong đất yếu, bùn sét.
Thí nghiệm cắt cánh Vane Test: dùng cho bùn yếu và đất sét mềm.
Thí nghiệm nén tĩnh cọc thử: phục vụ thiết kế móng cọc.
Đo tốc độ sóng xuyên địa chấn: đánh giá độ chặt, tính đồng nhất.

3.6. Thí nghiệm phòng thí nghiệm

Mẫu đất được đưa về phòng thí nghiệm để phân tích các chỉ tiêu:

Thành phần hạt (sàng, pipet).
Độ ẩm, dung trọng.
Giới hạn Atterberg.
Khối lượng riêng hạt đất.
Cường độ kháng cắt.
Nén lún – cố kết.
Hệ số thấm.
Các chỉ tiêu khác theo yêu cầu công trình.

Thí nghiệm được thực hiện theo các tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) hoặc tiêu chuẩn quốc tế (ASTM, BS).

3.7. Xử lý số liệu và lập báo cáo địa chất công trình

Sau khi thu thập đầy đủ số liệu, kỹ sư địa chất tiến hành:

Đối chiếu, kiểm tra, loại bỏ dữ liệu bất thường.
Tổng hợp kết quả thí nghiệm.
Phân tích cấu trúc địa tầng và điều kiện địa chất thủy văn.
Tính toán sức chịu tải của nền đất.
Dự báo độ lún tổng và lún lệch của công trình.
Đánh giá khả năng hóa lỏng, biến dạng, sụt lún.

Báo cáo địa chất công trình hoàn chỉnh bao gồm thuyết minh và hệ thống phụ lục bản vẽ: mặt bằng hố khoan, cột địa tầng, biểu đồ xuyên SPT, CPTu, bảng kết quả thí nghiệm và các kết luận – kiến nghị về nền móng.

4. Các yếu tố cần lưu ý khi khảo sát địa chất nhà máy

4.1. Đặc thù công trình công nghiệp

Nhà máy thường có các hạng mục tải trọng lớn như:

Xưởng sản xuất nhiều tầng.
Nhà kho chứa hàng nặng.
Khu vực đặt máy móc, thiết bị truyền động.
Bể chứa nước, bể xử lý nước thải.
Trụ tháp, ống khói, silo xi măng.

Các tải trọng động và rung động cơ học đòi hỏi nền đất phải ổn định, không được lún không đều. Do đó, yêu cầu khảo sát phải đầy đủ và chính xác hơn các công trình dân dụng thông thường.

4.2. Khu vực địa chất đặc thù

Tùy vùng địa lý, công tác khảo sát cần lưu ý:

Miền Tây: lớp bùn yếu dày, độ chặt thấp, dễ lún lớn.
Miền Đông Nam Bộ: đất sét pha cát ổn định hơn, có tầng phong hóa đá.
Miền Bắc: nền đất đa dạng, có khu vực đá vôi karst cần phát hiện hang rỗng.
Khu vực ven biển: đất bồi tụ, nguy cơ xói lở, thấm mặn.

4.3. Mực nước ngầm và điều kiện thủy văn

Mực nước ngầm cao gây khó khăn khi đào móng, đòi hỏi biện pháp hạ mực nước ngầm hoặc sử dụng kết cấu chống thấm. Ngoài ra, các khu vực gần sông suối chịu ảnh hưởng lớn của thủy triều hoặc lũ, cần khảo sát theo mùa để có số liệu chính xác.

5. Kết luận

Khảo sát địa chất công trình nhà máy là bước đầu tiên nhưng có ý nghĩa quyết định trong suốt vòng đời của công trình. Việc hiểu đúng và thực hiện đầy đủ công tác này giúp bảo đảm an toàn khi thi công, ổn định khi vận hành và tối ưu chi phí đầu tư. Với yêu cầu ngày càng cao của các dự án công nghiệp, khảo sát địa chất cần được thực hiện bởi các đơn vị có năng lực, sử dụng thiết bị hiện đại, tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật và có sự giám sát chặt chẽ của chủ đầu tư.

Một báo cáo khảo sát địa chất hoàn chỉnh không chỉ là một tài liệu kỹ thuật bắt buộc mà còn là cơ sở để kỹ sư thiết kế đưa ra những quyết định đúng đắn, phù hợp và hiệu quả. Do đó, đầu tư đúng mức cho công tác khảo sát địa chất ngay từ đầu sẽ mang lại lợi ích lâu dài cho toàn bộ dự án.

>>> XEM THÊM: Báo cáo cấp GPMT nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học