Phòng chống đá lở, đá rơi bằng lưới thép cường độ cao chống ăn mòn

Khoa học - Công nghệ và đổi mới sáng tạo

Phòng chống đá lở, đá rơi
bằng lưới thép cường độ cao chống ăn mòn
Nguyễn Đức Mạnh, Nguyễn Đình Dũng
Trường Đại học Giao thông Vận tải

Hiện nay, các bờ đá ta luy dương trên các tuyến đường giao thông vùng núi nước ta thường được thiết
kế và thi công dốc đứng với chiều cao lớn, thậm chí với cả những loại đá có kết cấu không ổn định…
nhưng lại ít được chú trọng trong việc phòng chống đá rơi, đá lở. Vì vậy, hiện tượng đá lở, đá rơi xuất
hiện không chỉ vào mùa mưa lũ mà ngay cả ở mùa khô trên nhiều tuyến đường. Sau 3 năm triển khai thử
nghiệm (2016-2018), giải pháp sử dụng thép cường độ cao chống ăn mòn kết hợp đinh đá cáp biên, cáp
đỉnh để ổn định bề mặt bờ dốc đất đá nứt nẻ tại quốc lộ 6 đã khẳng định hiệu quả thiết thực trong việc
giảm thiểu nguy cơ đá lở, đá rơi trên các tuyến đường giao thông vùng núi nước ta.
Nguy hiểm thường trực
Các bờ dốc đá cứng thuộc ta
luy dương nền đường đào vùng
núi thường dốc đứng (góc dốc
60÷900), chiều cao lớn (thường
từ 30-50 m đến 70-90 m), được
cấu tạo từ các loại đá có thành
phần, tính chất, mức độ phong
hóa và nứt nẻ khác nhau. Hiện
tượng đá lở, đá đổ, đá rơi hay đá
trượt theo lớp xảy ra rất phổ biến
ở trong nước cũng như nhiều nơi
trên thế giới. Tại Việt Nam, nhiều
tuyến đường quan trọng như
đường Hồ Chí Minh, các quốc lộ
3, 3B, 4A, 4B, 4D, 6, 12, 14, 15,
34, 70, 217, 279, các tuyến tỉnh

lộ ở vùng núi hay đường sắt Bắc
Nam và Hà Nội - Lào Cai… thường
xuyên xuất hiện đá lở, đá rơi, ảnh
hưởng nghiêm trọng đến an toàn
khai thác công trình, kinh tế cũng
như tính mạng con người. Chính
vì vậy, việc áp dụng các giải pháp
kỹ thuật mới, trong đó có sử dụng
hệ kết cấu “mềm” linh hoạt bằng
việc kết hợp neo giữ bởi các đinh
đá với lưới thép cường độ cao

34

chống ăn mòn (hệ lưới - neo) để
ngăn giữ đá lở, đá rơi trên các bờ
dốc đá nói chung là nhu cầu cấp
thiết.
Giải pháp nào cho vấn đề đặt ra?
Để ổn định bờ dốc đất đá nói
chung, bờ dốc đá nứt nẻ nói riêng,
các giải pháp truyền thống hay
truyền thống kết hợp với vật liệu
và công nghệ hiện đại đã từng
được áp dụng tại Việt Nam, gồm:
sửa mặt bờ dốc để giảm độ cao,
góc dốc và tải trọng trên bờ dốc;
gia cố và che phủ mặt bờ dốc như
ốp mái bằng đá xây, phun phủ
vữa, phun phủ bitum, phun phủ

ximăng…; làm chắc đất đá hay
liên kết các khe nứt bằng việc
sử dụng xi măng, chất kết dính
khác (đặc biệt là silicat, keo hóa
học hay vữa cường độ cao); xây
dựng các công trình chống trượt
kiên cố như tường chống bằng
bê tông hay bê tông cốt thép,
tường bê tông cốt thép hay khung
bê tông cốt thép kết hợp hệ neo
cáp hoặc bu lông đá; xây dựng

Soá 4 naêm 2019

các công trình thoát nước mặt
và nước ngầm... Tuy nhiên, các
giải pháp này vẫn còn gặp nhiều
khó khăn trong quá trình thi công
cũng như giá thành đầu tư. Một
hệ thống kết cấu “mềm” linh hoạt
gồm lưới thép cường độ cao siêu
mạ kết hợp đinh đá, cáp biên và
cáp đỉnh sử dụng để ổn định bề
mặt bờ dốc đất đá làm việc theo
nguyên tắc thiết lập mặt cắt cân
bằng đã được áp dụng rộng rãi
và rất hiệu quả tại hầu khắp các
nước ở châu Âu, châu Mỹ, Nhật
Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Ấn
Độ, Indonesia… chính là sự lựa

chọn tốt để áp dụng tại nước ta
trong thời gian tới.
Giải pháp này sử dụng lưới
thép có mắt ô vuông hoặc lục
giác tạo bởi các sợi thép hay cáp
xoắn cường độ chịu kéo rất cao
(1.770-2.550 MPa), chịu được tác
động từ các yếu tố môi trường
thông thường và chống ăn mòn
bằng lớp mạ đặc biệt. Lưới này
được phủ lên mặt bờ dốc đất đá
cần bảo vệ và ghim giữ nhờ các


quanh của đinh đá được huy động để ổn định khối đất đá nhờ sức kháng kéo và kháng cắt
của bản thân đinh đá được gia cố trên bờ dốc một cách bị động. Khi chưa có sự dịch
chuyển, sức kháng cắt của đinh đá sẽ làm tăng ma sát giữa các mặt phân tách hay các mặt

học - công nghệ và đổi mới sáng tạo
yếu có trong khối đá nứt nẻ. Khi có sự dịchkhoa
chuyển
thì sức kháng kéo của đinh đá sẽ

được huy động và áp lực pháp tuyến trên bề mặt khe nứt sẽ tăng lên.
Bố trí chung đinh đá/đinh đất

Lưới thép cường
độ cao

Đinh đá với

tấm đệm

Neo cáp

Mặt trượt tiềm tàng

Hình 1. 1.
Sơ đồ
bố trí
thống
thépthống
cường độlưới
cao chống
ăn mòn
gia cố độ
bờ dốc
(Nguồn
Geobrugg).
Hình
Sơ
đồhệbố
trílướihệ
thép
cường
cao
chống
ăn mòn gia cố bờ dốc

đinh đất hay đinh đá có kết hợp
các dây cáp biên và cáp đỉnh tạo

thành hệ linh hoạt gia cố nhằm
ổn định bờ dốc (hình 1). Thông
thường, cáp biên được nối bằng
ren vào các gờ đinh đá, bên trên
và dưới được gắn vào neo cáp ở
các góc. Đinh đá (có thể gọi neo
thường) là hệ thống ổn định kết
cấu, chống lại sự chuyển dịch
quá mức của khối đá bằng cách
tạo ra ứng suất truyền vào trong
khối đá. Đinh đá có nhiệm vụ giữ
các khối đá nguy cơ mất ổn định,
liên kết các khối đá lại với nhau
tạo thành một khối ổn định hơn.
Nói cách khác, phần lõi thép và
vữa bao quanh của đinh đá được
huy động để ổn định khối đất đá
nhờ sức kháng kéo và kháng cắt
của bản thân đinh đá được gia
cố trên bờ dốc một cách bị động.
Khi chưa có sự dịch chuyển, sức
kháng cắt của đinh đá sẽ làm
tăng ma sát giữa các mặt phân
tách hay các mặt yếu có trong
khối đá nứt nẻ. Khi có sự dịch
chuyển thì sức kháng kéo của
đinh đá sẽ được huy động và áp

lực pháp tuyến trên
2 bề mặt khe

nứt sẽ tăng lên.
Hiệu quả ổn định bờ dốc khi
sử dụng lưới thép cường độ cao
chống ăn mòn đã được kiểm
chứng ở nhiều nước trên thế giới,
chúng đặc biệt hiệu quả trong
phòng chống đá lở, đá rơi.
Ứng dụng tại Việt Nam
Tại Việt Nam, từ năm 2016
đến nay, 3 đoạn bờ dốc đá
thuộc phần ta luy dương gồm:
Km128+602÷Km128+677,
Km129+310÷Km129+381
và
Km129+990÷Km130+037
trên
quốc lộ 6 thuộc địa phận xã Tòng
Đậu, huyện Mai Châu, tỉnh Hòa
Bình đã được thi công thử nghiệm
giải pháp công nghệ mới này để
ổn định bờ dốc và chống đá lở,
đá rơi.
Các vị trí lựa chọn thi công thử
nghiệm nằm bên phải quốc lộ 6
hướng Hà Nội - Sơn La, cao 60 m,
độ dốc lớn (hệ số bờ dốc 1/0,2).
Cấu tạo địa chất là các đá vôi nứt
nẻ mạnh, phong hóa không đều,

nhiều tảng hay khối liên kết kém

và là một trong số “điểm đen”
thường xuyên xuất hiện đá lở, đá
rơi, gây nguy hiểm và cản trở giao
thông.
Giải pháp lưới thép cường độ
cao chống ăn mòn với các đinh
đá, cáp biên, lưới thép cường
độ cao Tecco cũng như các chi
tiết phụ trợ của Hãng Geobrugg
(Thụy Sỹ) đã được tính toán theo
nguyên tắc thiết kế địa kỹ thuật
thông thường. Các giá trị cơ bản
khối đá nứt nẻ sử dụng tính toán
ổn định bờ dốc gồm: góc ma sát
trong φ’=400; lực dính kết đơn vị
c’=0 kPa; trọng lượng thể tích
γ=27 kN/m3.
Bờ dốc được ổn định bằng
lưới thép cường độ cao Tecco®
G65/3 (cường độ kéo đứt >1.770
MPa), đường kính sợi thép 3 mm,
chiều rộng mắt lưới 65 mm, có
lớp mạ đặc biệt (hợp kim Zn/Alalloy, chống ăn mòn) của Hãng
Geobrugg. Liên kết các tấm lưới
thép bằng khóa nối được chế tạo
từ thép đúc cường độ cao đặc

Soá 4 naêm 2019

35

đá rơi
đátrên
rơi trên
bờ dốc.
bờ dốc.
VớiVới
giảigiải
pháp
pháp
nêunêu
trên,
trên,
bờbờ
dốc
dốc
không
khôngcòn
cònxuất
xuấthiện
hiệncác
các tảng
tảng hay
hay khối
đácũng
rơi cũng
đường
như
trước,

mặtbờbờdốc
dốcổn
ổnđịnh,
định,thực
thực vật
vật phát
phát triển
đá rơi
nhưnhư
lăn lăn
trêntrên
mặtmặt
đường
như
trước,
bềbề
mặt
học đinh
- Công
đổi
mới
sáng
tạo
bình
thường,
đinh
đá thép
vàvàthép
không
biểu

hiệndịch
dịchchuyển
chuyểncũng
cũngnhư
nhưăn
ăn mòn
mòn đặc
đặc biệt
bìnhKhoa
thường,
đánghệ
và
không
có có
biểu
hiện

(hình(hình
2). 2).

Hình 2. Hiệu quả ổn định bờ dốc chống đá lở của lưới thép cường độ cao chống ăn mòn trên quốc lộ 6 (10/2018).

HìnhHình
2. Hiệu
2. Hiệu
quảquả
ổn định
ổn định
bờ bờ
dốcdốc

chống
chống
đáđá
lởlở
của
củalưới
lướithép
thépcường
cườngđộ
độ cao
cao chống
chống ăn
biệt mạ kẽm loại Tecco T3. Lưới

khối đá rơi cũng như lăn trên mặt

mònđược
mòn
trênbao
trên
quốc
quốc
lộ mặt
6lộ(10/2018).
6 (10/2018).
phủ
bề
bờ
dốc hiện đường như trước, bề mặt bờ dốc

đá tại các khu vực tập trung dân
cư, công trình giao thông... ?

trạng, kết hợp với hệ thống đinh ổn định, thực vật phát triển bình
Cùng
Cùng
với với
hiệuhiệu
quảquả
bước
bước
đầuđầu
như
như
đãđã
nêu
nêutrên,
trên,giải
giảipháp
pháp
còn
còn
mang
mang
lại nhiều
nhiều ưu
TÀI LIỆU
THAM
KHẢO lại
đá loại Gewi d=32 mm chống ăn thường, đinh đá và thép không có

1. Nguyễn Sỹ Ngọc (2014), Cơ học
biểu
hiện
dịch
chuyển
cũng
như
dàikhác
4,3
m,
khoảng
điểm
nổi khác
bật
như:
giữ
nguyên
hiện
trạng
dốc
khi
công,
vừathi
thicông
công vừa
vừa khai
điểmmòn,
nổi chiều
bật
như:

giữ
nguyên
hiện
trạng
bờbờ
dốc
khi
thithicông,
vừa
đá, Nhà xuất bản Giao thông Vận tải,
cách giữa các đinh đá 2,0 m, đặt ăn mòn đặc biệt (hình 2).
Hà Nội.
lỗ
khoan
đường
kính
76 đường,
thác
thường
các
tuyến
thực
vật
phát
triển
lại
sau
khiđưa
đưavào
vào sử

sử dụng,
dụng, thân
thác trong
bìnhbình
thường
các
tuyến
đường,
thực
vật
phát
triển
lại
sau
khi
Cùng với hiệu quả bước đầu
2. Nghiêm Hữu Hạnh (2005), Cơ
mm và được lấp đầy vữa xi măng
như đã nêu trên, giải pháp còn học đá, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà
thiện
với
môi
trường;
bị gọn
nhẹ,
ít vật
liệu;
côngđược
đượctrên
trênđịa

địahình
hình cao
cao và dốc
thiệncường
với môi
trường;
thiếtthiết
bị gọn
nhẹ,
ít vật
liệu;
thithicông
độ M300.
mang lại nhiều ưu điểm nổi bật Nội.
0 vị 0trí đinh đất dùng
như:
giữ
nguyên
hiện
trạng
Tại(80-85
các
đứngđứng
(80-85
); thi); công
thi công
nhanh
nhanh
và khác
và

đảm
đảm
bảobảo
ổnổn
định
định
lâu
lâudài…
dài… 3. Marek Cala, Daniel Flum, Rudolf
tấm đệm P33/66 đặt theo chiều bờ dốc khi thi công, vừa thi công Rüegger, Armin Roduner and Stephan
Wartmann
(2012),
TECCO®
Slope
khai
thác
bình
thường
các việc
ngang
phủ
lên với
mắt
lưới,
kết
hợp
Cùng
sự phát
triển
của

khoa
học
vàcông
côngnghệ,
nghệ,
việc
bộtiêu
tiêu
chuẩn
cơ sở
Cùng
với
sự phát
triển
củavừa
khoa
học
và
bộ
chuẩn
cơ
về
Stabilization System and RUVOLUM®
bắt bu lông để cố định lưới thép tuyến đường, thực vật phát triển
Dimensioning Method. Romanshorn,
thiết
kế, công
thi công
và cho
nghiệm

giải
pháp
ổn
định
dốcbằng
bằng
lướithép
thép cường
cường độ cao
thiếtvà
kế,giảm
thi
và tải
nghiệm
thuthu
giải
pháp
ổnvào
định
bờbờdốc
lưới
lại
sau
khi
đưa
sử
dụng,
thân
sức
chịu

lưới
Switzerland, 240p.
thép. Cáp biên đường kính D=12 thiện với môi trường; thiết bị thi
4. B.
Muhunthan,
Shanzhi
Shu,
chống
ăn
mòn
mới
được
ban
hành
chính
là
kiệnthuận
lợicho
cho
việc
ápdụng
dụng
phổ biến
chống
ănđặtmòn
mới
được
banlưới
hành
chính

điều
việc
áp
phổ
công
gọn là
nhẹ,
ítđiều
vậtkiện
liệu;
thithuận
cônglợi
mm
chèn
có liên
kết
trên
Omar A. Hattamleh (2011), Analysis
thép tại 4 cạnh bề mặt bờ dốc, được trên địa hình cao và dốc and design of wire mesh/cablenet
công
nghệ
này
ở nước
ta nhằm
đảm
bảoanantoàn,
toàn,phòng
phòngtránh
tránhrủi
rủi ro

ro do
do trượt
côngđược
nghệgắn
này
thờithời
giangian
tới tới
ở nước
ta nhằm
đảm
bảo
và căng với neo cáp đứng (80-850); thi công nhanh và slope protection, Department of Civil
and
Environmental
Engineering,
biên
D=14,5
vàkhu
cố định
đảm
bảo
định
lâu
dài…giao
lởđá
đất
đácác
tạimm
các

vực
tập
trung
cư,
công
trình
giaothông...
thông...
lở đất
tại
khu
vực
tậpbằng
trung
dândân
cư,ổn
công
trình
Washington
State
University.
4 neo cáp tại mỗi đầu dây cáp.
Cùng với sự phát triển của
5. D.J. Varnes (1978), Slope
LIỆU
THAM
KHẢO
TÀITÀI
LIỆU
THAM

KHẢO
Sau 3 năm thi công và sử khoa học và công nghệ, việc bộ movement types and processes,
dụng thử nghiệm, giải pháp lưới tiêu chuẩn cơ sở về thiết kế, thi In  Special report 176: Landslides:
1. Nguyễn
Sỹ Ngọc
(2014),
Nhà
xuấtbản
bảnGiao
Giaothông
thôngVận
Vậntải,
tải, Hà
Hà Nội.
1. Nguyễn
Sỹ Ngọc
(2014),
CơCơ
họchọc
đá,đá,
Nhà
xuất
thép cường độ cao chống ăn mòn công và nghiệm thu giải pháp Analysis and Control, Transportation
Research Board, Washington, D.C.
tại 2.
Hòa
Bình
choHữu
thấy
hiệu

quả
ổn định
bờ học
dốc
bằng
lưới
thép
2.
Nghiêm
Hữu
Hạnh
(2005),
Nhà
xuất
bảnXây
Xâydựng,
dựng,Hà
Hà Nội.
Nội.
Nghiêm
Hạnh
(2005),
CơCơ
học
đá,đá,
Nhà
xuất
bản
khả quan của công nghệ mới này cường độ cao chống ăn mòn mới
trong

chống
đá
lở,
đáDaniel
rơi Flum,
được
ban
hành
chính
là điều kiện
3. Marek
Cala,
Flum,
Rudolf
Rüegger,
Armin Roduner
Roduner and
and Stephan
Stephan
3. phòng
Marek
Cala,
Daniel
Rudolf
Rüegger,
Armin
trên bờ dốc. Với giải pháp nêu thuận lợi cho việc áp dụng phổ
Wartmann
TECCO®
Slope

Stabilization
System
andRUVOLUM®
RUVOLUM®Dimensioning
Dimensioning
Wartmann
TECCO®
Slope
Stabilization
trên,
bờ (2012),
dốc (2012),
tại các
vị
trí được
biến
công
nghệ nàySystem
thời
gianand
tới
cho là "điểm đen" trên quốc lộ 6 ở nước ta nhằm đảm bảo an toàn,
Method.
Switzerland,
240p.
Method.
Romanshorn,
Switzerland,
240p.
không

còn Romanshorn,
xuất hiện các
tảng
hay phòng
tránh rủi ro do trượt lở đất

36

Soá 4 naêm 2019

4 4