KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH: HƯỚNG DẪN TOÀN DIỆN TỪ CHUYÊN GIA

Trong năm 2024-2025, Việt Nam ghi nhận hơn 15 vụ sụt lún nghiêm trọng ảnh hưởng đến các công trình xây dựng, với tổng thiệt hại ước tính vượt 200 tỷ đồng. Nguyên nhân chính được xác định là việc bỏ qua hoặc thực hiện không đúng quy trình khảo sát địa chất công trình. Đây không chỉ là con số thống kê đáng báo động mà còn là lời cảnh tỉnh cho các chủ đầu tư và nhà thầu xây dựng.

Khảo sát địa chất công trình không chỉ giúp tiết kiệm 20-30% chi phí móng mà còn đảm bảo tuổi thọ công trình lên đến 50 năm trở lên. Việc tuân thủ nghiêm ngặt Thông tư 39/2009/TT-BXD và các tiêu chuẩn TCVN liên quan đã trở thành yêu cầu bắt buộc đối với hầu hết các dự án xây dựng tại Việt Nam.

Khảo sát địa chất công trình là gì?

Khảo sát địa chất công trình là quá trình nghiên cứu có hệ thống các đặc tính của lớp đất và đá dưới vị trí xây dựng, bao gồm thành phần cấu tạo, độ dày từng tầng, đặc tính cơ lý như dung trọng (γ), góc ma sát trong (φ), lực dính (c), sức chịu tải (qu), cùng với việc xác định mực nước ngầm và các hiện tượng tai biến địa chất như sụt lún, trượt lở. Công tác này được thực hiện thông qua các phương pháp khoan khảo sát, thí nghiệm hiện trường và phòng thí nghiệm để cung cấp số liệu thiết kế móng an toàn, kinh tế và phù hợp với điều kiện địa chất thực tế.

Mục tiêu chính của khảo sát địa chất công trình tập trung vào bốn khía cạnh then chốt. Thứ nhất là xác định sức chịu tải của đất nền, với qu thường dao động từ 100-300 kPa tại các khu vực đồng bằng Việt Nam. Thứ hai, dự báo độ lún Sa phải đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép 8-10cm theo TCVN 10304:2014. Thứ ba, cung cấp cơ sở để lựa chọn loại móng phù hợp như móng băng, móng bè hay móng cọc. Cuối cùng, đề xuất các biện pháp xử lý đất yếu cần thiết như đầm cát, cọc xi măng đất khi qu dưới 100 kPa.

Lợi ích của khảo sát địa chất công trình

Phát hiện và tránh sụt lún nguy hiểm: Quá trình khảo sát giúp phát hiện các tầng đất yếu như sét mềm, bùn hữu cơ ẩn náu dưới bề mặt. Khi xác định được đặc tính của các tầng này, kỹ sư thiết kế có thể đưa ra phương án móng phù hợp, tránh được hiện tượng lún 5-20cm gây nứt tường, nghiêng công trình. Theo TCVN 10304:2014, giới hạn độ lún cho phép đối với nhà dân dụng là 8-10cm, và chỉ có khảo sát chính xác mới đảm bảo được chỉ tiêu này.

Lựa chọn loại móng chính xác: Dựa vào chỉ số sức chịu tải (qu) của đất nền, chủ đầu tư có thể quyết định sử dụng móng băng, móng bè hay móng cọc để tối ưu hóa kết cấu. Ví dụ, với qu > 200kPa, móng băng thông thường là lựa chọn hợp lý và kinh tế. Ngược lại, khi qu < 100kPa, móng cọc bê tông cốt thép trở thành giải pháp cần thiết để đảm bảo an toàn.

Kéo dài tuổi thọ công trình trên 50 năm: Móng được thiết kế dựa trên số liệu khảo sát chính xác sẽ chống được ăn mòn do nước ngầm có tính acid hoặc kiềm, đồng thời đáp ứng khả năng chịu động đất theo QCVN 03:2015. Điều này đặc biệt quan trọng tại các khu vực có nguy cơ động đất như miền Bắc và Tây Nguyên.

Đạt chuẩn phòng cháy chữa cháy và QCVN: Việc xác định chính xác mực nước ngầm thông qua khảo sát cho phép thiết kế hệ thống thoát nước móng và hệ thống PCCC hợp lệ, đáp ứng yêu cầu nghiệm thu công trình. Đây là điều kiện bắt buộc để được cấp giấy phép hoàn công.

Điều kiện cấp bảo hiểm công trình: Từ năm 2023, hồ sơ khảo sát địa chất đã trở thành điều kiện bắt buộc để các công ty bảo hiểm chấp nhận bảo hiểm công trình. Không có báo cáo khảo sát đạt chuẩn đồng nghĩa với việc công trình không được bảo vệ bởi bảo hiểm.

Tối Ưu Chi Phí Xây Dựng: Khảo sát địa chất chính xác mang lại lợi ích kinh tế vượt trội thông qua cơ chế giảm thiểu chi phí đa tầng. Khi có đầy đủ thông tin về đặc tính đất nền, kỹ sư thiết kế có thể lựa chọn loại móng hợp lý nhất, từ đó giảm 20-30% chi phí vật liệu như bê tông và thép so với thiết kế dự phòng an toàn.

Khung pháp lý và tiêu chuẩn khảo sát địa chất công trình

Hệ thống pháp lý về khảo sát địa chất công trình tại Việt Nam được xây dựng trên bốn nhóm tiêu chuẩn chính, tạo thành một khung pháp lý toàn diện và chặt chẽ.

TCVN 9437:2012 quy định chi tiết quy trình khảo sát địa chất gồm 10 bước từ lập đề cương đến bàn giao hồ sơ, áp dụng bắt buộc cho mọi dự án xây dựng. TCVN 9362:2012 đưa ra phương pháp thí nghiệm hiện trường như SPT (Standard Penetration Test), CPT (Cone Penetration Test) cùng với 9 chỉ tiêu cơ lý cơ bản cần thí nghiệm tại phòng lab.

Thông tư 39/2009/TT-BXD của Bộ Xây dựng quy định bắt buộc thực hiện khảo sát đối với các công trình từ 3 tầng trở lên hoặc có diện tích từ 250m² trở lên. QCVN 03:2015 về kháng chấn được cập nhật năm 2026 với yêu cầu bổ sung đo vận tốc sóng cắt Vs bằng phương pháp downhole đối với các vùng có nguy cơ động đất.

Bảng tổng hợp chi tiết các tiêu chuẩn:

Tiêu chuẩn	Nội dung chính	Phạm vi áp dụng
TCVN 9437:2012	Quy trình khảo sát 10 bước (lập đề cương → thi công → bàn giao)	Tất cả dự án xây dựng
TCVN 9362:2012	Phương pháp thí nghiệm hiện trường (SPT, CPT) và lab (9 chỉ tiêu cơ lý)	Tất cả dự án xây dựng
TT 39/2009/TT-BXD	Quy định bắt buộc khảo sát (công trình ≥3 tầng hoặc ≥250m²)	Nhà dân dụng, công nghiệp
QCVN 03:2015	Yêu cầu kháng chấn (đo Vs, xác định chu kỳ dao động T₀)	Nhà cao tầng, vùng động đất
TT 09/2019/TT-BXD	Định mức chi phí khảo sát địa chất	Lập dự toán dự án

Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này không chỉ đảm bảo chất lượng kỹ thuật mà còn là cơ sở pháp lý để nghiệm thu công trình và tránh các rủi ro pháp lý cho chủ đầu tư.

Khảo sát địa chất công trình bao gồm những gì?

1. Khoan khảo sát địa chất

Khoan xoay (rotary drilling) là phương pháp phổ biến nhất tại Việt Nam, đặc biệt phù hợp với nền đất sét và cát ở khu vực Hà Nội. Phương pháp này sử dụng dung dịch bentonite có tỷ trọng 1.05-1.15 g/cm³ để giữ thành hố khoan, cho phép khoan sâu 20-50m với mẫu nguyên dạng chất lượng cao. Tốc độ khoan trung bình đạt 6-8m mỗi ngày. Các thiết bị khoan phổ biến bao gồm XY-100 của Trung Quốc và HT-150E của Nhật Bản, đều đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật.

2. Thí nghiệm xuyên động tiêu chuẩn (SPT)

SPT là thí nghiệm hiện trường quan trọng nhất, được thực hiện bằng cách đóng sampler có đường kính 50mm xuống 30cm bằng búa nặng 63.5kg rơi tự do từ độ cao 76cm. Số búa cần thiết cho mỗi 15cm được ghi nhận, với giá trị N₃₀ (số búa của đoạn cuối 30cm) được sử dụng để đánh giá độ chặt của đất. Thí nghiệm được thực hiện mỗi 1-2m theo chiều sâu, với tần suất dày hơn (1m một lần) đối với các tầng đất yếu.

3. Thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT/CPTu)

CPT sử dụng cone có đường kính 35mm được ép vào đất với tốc độ 2cm/s, đo liên tục kháng mũi qc, ma sát bên fs, và áp lực nước lỗ rỗng u (trong trường hợp CPTu). Phương pháp này đặc biệt hiệu quả với đất sét mềm, cho kết quả liên tục mỗi 1cm mà không cần lấy mẫu. Từ số liệu CPTu, có thể xác định tỷ số cố kết vượt OCR, cường độ không thoát nước Su, và hệ số thấm k thông qua phân tích áp lực lỗ rỗng u.

4. Các thí nghiệm hiện trường khác

Thí nghiệm van cắt cánh (vane test) đo trực tiếp cường độ không thoát nước Su tại chỗ của đất sét mềm. Thí nghiệm pressuremeter Ménard xác định mô đun biến dạng E₀ cho thiết kế cọc khoan nhồi. Thí nghiệm downhole và crosshole đo vận tốc sóng cắt Vs phục vụ đánh giá khả năng chống động đất theo QCVN 03:2015.

Quy trình khảo sát địa chất công trình

Bước 1 – Lập đề cương khảo sát

Giai đoạn này bắt đầu bằng việc phân tích chi tiết hồ sơ thiết kế kiến trúc, xác định số tầng, diện tích công trình, và tải trọng dự kiến (thường 10-15 tấn/m² cho nhà dân dụng). Dựa trên các thông số này, kỹ sư xác định số lượng hố khoan cần thiết: 3-5 hố cho nhà ở dân dụng, 8-12 hố cho nhà cao tầng, bố trí theo lưới vuông với khoảng cách 15-30m. Độ sâu khoan được tính theo công thức Z = 1.5B + 3m (với B là chiều rộng móng) hoặc tối thiểu 20m đối với móng cọc.

Bước 2 – Khảo sát sơ bộ hiện trường:

Đội ngũ kỹ sư thực hiện khảo sát hiện trường để đánh giá địa hình (bằng phẳng hay dốc), nguồn nước xung quanh (ao, sông, kênh), và các công trình lân cận có thể bị ảnh hưởng bởi rung động khoan. Đồng thời, thu thập các tài liệu địa chất có sẵn như bản đồ địa chất vùng tỷ lệ 1:50,000 của Cục Địa chất Việt Nam, và các báo cáo khảo sát của dự án cũ trong bán kính 500m để tham khảo đặc điểm địa tầng.

Bước 3 – Định vị chính xác hố khoan

Sử dụng thiết bị GPS RTK với độ chính xác ±2cm để đo tọa độ và cao độ từng điểm khoan. Sơ đồ mặt bằng tỷ lệ 1:500 được vẽ, các hố khoan được đánh số theo quy ước (HK-01, HK-02…). Yêu cầu kỹ thuật bao gồm: cách công trình hiện hữu tối thiểu 5m để tránh sập, cách ranh giới hơn 2m, và tránh các cột điện, đường ống ngầm.

Bước 4 – Thi công khoan

Lựa chọn phương pháp khoan phù hợp với địa chất: khoan xoay cho sét và cát với dung dịch bentonite tỷ trọng 1.05-1.15 g/cm³, khoan đập cho sỏi và đá, khoan nòng đôi cho sét mềm dễ sập. Tốc độ khoan đạt 6-8m/ngày với khoan xoay, 12-15m/ngày với khoan đập, thực hiện hai ca mỗi ngày. Nhật ký khoan ghi chép chi tiết màu sắc đất, mùi H₂S (chỉ báo đất hữu cơ), và hiện tượng nước chảy. Kỹ thuật viên vận hành máy khoan phải có chứng chỉ, giám sát bởi kỹ sư chứng chỉ hạng II.

Bước 5 – Lấy mẫu và thực hiện SPT

Mẫu nguyên dạng được lấy mỗi 3m hoặc khi phát hiện thay đổi tầng (màu sắc, cấp phối khác), sử dụng tube đường kính 91mm ép chậm vào đất, bịt kín bằng parafin, dán nhãn đầy đủ (mã hố, độ sâu, mô tả đất). Thí nghiệm SPT thực hiện mỗi 1-2m, dày hơn (1m/lần) tại các tầng đất yếu. Số búa N được ghi cho ba đoạn 15cm, lấy N₃₀ là số búa của đoạn cuối. Ví dụ: nếu ghi được 8-12-15, giá trị N sử dụng là 15.

Bước 6 – Đo mực nước ngầm

Đo ngay sau khi khoan xong để xác định mực nước trong hố. Sau 24 giờ, đo lại để có mực nước tĩnh ổn định. Ghi nhận cao độ mực nước (ví dụ -3.5m), quan sát màu sắc (trong suốt hay đục), mùi (tanh hay bình thường), và pH (khoảng 6-8.5 là bình thường).

Bước 7 – Thí nghiệm phòng lab

Mẫu được vận chuyển đến phòng lab có chứng chỉ XD-990 trong vòng 48 giờ, bảo quản ở 4°C. Thí nghiệm 9 chỉ tiêu cơ lý mất 5-7 ngày mỗi mẫu, thí nghiệm nén ba trục UU cho đất sét yếu mất 10 ngày cho 3 mẫu. Báo cáo lab bao gồm bảng số liệu, đồ thị e-logP (quan hệ hệ số rỗng – áp lực từ thí nghiệm nén cố kết), và biểu đồ σ-ε (ứng suất – biến dạng từ thí nghiệm ba trục).

Bước 8 – Lập báo cáo tổng hợp

Kỹ sư xử lý số liệu và vẽ mặt cắt địa tầng bằng phần mềm AutoCAD hoặc GEO5, thể hiện 5-7 tầng điển hình tại Việt Nam: lớp phủ → sét → cát → sét cứng → sỏi/đá. Tính toán sức chịu tải theo công thức Terzaghi qu = cNc + γDNq + 0.5γBNγ, và độ lún Sa = Σ(Δσ × h × a₁₋₂). Kết luận đưa ra khuyến nghị cụ thể, ví dụ: “Móng băng đặt sâu -2.5m, sức chịu tải thiết kế qu=180kPa, độ lún dự tính Sa=6cm < 8cm cho phép.”

Bước 9 – Nghiệm thu

Hội đồng nghiệm thu gồm đại diện chủ đầu tư, đơn vị thiết kế, và CSIC. Kiểm tra số lượng hố khoan và độ sâu đúng theo đề cương, phòng lab có chứng chỉ ISO 17025, báo cáo đầy đủ chữ ký và con dấu hợp lệ.

Bước 10 – Theo dõi trong thi công

CSIC tiếp tục giám sát khi thi công móng, kiểm tra thực tế hố móng so với báo cáo khảo sát, và đo lún bằng benchmark trong 2 năm đầu khai thác công trình.

Các công trình bắt buộc phải khảo sát

Nhà ở dân dụng và công nghiệp

Theo Thông tư 39/2009/TT-BXD Điều 5, khảo sát địa chất là bắt buộc đối với các nhà từ 3 tầng trở lên, hoặc có diện tích từ 250m² trở lên, hoặc móng có độ sâu trên 3m. Đối với nhà cấp 4 dưới 250m² trên nền đất tốt (cát chặt N>30, đá gốc), không bắt buộc nhưng khuyến nghị khảo sát nếu gần sông, ao (nguy cơ đất yếu tiềm ẩn).

Bảng phân loại chi tiết:

Loại công trình	Bắt buộc khảo sát	Lý do
Nhà 1-2 tầng <250m²	Không (trừ nền đất yếu)	Tải trọng nhỏ 3-5 tấn/m², móng nông đơn giản
Nhà 3-5 tầng	Có	Theo TT 39/2009, tải 10-15 tấn/m², cần xác định qu chính xác
Nhà 6-9 tầng	Có	Móng sâu >3m, yêu cầu SPT dày (1m/lần), thí nghiệm ba trục
Nhà xưởng >500kg/m²	Có	Tải trọng máy móc lớn, móng băng rộng hoặc bè
Nhà tạm <2 năm	Không	Theo Điều 6 TT 39/2009

Công trình đặc biệt và hạ tầng

1. Nhà cao tầng trên 10 tầng: QCVN 03:2015 yêu cầu đo vận tốc sóng cắt Vs bằng phương pháp downhole hoặc crosshole để xác định chu kỳ dao động tự nhiên T₀ phục vụ thiết kế kháng chấn. Ví dụ, chung cư cao tầng tại Hà Nội trên 15 tầng cần đo Vs mỗi 5m chiều sâu.
2. Cầu đường: Cầu có nhịp trên 20m, với móng trụ chữ T hoặc Y chịu lực ngang lớn, cần thí nghiệm CPTu để xác định đất sét nhạy (St>4), và thí nghiệm nén ba trục CU cho thiết kế taluy ổn định. Trường hợp điển hình: Cầu Bắc Hưng Hải năm 2024 sử dụng CPTu phát hiện tầng sét nhạy St=6 ở độ sâu -15m, dẫn đến quyết định chuyển sang móng cọc BTCT đường kính 1000mm thay vì móng bè ban đầu.
3. Đập thủy lợi: Đập có chiều cao trên 15m yêu cầu khảo sát chuyên sâu về thấm (hệ số thấm k<10⁻⁶ cm/s), ổn định (góc ma sát φ, lực dính c chính xác), và áp lực lỗ rỗng (CPTu đo u).
4. Khu công nghiệp và kho xưởng: Với tải trọng thiết bị trên 500kg/m², cần khảo sát dày đặc 8-12 hố mỗi hecta, xác định tầng chịu lực có qu tối thiểu 200kPa, và đề xuất biện pháp xử lý đất yếu như cọc xi măng đất đường kính 400mm hoặc gia tải trước.

Kết luận

Khảo sát địa chất công trình không chỉ là yêu cầu kỹ thuật mà còn là quyết định đầu tư thông minh, mang lại giá trị lâu dài cho công trình. Với chi phí chỉ khoảng 1-2% tổng vốn đầu tư, khảo sát giúp tiết kiệm 20-30% chi phí móng, tránh được các sự cố sụt lún với chi phí sửa chữa gấp 5-10 lần, và đảm bảo tuổi thọ công trình 50-100 năm.

Việc tuân thủ quy trình 10 bước theo TCVN 9437:2012, sử dụng đơn vị có năng lực chuyên môn và thiết bị hiện đại, cùng với sự giám sát chặt chẽ từ giai đoạn lập đề cương đến bàn giao hồ sơ, là chìa khóa đảm bảo chất lượng khảo sát. Đặc biệt, lựa chọn phòng thí nghiệm có chứng chỉ ISO 17025 và đơn vị khảo sát có kinh nghiệm thực tế là yếu tố quyết định độ tin cậy của số liệu.

Đối với chủ đầu tư, đừng coi khảo sát địa chất là chi phí thừa mà hãy nhìn nhận đây là khoản đầu tư bảo vệ tài sản và an toàn cho người sử dụng công trình. Hãy liên hệ với các đơn vị khảo sát uy tín có chứng chỉ năng lực hạng I, kinh nghiệm 10+ năm, và trang thiết bị đạt chuẩn quốc tế để đảm bảo báo cáo khảo sát chất lượng cao nhất.