Rung chấn và vấn đề kháng chấn trong quản lý xây dựng trên địa bàn TP.HCM

Hoạt động thi công các công trình xây dựng trong điều kiện nền đất yếu, kích thích cộng hưởng sóng đàn hồi lan truyền trong đới đứt gãy sông Sài Gòn có thể gây nên rung chấn nguy hiểm cho các hạ tầng hiện hữu trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh.

Đại diện nhóm thực hiện nhiệm vụ khoa học “Nghiên cứu cấu trúc nền đất ba chiều (3D) đến độ sâu 50m khu vực nội thành Thành phố Hồ Chí Minh và hiện trạng hoạt động đứt gãy sông Sài Gòn làm cơ sở cho việc đánh giá rung chấn và quản lý xây dựng” cho biết, đề tài được triển khai nhằm tìm lời giải cho vụ việc vào ngày 21/2/2017 trường tiểu học Nguyễn Bỉnh Khiêm (phường Bến Nghé, quận 1, TP.HCM) cùng nhiều nhà cửa, công trình xây dựng xung quanh bất ngờ xảy ra hiện tượng rung lắc khá mạnh, làm ảnh hưởng đến hoạt động giảng dạy - học tập và tâm lý của giáo viên - học sinh, cũng như gây hoang mang, lo lắng cho người dân sinh sống, làm việc trong khu vực. 

Ở thời điểm đó, khi Viện Địa lý tài nguyên TP.HCM (Viện Hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam) thực hiện quan trắc rung động nền đất, thì tất cả tín hiệu rung ghi nhận được đều nằm trong mức độ cho phép trong xây dựng và sản xuất. Trong khi đó, báo cáo của Trung tâm Báo tin Động đất và Sóng thần thuộc Viện Vật lý địa cầu (VAST) cũng khẳng định, cùng thời gian đó không ghi nhận bất kỳ vụ động đất nào trên lãnh thổ Việt Nam, mà có thể do các hoạt động xây dựng công trình xung quanh. 

TS Lê Ngọc Thanh, chủ nhiệm nhiệm vụ trình bày về mô hình phân lớp địa chất khu vực TP.HCM

Hiện tượng rung chấn còn diễn ra ở một số khu vực lân cận như quận 7, huyện Nhà Bè và quận 2 cũ (nay là Thành phố Thủ Đức). Các điều tra sau đó cho thấy rung chấn lan truyền theo phương Tây Bắc - Đông Nam trùng phương đứt gãy sông Sài Gòn. Do đó, nguyên nhân gây rung chấn ban đầu được xác định có thể là do việc thi công các công trình trong điều kiện nền đất yếu ở khu vực xung quanh, đã kích thích cộng hưởng sóng đàn hồi lan truyền trong đới đứt gãy sông Sài Gòn như một “kênh dẫn sóng”. Nhiều chuyên gia cho rằng, hiện tượng rung lắc tại khu vực nói trên là hoàn toàn không bình thường, và do đó cần phải được quan tâm nghiên cứu một cách toàn diện hơn. Được biết, trong thời gian xảy ra rung lắc, cách điểm trường Nguyễn Bỉnh Khiêm khoảng 100m đang có thi công một công trình xây dựng với quy mô 2 tầng hầm, 16 tầng nổi. 

Chính xác hóa đứt gãy sông Sài Gòn

Theo đó, nhóm nghiên cứu do TS. Lê Ngọc Thanh thuộc Viện Địa lý tài nguyên TP.HCM làm chủ nhiệm đã tiến hành phân tích đặc điểm cấu trúc nền đến độ sâu 50m khu vực nghiên cứu, đánh giá hiện trạng hoạt động đứt gãy sông Sài Gòn, xây dựng mô hình ba chiều (3D) cấu trúc nền đến độ sâu 50m, đánh giá ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên và hoạt động kinh tế - xã hội đến cấu trúc nền và hoạt động đứt gãy sông Sài Gòn, từ đó đề xuất các giải pháp phòng tránh rung chấn và phục vụ quản lý xây dựng.

Đại diện nhóm nghiên cứu khẳng định, kết quả này có thể cung cấp thông tin nhanh chóng và đáng tin cậy về nền đất dưới dạng 3D cho các khu vực xảy ra rung chấn mạnh và đột ngột để có có biện pháp xử lý tình huống thích hợp; mặt khác còn hỗ trợ cho các nhà quy hoạch, thiết kế có được cái nhìn tổng quan về đặc điểm địa chất khu vực dự kiến đầu tư xây dựng công trình.

Bản đồ phân loại nền đất TP.HCM theo TCVN 9386:2012

Bên cạnh hoàn thành việc xây dựng mô hình cấu trúc nền đất 3D cho khu vực nghiên cứu đến độ sâu hơn 50m cho khu vực TP.HCM, các chuyên gia tại Viện Địa lý tài nguyên TP.HCM cũng khảo sát sự đứt gãy của đới sông Sài Gòn, để kết hợp phân tích các ảnh hưởng đến sự rung lắc về địa chất.

Trong khu vực nghiên cứu, đất nền loại C phân bố tập trung ở phía Tây ở các quận Bình Thạnh, 3 và 1. Nền đất loại D chiếm diện tích lớn khu vực nghiên cứu, ngoại trừ quận 4. Đặc biệt là phần trung tâm hiện diện đất nền loại S chiếm gần 1/3 diện tích khu vực nghiên cứu, bao gồm trọn quận 4, và một phần các quận 1, 2 và Bình Thạnh.

Bản đồ phân loại nền đất khu vực nghiên cứu (theo TCVN 9386:2012)

Báo cáo tại buổi nghiệm thu, TS. Lê Ngọc Thanh cho biết, các bản đồ nền dạng số hóa hệ tọa độ VN2000, tỷ lệ 1/50.000 được thành lập phục vụ cho việc xây dựng và thể hiện cấu trúc nền đất. Trong đó, số liệu thu thập chủ yếu bằng hai cách, khai thác dữ liệu từ những nguồn hiện có, và trực tiếp khoan địa chất công trình. 

Phạm vi nghiên cứu của đề tài

Nhóm nghiên cứu cũng cho biết thêm, khu vực nghiên cứu của đề tài thuộc khu vực nội thành gồm các quận 1, 2, 3, 4 và Bình Thạnh, tuy nhiên để nghiên cứu hiện trạng hoạt động của đứt gãy Sông Sài Gòn thì nhóm đã mở rộng phạm vi nghiên cứu như hình bên dưới.

Phạm vi nghiên cứu ảnh hưởng của đứt gãy sông Sài Gòn

Kết quả khảo sát cho thấy, tuy nằm trong vùng chuyển tiếp của địa chất nhưng địa hình TP.HCM tương đốì bình ổn, có dạng bậc theo xu hướng thấp dần từ Bắc xuống Nam, từ Đông sang Tây. Có hai con sông lớn chảy qua địa phận Thành phố: sông Đồng Nai bắt nguồn từ cao nguyên Langbiang (Lâm Đồng), chảy qua rìa Đông, Đông Nam Thành phố; sông Sài Gòn dài 201km, bắt nguồn từ Campuchia, chảy cắt ngang qua Thành phố. Sông Đồng Nai hợp lưu với sông Sài Gòn tại khu vực Nhà Bè, chảy ra Biển Đông theo hai ngã chính là sông Soài Rạp và sông Lòng Tàu. Toàn bộ mạng lưới sông rạch trên địa bàn Thành phố đều chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều.

Vị trí các điểm khoan địa chất công trình phục vụ nghiên cứu

Đứt gãy Sông Sài Gòn kéo dài theo phương Tây Bắc – Đông Nam xuyên qua phạm vi nghiên cứu với chiều dài 220km, phát triển gần trùng với hệ thống thung lũng sông Sài Gòn. Đứt gãy đi qua biên giới Việt Nam – Campuchia, men theo rìa hồ Dầu Tiếng tới khu vực Hố Bô, Bến Cỏ (Củ Chi) và tiếp tục chạy qua An Thạnh (Hóc Môn), Gò Xoài, Tân Điền (Thủ Đức), đến khu vực Chánh Nghĩa, Ba Bông (Nhơn Trạch - Đồng Nai), tiến sát Giồng Chùa và núi Lớn, núi Nhỏ (Vũng Tàu), tiếp tục ra biển Cần Giờ và bị khống chế ở đây bởi đứt gãy cấp I Thuận Hải - Minh Hải (Vũng Tàu - Cà Ná).

Kết quả công tác địa vật lý đo sâu từ telua cho thấy, ở khu vực Củ Chi, vị trí đứt gãy Sông Sài Gòn được xác định cách sông Sài Gòn khoảng 3km về phía Tây Nam; dự báo đứt gãy phát triển trong Kainozoi, cắm dốc đứng, hơi nghiêng về phía Tây Nam, với góc dốc từ 77-80o, biểu hiện rõ đến độ sâu trên 10 km. Ở khu vực Nhơn Trạch, vị trí đứt gãy sông Sài Gòn được xác định gần trung tâm tuyến đo, cắm dốc đứng, nghiêng khoảng 10o về phía Tây Nam; dự báo đứt gãy hơi nghiêng về phía Tây Nam, từ 78-81o, biểu hiện rõ đến trên 10 km.

Hiện trạng hoạt động đứt gãy Sông Sài Gòn trong khu vực nghiên cứu

Trên ảnh vệ tinh LANDSAT thế hệ 2018-2019, biểu hiện của các photolineament phương Tây Bắc - Đông Nam có liên quan khá mật thiết với đứt gãy Sông Sài Gòn; chiều rộng của dải dị thường trùng với đứt gãy gần 2 km. Trên sơ đồ mật độ độ dài photolineament phương Tây Bắc – Đông Nam đoạn dị thường từ Lái Thiêu đến Gò Xoài dài khoảng 7,8 km (mật độ 1,2 km/km2) cùng phương và cách đứt gãy khoảng 1,1 km về phía Tây Nam. Biên độ ảnh hưởng ở cánh phía Đông Bắc của đứt gãy (trung bình 8km) hẹp hơn cánh phía Tây Nam (trung bình 14km), do đó đứt gãy có hướng cắm dốc về phía Tây Nam và khả năng phần phía Tây Bắc của đứt gãy biểu hiện hoạt động mạnh hơn so với phần phía Đông Nam. Tại khu vực Tương Bình Hiệp (TP. Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương) đứt gãy sông Sài Gòn cũng có biểu hiện dịch chuyển phải với biên độ dịch chuyển 1,1 km. Tại khu vực xã Phước An huyện Cần Giờ, đứt gãy Sông Sài Gòn cũng có biểu hiện dịch chuyển phải.

Hiện nay, các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội ở TP.HCM ngày càng gia tăng, kéo theo nhu cầu xây dựng nhà cửa, kết cấu hạ tầng, đặc biệt là các công trình ngầm, metro, đường giao thông", TS. Lê Ngọc Thanh cho biết, "Kết quả nghiên cứu của đề tài mở ra hướng nghiên cứu liên ngành trong nghiên cứu cấu trúc nền đất 3 chiều của một khu vực phục vụ quản lý xây dựng, bao gồm trong đó hoạt động của đứt gãy, từ đó dự báo và đánh giá các hiện tượng rung chấn xảy ra trên địa bàn Thành phố, xác định cái nhìn tổng quan về đặc điểm cấu trúc địa chất nền.".

Cần lưu ý rung chấn từ thiết bị thi công

TS Lê Ngọc Thanh cũng thông tin thêm rằng, có hai yếu tố kích thích gây rung chấn ở TP.HCM là động đất và rung động nhân tạo. Hai nhân tố này đóng vai trò vừa là nguyên nhân trực tiếp, vừa là yếu tố kích hoạt rung chấn xảy ra. Tuy nhiên, do trên địa bàn Thành phố hoạt động động đất không cao, vì thế rung động nhân tạo là nhân tố cần lưu ý. 

Từ đó, nhóm nghiên cứu đề xuất TP.HCM áp dụng các biện pháp kháng chấn theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 9386:2012 cho các nền đất đã xác định trong công trình “Phân vùng nhỏ động đất Thành phố Hồ Chí Minh”, áp dụng Tiêu chuẩn TCXD 229:1999 khi xây dựng các công trình có kết cấu và nền đất, để giảm thiểu khuếch đại cường độ rung động do hiện tượng cộng hưởng. Bên cạnh đó, có giải pháp quản lý thiết bị thi công công trình xây dựng gây rung động có công suất lớn như các máy khoan ép, cọc nhồi... (chỉ cho phép vận hành phù hợp với nền đất và công suất phù hợp).

Bên cạnh đó, nhằm tăng cường công tác phòng ngừa và giảm nhẹ thiệt hại do rung chấn, nhóm nghiên cứu cũng kiến nghị Thành phố Hồ Chí Minh sớm tiến hành rà soát các biện pháp kháng chấn và tiêu chuẩn xây dựng của các công trình xây dựng quan trọng trong khu vực nội thành, kiểm tra các thiết bị thi công phù hợp với nền đất tương ứng.