Lưới địa kỹ thuật là một trong những vật liệu địa kỹ thuật có vai trò quan trọng trong công tác gia cường, bảo vệ và tăng tải trọng cho địa hình nền đất yếu. Vậy loại vật liệu này được phát minh như thế nào? Quá trình phát triển cho đến hiện nay ra sao? Hãy cùng Phú Thành Phát tìm hiểu về lịch sử của lưới địa kỹ thuật thông qua nội dung bài viết dưới đây nhé!

Sự ra đời của Lưới địa kỹ thuật

Trong những thập kỷ gần đây, bắt đầu từ những năm 70, vải không dệt và vải dệt thoi đã và vẫn thường được sử dụng trong đường bộ và xây dựng đường sắt. Đóng vai trò làm lớp phân cách vật liệu với lớp đất yếu, hạt mịn. Được đặt trên nền đất để thực hiện chức năng gia cố. Vì giống như một thanh giằng, chúng làm giảm độ võng. Do đó sự sụt lún của lớp đất phía trên được cải thiện rõ rệt. Thông qua ứng dụng này, có thể thấy, độ cứng của vật liệu địa kỹ thuật đóng vai trò vô cùng quan trọng. Độ bền kéo càng cao thì hiệu ứng gia cường càng lớn.

Để tiếp tục phát triển, người ta đã phát minh ra được vật liệu địa tổng hợp làm từ vải không dệt và lưới địa kỹ thuật. Loại vật liệu kết hợp này đem lại hiệu quả gia cường đáng kể cho các vùng sụt lún như các hố sụt, “ổ gà” mà chúng ta thường thấy. Không dừng lại ở đó, Geogrids còn được ứng dụng cho các công trình xây dựng sườn dốc lớn  với độ dốc rất cao. Có thể lên đến 90^o với độ cao đạt khoảng vài chục mét.

Quá trình phát triển của Lưới địa kỹ thuật

Lưới địa kỹ thuật được phát triển qua nhiều thế hệ

Thế hệ thứ 3: Lưới địa kỹ thuật sợi thủy tinh được phủ nhựa bảo vệ.

Việc quan sát các vấn đề nghiền tái diễn đã dẫn đến việc sử dụng thành công các lưới địa kỹ thuật có thân cứng theo hướng dọc và đứt theo hướng ngang. Loại lưới này đã thâm nhập thành công vào thị trường vào cuối những năm 1990, đầu những năm 2000.

Trong vài năm, hàng nghìn kilômét vuông mặt đường được gia cố bằng lưới địa kỹ thuật sợi thủy tinh thế hệ 3. Chứng tỏ lưới địa loại này mang lại hiệu quả và đạt yêu cầu gia cố.

Tiến hóa hình học lưới địa kỹ thuật

Các giới hạn ứng dụng lưới địa kỹ thuật được tìm thấy trong công nghệ sản xuất của những năm 1990:

• Độ cứng: phát sinh từ sự hiện diện của chất phụ gia bảo vệ sợi (nhựa, lớp phủ,…)
• Hiệu dụng: ngăn chặn hoàn toàn hoặc một phần sự lõm cơ học của các lớp nhựa đường trên và dưới. 

Một số dự án cũng có thể phải chịu sự trượt nhựa đường trong quá trình áp dụng các lớp mài mòn. Thậm chí dưới các hạn chế phanh của xe tải hạng nặng. Một số chuyên gia đang bắt đầu nghĩ đến việc kết hợp lưới địa kỹ thuật với màng SAMI (2) để chống lại các hiện tượng tách lớp này.

Vì vậy, vào khoảng năm 2010, lưới địa kỹ thuật linh hoạt ra đời với các giải pháp mới dựa trên sợi carbon được đề xuất và ứng dụng thành công. Lưới địa kỹ thuật sợi carbon sau đó đã chứng minh được giá trị của chúng. Hiệu quả đến mức chúng có thể gia cố vỉa hè bitum, điều mà lưới địa thủy tinh không thể làm được.

Quá trình phát triển sau đó hướng đến sự tiến hóa của hình học lưới địa kỹ thuật. Thiết kế hình học một và hai trục truyền thống mặc dù mang lại hiệu quả sử dụng cao, nhưng đối với một số khu vực vỉa hè chịu ứng suất cụ thể thì thiết kế này vẫn chưa thể đáp ứng được. Khi đó, lưới địa kỹ thuật 3 trục ra đời đã giải quyết được vấn đề này. Gia cố cho cả khu vực rẽ có bán kính nhỏ. Giải pháp này đã nhanh chóng chứng minh được giá trị của nó và hiện đang được ứng dụng phổ biến trên toàn thế giới.

Ứng dụng đầu tiên của lưới địa kỹ thuật

Lưới địa kỹ thuật được ứng dụng, nghiên cứu, phát triển bắt đầu từ những năm cuối của thập niên 60s (1960). Ứng dụng kỹ thuật đầu tiên chính là tích hợp lưới địa kỹ thuật bên trong bê tông cốt thép vào thân vỉa hè để khôi phục lực kéo.

Ngoài ra, một trong những ứng dụng đầu tiên về nền móng đã được áp dụng lần đầu tiên tại Ba Lan qua công trình của một con đường băng qua các lớp trầm tích sâu của đất hữu cơ yếu. Những hạn chế đối với dự án do điều kiện đất yếu và mực nước ngầm cao đã được khắc phục thành công bằng cách kết hợp hai kỹ thuật địa kỹ thuật: Cột bê tông rung và lưới địa kỹ thuật. Hai vật liệu này đã tạo ra cái gọi là thiết kế nền tảng truyền tải tải trọng. 

Một bờ kè gia cố bằng lưới địa kỹ thuật, có tổng độ dày 1,5m, đã được sử dụng để truyền tải tải trọng của đường ray qua vòm đến một lưới VCC có nền sỏi, do đó truyền tải tải trọng qua đất phù sa yếu đến cát bên dưới. Khái niệm thiết kế của cấu trúc này là tăng cường độ cong tự nhiên của vật liệu dạng hạt bằng cách kết hợp hai lớp lưới địa kỹ thuật gia cố. 

Sau đây là một trong những ứng dụng nổi bật những năm đầu tiên của lưới địa kỹ thuật trong giải pháp gia cường nền đất yếu. 

Ghi chú:

• Thiết kế đã loại bỏ sự không chắc chắn về thời gian liên quan đến thời gian cố kết các lớp trầm tích hữu cơ.
• Cho đến hiện nay, các công trình đã được thực hiện vẫn đang hoạt động như dự kiến, không có bằng chứng về chuyển động hoặc lún khác biệt.
• Phương pháp này được áp dụng như là một giải pháp kinh tế, rút ngắn thời gian thi công cho các công trình xây dựng trên nền đất mềm, đất yếu,… Nơi không thể chịu được sự lún đáng kể.

Tuyến đường ở Gdańsk (1995)

Một tuyến đường mới ở Gdańsk, hoàn thành năm 1995. Bao gồm một xa lộ đô thị ba làn kép và một tuyến xe điện chạy trong khu bảo tồn trung tâm. Tuyến đường này cung cấp một liên kết chiến lược đông-tây của hệ thống giao thông thành phố với tuyến đường chính đến Warsaw.

Trên một khoảng cách khoảng 500m, tuyến đường này được xây dựng trên điều kiện nền đất yếu. Nền đất bên dưới đặc biệt xấu dọc theo đoạn dài 173m (A), nơi có các lớp đất trầm tích sâu có khả năng nén cao. Để kiểm soát độ lún, hầu hết tải trọng chết và tải trọng sống của đường phải được chuyển xuống lớp cát bên dưới. Triết lý chung của thiết kế áp dụng cho đoạn đường này (Topolnicki, 1994) là sử dụng một tấm đệm gia cố bằng lưới địa kỹ thuật để kích thích vòm và tập trung tải trọng trên các cột bê tông rung (VCCs), sau đó truyền tải tải trọng qua lớp đất yếu đến lớp cát chịu lực.

Phần tiếp giáp (B) của đường xe ngựa, dài khoảng 330m, được xây dựng theo cách trực tiếp vì có điều kiện đất thuận lợi hơn bên dưới lớp đất lấp bề mặt (xem Hình 2). Dọc theo phần này, hai lớp lưới địa kỹ thuật được thiết kế sâu trong lớp đất lấp để cung cấp đủ lực hỗ trợ cho mặt đường xe ngựa (Wemo và cộng sự, 1994). Tuy nhiên, người ta dự đoán rằng phần (B) có thể lún nhiều hơn phần (A). Do đó, phải xây dựng một vùng chuyển tiếp để loại bỏ sự thay đổi đột ngột về độ linh hoạt của nền đường tại mối nối của hai hệ thống móng khác nhau dọc theo cùng một đường xe ngựa. Vùng chuyển tiếp được thiết kế ở cuối phần (A) bằng cách rút ngắn dần các VCC và sửa đổi thích hợp cốt thép lấp (Topolnicki, 1994).

Kết luận

Lưới địa kỹ thuật là loại vật liệu được ra đời từ những cuối năm 1960s nhằm đáp ứng khả năng gia cố của công trình trên nền đất yếu. Đặc biệt là các công trình có yêu cầu chịu tải trọng cao như đường cao tốc, đường tỉnh lộ. Qua nhiều giai đoạn hình thành và phát triển, không chỉ được cải tiến, thay đổi từ thành phần vật liệu mà lưới địa còn được thay đổi cải tiến về mặt cấu tạo hình học của chúng. Giúp đáp ứng đa dạng yêu cầu kỹ thuật và thiết kế công trình. 

---

THÔNG TIN LIÊN HỆ
Trụ sở chính: 15 Đường số 5, KDC Vĩnh Lộc, Bình Hưng Hòa B, Bình Tân, TP.HCM
Hotline: 028.666.03482 – 0909.452.039 – 0903.877.809
Email: infor@vaidiakythuat.com