Hỏi & Đáp về hóa lỏng

• Câu hỏi 1. "Hóa lỏng" có nghĩa là gì?
• Câu hỏi 2. "Tôi phát hiện ra rằng khu đất mà tôi dự định xây dựng dễ bị hóa lỏng. Tôi phải làm gì?
• Câu hỏi 3. "Tôi nghe nói rằng ở những nơi có nền đất yếu, việc xây dựng trên nền móng bê tông là được, nhưng điều đó có đúng không?
• Câu hỏi 4. "Các tòa nhà trung bình đến cao tầng như chung cư có an toàn trên vùng đất dễ bị hóa lỏng như đất khai hoang không?
• Câu hỏi 5. Những biện pháp nào cần được thực hiện ở nhà riêng?
• Câu hỏi 6. "Tôi thường nghe nói rằng đất khai hoang rất nguy hiểm vì mặt đất sẽ hóa lỏng khi xảy ra động đất, nhưng có những biện pháp bảo vệ chống động đất nào được áp dụng trên đất khai hoang ở Yokohama?

A1.

Hiện tượng hóa lỏng lần đầu tiên được chú ý trong trận động đất Niigata năm 1964. Lớp cát dày trước đây được tin dùng để nâng đỡ các tòa nhà đã mềm ra chỉ trong chốc lát, khiến nhiều tòa nhà và cây cầu ở Niigata bị chìm hoặc sụp đổ.

Hiện tượng hóa lỏng cũng được báo cáo rộng rãi trong trận động đất lớn ở phía đông Nhật Bản, trận động đất lớn Hanshin-Awaji, trận động đất phía tây Tottori và trận động đất Geiyo.

Trong lòng đất, các hạt đất được xếp chồng lên nhau. Các hạt đất này liên kết với nhau và khi mặt đất thấp hơn mực nước ngầm, nước ngầm sẽ nằm trong các khoảng trống giữa các hạt. Tuy nhiên, khi động đất làm rung chuyển mặt đất từ ​​bên này sang bên kia, sự liên kết của các hạt đất sẽ dần dần bị bong ra. Cuối cùng các hạt đất vỡ ra và trôi nổi trong nước ngầm. Đây là hiện tượng hóa lỏng.

Thiệt hại do hóa lỏng có thể được phân loại thành hai loại chính:

1. Sự lún và nghiêng của các tòa nhà do sức chịu tải của nền đất giảm
2. Thiệt hại do cát sôi (nước và cát phun trào từ mặt đất)

Đất có khả năng hóa lỏng cao nhất là cát, đặc biệt là cát rời, nơi có nước ngầm ở độ sâu nông gần bề mặt. Ngược lại, ngay cả khi đất là cát, hiện tượng hóa lỏng cũng ít có khả năng xảy ra nếu đất không bị ngập trong nước ngầm hoặc nếu đã tiến hành công tác cải tạo đất.

Căn hộ sụp đổ do hóa lỏng
(Trận động đất Niigata năm 1964/Kawagishicho, Thành phố Niigata)

Lỗ thông hơi cát lớn do hóa lỏng
(Trận động đất biển miền Trung Nhật Bản năm 1983/Làng Kurariki, Tỉnh Aomori)

---

※Trích từ "Bản đồ hóa lỏng và biện pháp đối phó" (Gyosei)

A2.

Đừng bỏ cuộc ngay lập tức chỉ vì mặt đất xấu. Nếu bạn có thể hiểu đúng tình trạng mặt đất bằng cách sử dụng các con số và thực hiện các biện pháp thích hợp, tòa nhà có thể được xây dựng một cách chắc chắn.

Vui lòng tham khảo bản đồ hóa lỏng và tiến hành khảo sát đất ở những khu vực có khả năng xảy ra hóa lỏng cao để hiểu rõ tình trạng của tầng địa chất, mực nước ngầm, v.v.

Ngoài ra, vì khó có thể xác định sự hiện diện của hiện tượng hóa lỏng bằng các phương pháp đơn giản như đo sâu Thụy Điển, chúng tôi khuyên bạn nên tiến hành khảo sát khoan bất cứ khi nào có thể.

Thật khó để hiểu được bản chất của mặt đất chỉ bằng cách nhìn vào nó. Có thể giảm thiểu thiệt hại bằng cách trước tiên tìm hiểu về đặc điểm của bất kỳ khu đất mới nào mà bạn đang cân nhắc mua và nền móng mà bạn dự định xây dựng tòa nhà, sau đó thực hiện các biện pháp để tăng cường khả năng chống động đất của nền móng và tòa nhà.

※Tiếng Thụy Điển nghe thế nào?

Một phương pháp điều tra đơn giản để kiểm tra sức mạnh của đất. Một thanh hình vít được cắm vào đất và quay để xác định độ bền của lớp đất.

A3.

Thuật ngữ "móng tấm" dùng để chỉ móng dạng tấm làm bằng bê tông cốt thép và được dùng để phân biệt với "móng dải", trong đó bê tông cốt thép chỉ được lắp đặt theo hình dạng dải ở các phần chính của phần dưới của tòa nhà.
Nói cách khác, trong khi móng bản nâng đỡ tòa nhà trên bề mặt thì móng dải nâng đỡ tải trọng theo đường thẳng. Do đó, vì móng bản có các thanh thép chạy theo chiều dọc và chiều ngang theo một mạng lưới nên có thể nói là chúng chắc chắn hơn móng bản và do đặc điểm cấu trúc ít bị biến dạng nên chúng có thể giúp san bằng bất kỳ hiện tượng lún không đều nào xảy ra (được gọi là lún khác biệt).
Móng bè rất hiệu quả trong việc ngăn ngừa lún không đều nên được sử dụng rộng rãi trên nền đất yếu. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là móng tấm hoàn toàn an toàn.

• Trọng lượng của nền móng cũng trở nên nặng hơn, có thể gây kích ứng cho nền đất mềm.
• Ở những khu vực mặt đất không cân bằng, điều này có thể dẫn đến tình trạng lún không đều.

Phương pháp này có một số nhược điểm và cần có sự đánh giá của chuyên gia khi áp dụng.
Ngoài ra, việc có thể sử dụng móng bản hay không còn phụ thuộc vào một số điều kiện tiên quyết nhất định, chẳng hạn như khu vực xung quanh phải bằng phẳng và không có bất kỳ gợn sóng nào, địa tầng đất không thay đổi, không có vật thể lạ trong đất lấp và phải biết trước từ kết quả khảo sát đất rằng mặt đất cân bằng tốt.
Ngoài ra, trong trận động đất lớn ở Đông Nhật Bản xảy ra vào ngày 11 tháng 3 năm 2011, những ngôi nhà có nền móng dạng tấm cũng bị sụt lún đất do đất hóa lỏng. Vì móng bè được làm bằng bê tông nặng nên chúng đặt ra thách thức trong việc ngăn chặn hiện tượng hóa lỏng.

A4.

Khi hiện tượng hóa lỏng xảy ra, mặt đất trước đó chịu tải trọng của tòa nhà sẽ trở thành dạng lỏng và có thể xảy ra hai hiện tượng: móng lún xuống đất, khiến tòa nhà nghiêng; hoặc ngược lại, nền móng được nâng lên do nước và cát (sôi cát) phun trào từ mặt đất. Nếu một tòa nhà mất đi sự hỗ trợ từ mặt đất, nó sẽ bị chìm hoặc nhô lên và nghiêng.
Trong trận động đất lớn Hanshin-Awaji, hiện tượng hóa lỏng xảy ra ở quy mô chưa từng có, gây ra thiệt hại như các tòa nhà trên các đảo nhân tạo của Đảo Port và Đảo Rokko bị nghiêng, và trên đất khai hoang ở bờ sông, nhưng thiệt hại do hóa lỏng đối với các tòa nhà trung bình đến cao tầng như chung cư là tương đối nhỏ.

Người ta cho rằng điều này là do tòa nhà được hỗ trợ bởi các cọc chống cắm xuống đất và được cố định chặt vào cọc, ngăn không cho tòa nhà bị nâng lên hoặc chìm xuống.
Tuy nhiên, ngay cả khi các tòa nhà trung bình đến cao tầng như khu chung cư không bị chìm hoặc nổi lên do kết cấu móng cọc, nếu mặt đất xung quanh bị chìm do hóa lỏng, các công trình huyết mạch như hệ thống nước, khí đốt và nước thải nằm dưới lòng đất sẽ bị hư hại. Mặc dù không gây nguy hiểm đến tính mạng, nhưng nếu những cơ sở này bị hư hại, người dân sẽ buộc phải gặp nhiều khó khăn trong cuộc sống hàng ngày. Do đó, các biện pháp chống hóa lỏng cũng phải được áp dụng cho các cơ sở như vậy.
Chúng tôi khuyên bạn nên tham khảo nhà thầu hoặc chuyên gia để tìm hiểu về thiết kế và cấu trúc của tòa nhà bạn đang sinh sống.

A5.

Trong trường hợp nhà riêng, người ta không thường áp dụng các biện pháp chống hóa lỏng như đóng cọc chống sâu hàng chục mét như thường làm ở các tòa nhà trung bình đến cao tầng. Lý do là vì nó sẽ làm tăng đáng kể chi phí xây dựng, nhưng cũng có nghĩa là cần có không gian xây dựng khá lớn để đóng cọc chịu lực chắc chắn.
Ngoài ra, chỉ có một số ít phương pháp có thể áp dụng trực tiếp cho nhà riêng, bao gồm nhiều phương pháp cải tạo nền đất khác ngoài cọc đỡ được coi là hiệu quả tại các công trường xây dựng và kỹ thuật dân dụng quy mô lớn.
Để đối phó với tình trạng hóa lỏng đối với những ngôi nhà riêng lẻ, "phương pháp cải tạo mặt đất" thường được sử dụng như một biện pháp khả thi. Dựa trên kinh nghiệm về thiệt hại do động đất trong quá khứ, nghiên cứu đã chỉ ra rằng thiệt hại sẽ giảm nếu có một lớp đất không bị hóa lỏng ở độ sâu khoảng 2m dưới lòng đất. Do đó, các biện pháp cải tạo đất như nén chặt đất đến độ sâu này hoặc thay thế bằng loại đất ít bị hóa lỏng hơn được coi là những phương pháp hiệu quả để ngăn ngừa hiện tượng hóa lỏng.
Một biện pháp giảm thiểu thiệt hại khác là "phương pháp ống thoát nước", trong đó các ống thoát nước (ống có nhiều lỗ nhỏ) có đường kính từ 5 đến 10 cm được chôn xuống đất với khoảng cách từ 50 đến 120 cm. Đây là phương pháp xây dựng được thành phố Yokohama và một công ty hợp tác phát triển, bao gồm việc dẫn áp suất nước trong lòng đất tăng lên trong trận động đất lớn vào đường ống, qua đó ngăn chặn sự gia tăng áp suất nước ngầm gây ra hiện tượng hóa lỏng.
Trong cả hai trường hợp, đối với trường hợp xây mới, ngôi nhà sẽ được xây dựng sau khi đã thi công móng cọc và hoàn thiện công trình cải tạo nền đất, nhưng đối với trường hợp xây nhà hiện có, có thể cân nhắc các biện pháp cải tạo nền đất, chẳng hạn như sử dụng các phương pháp như phun hóa chất.

---

Phương pháp ống thoát nước

A6.

Ở những khu vực có khả năng xảy ra hiện tượng hóa lỏng đất cao, chúng tôi đang thực hiện các biện pháp dựa trên "cơ chế ngăn ngừa hiện tượng hóa lỏng". Có ba loại "hệ thống" chính này và các biện pháp đối phó sau đây được áp dụng cho từng loại:

Ngoài ra, đất thải xây dựng, có khả năng chống hóa lỏng tương đối, đang được sử dụng trên đất khai hoang ở Yokohama và tại quận Minato Mirai 21, ngoài các biện pháp ngăn ngừa sụt lún, các biện pháp chống hóa lỏng khác cũng đang được áp dụng. Do đó, mặc dù hiện tượng cát sôi (nước và cát phun lên từ mặt đất) dự kiến ​​sẽ xảy ra trong trường hợp xảy ra động đất lớn, người ta tin rằng thiệt hại sẽ không đáng kể và có thể phục hồi nhanh chóng.

"Cơ chế ngăn ngừa hóa lỏng" và các biện pháp đối phó

Cơ chế ngăn ngừa hóa lỏng	Biện pháp đối phó chính
Bằng cách tạo ra các đường thoát nước (ống có độ thấm cao) trong lòng đất, áp lực nước trong lòng đất do động đất gây ra có thể giảm nhanh chóng.	Phương pháp thoát giấy Phương pháp thoát nước bằng đá dăm Phương pháp xả xơ mướp, v.v.
Đất tơi xốp được nén chặt bằng cách đẩy đống cát xuống đất hoặc thả vật nặng xuống đất.	Phương pháp cọc cát nén chặt Phương pháp giảm cân
Trộn xi măng hoặc các vật liệu đông đặc khác vào đất để đông cứng đất tơi xốp.	Phương pháp trộn sâu