Neo đất là hệ thống được thiết kế để tạo ra sự ổn định và chống lại chuyển vị quá mức của kết cấu chắn giữ bằng cách tạo ra ứng suất trước vào trong đất đá.

Nguyên lý cơ bản trong thiết kế hệ thống neo trên nền đất đá là tạo ra 2 điểm liên kết, một điểm liên kết với kết cấu chắn giữ đất, điểm kia neo chặt vào trong đất đá để chuyển lực kéo thông qua ma sát (hoặc độ dính bám) tại các mặt tiếp xúc giữa neo và đất đá.

Neo trong đất đá đã được sử dụng phổ biến tạm thời trong các công trình có hố đào sâu, và ổn định vĩnh cửu của các mái dốc. Hệ thống neo trong đất đã được sử dụng cách đây hơn 50 năm và chứng minh được chất lượng và tính ưu việt của nó so với các biện pháp khác trong xây dựng các công trình trong và ngoài nước. Tuy nhiên biện pháp thi công neo trên nền đất đá cần được đề ra một cách cụ thể, đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13808:2023.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13808:2023 về công trình thủy lợi- thiết kế neo trên nền đất đá do Bộ Khoa học và Công nghệ công bố đưa ra các yêu cầu kỹ thuật khi thiết kế neo ứng suất trước trong nền đất, đá cho các công trình thủy lợi.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho neo dạng bản, tường neo, trụ neo dạng cọc đơn, trụ neo dạng giá cọc và các dạng neo phi tiêu chuẩn khác. Tiêu chuẩn này có thể áp dụng với các dạng công trình khác, nếu có điều kiện tương tự.

Về quy định chung, trước khi tiến hành lập dự án hoặc thiết kế có dự kiến sử dụng giải pháp neo trong nền đất, đá cần phải đánh giá được tình trạng địa chất tại vị trí dự kiến xây dựng công trình. Thành phần và khối lượng khảo sát địa chất, được quy định của tiêu chuẩn này.

Thiết kế công trình thủy lợi neo trên nền đất đá theo tiêu chuẩn sẽ giúp công trình luôn vững chắc, bền lâu. Ảnh minh họa

Neo trong đất, đá được chia thành 2 loại, phụ thuộc vào mục đích và công năng sử dụng của nó. Loại neo lâu dài được sử dụng trong công trình hoặc hạng mục neo đất, đá lâu dài. Neo lâu dài chỉ có một loại duy nhất loại cố định. Loại neo tạm thời, gồm có 2 loại là loại cố định và loại có thể thu hồi, cấu tạo hai loại này cơ bản tương tự như nhau.

Điểm khác biệt là đối với loại neo có thể thu hồi có thêm kết cấu thu hồi. Đây là bộ phận có tác dụng khóa và mở các sợi cáp dự ứng lực. Khi neo, đầu neo xoay ngược theo chiều kim đồng hồ, đầu khóa sẽ khóa các dây cáp. Khi tháo neo, xoay đầu neo theo chiều thuận kim đồng hồ, đầu neo mở ra để thu hồi cáp neo và các bộ phận khác. Trong đó neo tạm thời được sử dụng trong thời kỳ xây dựng công trình lâu dài, để sửa chữa, nâng cấp các công trình lâu dài hay cho các công trình tạm thời.

Giới hạn an toàn đối với chuyển vị đứng của loại công trình sử dụng neo phụ thuộc vào quy định chuyển vị thẳng đứng của loại công trình sử dụng neo trong đất, đá. Giới hạn an toàn đối với chuyển vị ngang của loại công trình sử dụng neo, phụ thuộc vào quy định chuyển vị ngang của loại công trình sử dụng neo trong đất, đá. Ứng suất bám dính cho phép, được xem là đồng nhất trên suốt chiều dài bám dây neo. Giá trị của ứng suất bám dính không vượt quá các giá trị quy định.

Khi khảo sát địa kỹ thuật cho neo trong đất đá phải bao gồm công tác điều tra, khảo sát địa chất công trình và địa chất thủy văn. Khi số liệu khảo sát địa kỹ thuật của công trình chính sẽ xây dựng, không đáp ứng được yêu cầu của thiết kế neo trong đất, đá. Cần tiến hành khảo sát địa kỹ thuật bổ sung để phục vụ cho việc thiết kế neo trong đất đá.

Đối với công tác điều tra phải bao gồm việc thu thập khảo sát môi trường đất và nước, địa chất khu vực lân cận, điều kiện xây dựng và các yếu tố ảnh hưởng, các dữ liệu có liên liên quan đến công tác xây dựng neo trong đất, đá. Điều tra, thu thập tài liệu về môi trường, khí hậu, công trình xây dựng và đất đai xung quanh, quy hoạch sử dụng đất liên quan đến dự án. Thu thập và phân tích tài liệu địa chất công trình, địa chất thủy văn và địa chấn trong khu vực dự kiến xây dựng công trình (nếu có).

Đối với neo trong đất, đá để ổn định hố móng và mái dốc nên điều tra thu thập tài liệu về công tác đào, đắp trước đây. Ngoài ra, đối với hố móng trong khu vực có dân cư, cần điều tra về các công trình lân cận, đường ống ngầm, hệ thống hạ tầng khác. Qua đó, có phân tích, đánh giá sơ bộ về ảnh hưởng đối với công tác thi công neo trong đất, đá.

Khảo sát địa chất công trình và địa chất thủy văn phải phản ánh đúng hiện trạng. Xác định được các tác động địa chất bất lợi, kể cả động đất đối với ổn định tổng thể. Đưa ra các thông số cần thiết cho thiết kế, thi công và giám sát. Kết quả khảo sát địa chất công trình phải được tổng hợp và lưu trữ để đối chiếu với số liệu thực tế trong giai đoạn thi công.

Về công tác lấy mẫu, bảo quản và vận chuyển mẫu thí nghiệm, kể cả mẫu nước tuân theo TCVN 2683 và TCVN 4506. Các hố khoan địa chất phải bố trí ra tận biên khu vực bố trí neo. Ngoài ra cũng cần khảo sát tính chất ăn mòn của môi trường đối với vữa và dây neo và các biện pháp chống ăn mòn cần thiết cho mỗi loại vật liệu sử dụng trong thiết kế và thi công neo. Lưu ý tại các khu vực thường có tính ăn mòn như suối nước nóng, bãi chất thải khoáng sản, nhà máy sản xuất công nghiệp, hoặc khu vực đông dân cư hoặc nước mặn, nước lợ tại các khu vực ven biển, cửa sông.

Việc khảo sát cũng cần phải đánh giá toàn diện về nước dưới đất. Bao gồm loại, mực nước, sự phân bổ, chiều dày và độ sâu của các tầng chứa nước, chất lượng nước và tính ăn mòn. Riêng đối với mái dốc cần khảo sát về nguồn nước ngầm bổ sung và khả năng thoát nước hiện trạng.

Đối với dạng neo trong đất, đá được thiết kế truyền tải trọng qua mặt tiếp xúc dây neo, không được sử dụng thép gân mạ kẽm. Trong hồ sơ thiết kế, phải làm rõ sự cần thiết, xác định được nội dung, số lượng, vị trí và thời gian thực hiện các thí nghiệm đánh giá chất lượng neo. Thông thường công tác tổ chức thực hiện các thí nghiệm đánh giá chất lượng neo do nhà thầu thi công neo thực hiện dưới sự giám sát của chủ đầu tư, trừ khi chủ đầu tư có chỉ định khác.

Vật liệu, thiết bị phục vụ công tác thí nghiệm đánh giá chất lượng neo phải là cùng loại với chủng loại vật liệu thi công đại trà. Thiết bị thi công sử dụng phục vụ thí nghiệm phải là cùng loại với chủng loại thiết bị thi công đại trà. Thiết bị phải có độ chính xác theo yêu cầu của hồ sơ thiết kế, phải được kiểm định trước khi thực hiện thí nghiệm.