Ảnh: Kiếng Cận 

Sinh sống và làm việc tại UAE, đập vào mắt tôi mỗi ngày là những công trường xây dựng sôi động. UAE, với bờ biển dài, những cảng biển tất bật hối hả, những đảo nhân tạo mang tính biểu tượng, những công trình lớn ven biển... là minh chứng cho khả năng khai thác và tận dụng vật liệu trầm lắng biển.

Dubai Khor (còn gọi là Dubai Creek) là một điển hình về việc sử dụng thành công bùn cát nạo vét để san lấp cho các công trình xây dựng. Nó là một cửa biển "tự nhiên" (ở vùng sa mạc không có sông), chia Dubai thành hai thành phố chính: Bur Dubai và Deira. Đến năm 1961, Dubai Creek bắt đầu được nạo vét mở rộng để trở thành một thương cảng lớn. Theo thời gian, Dubai Creek được nối với Vịnh Ảrập và Business Bay (một khu vực ở trung tâm Dubai, bao gồm tòa nhà cao nhất thế giới Burj Khalifa) bởi kênh đào nhân tạo Dubai Water Canal. Lòng kênh được nạo vét với độ sâu 4-6m, bề rộng có nơi lên đến 120 m. Bùn cát nạo vét được sử dụng để đắp phía sau hệ thống tường chắn cao xây dựng hai bên bờ.

Môt ví dụ khác trong việc dùng vật liệu nạo vét để làm đường giao thông là dự án nạo vét luồng hàng hải tại Đảo Mubarraz nằm ở Vịnh Ảrập, cách thủ đô Abu Dhabi (UAE) khoảng 100 km về phía tây bắc. Từ năm 1983 đến 1985, một kênh hàng hải nhân tạo với tổng chiều dài 31 km, rộng 125 m và sâu 6-7m đã được nạo vét. 10 triệu m3 vật liệu trầm tích cacbonat được sử dụng để đắp cao xây dựng một con đường dài 17 km, rộng 150 m, cao hơn 3,3 m so với mực nước biển trung bình (msl). Con đường này nối các khu vực sản xuất dầu và hòn đảo chính cũng như để bảo vệ các đường ống dẫn dầu và dây cáp.

Những ví dụ tiếp theo là các đảo nhân tạo UAE, tiêu biểu là Đảo Cây Cọ (Palm Islands) ở Dubai và Đảo Yas ở Abu Dhabi. Các đảo nhân tạo này được hình thành dựa trên nguồn vật liệu chính là bùn cát trầm tích hút lên trực tiếp từ biển và phun như cầu vồng cho đến cao độ thiết kế.

Tôi đã làm thực nghiệm và nghiên cứu khá nhiều loại vật liệu. Rất nhiều trong số đó là bùn cát được lấy từ môi trường biển cũng như các đảo nhân tạo. Vật liệu nạo vét từng nơi sẽ có thành phần hạt khác nhau và các tính chất khác nhau. Bùn cát nạo vét biển, thoạt tưởng không có khả năng chịu tải vì trạng thái lỏng lẽo do dư thừa nước. Nhưng qua quá trình xử lý, nó sẽ có độ bền và khả năng chịu tải tương đương các vật liệu xây dựng truyền thống. Trong một nghiên cứu của tôi, "cát vôi" (calcareous sand) với hàm lượng rất cao của can-xi trong các mảnh vỏ sò nhỏ có khả năng chịu tải trọng động (ví dụ động đất) tốt hơn cát thạch anh (silica sand) có cùng độ đầm chặt tương đối (relative density).

Về nguyên tắc, nước cần phải được thoát ra khỏi bùn cát nạo vét. Đây cũng là chìa khoá để làm tăng giá trị của bùn cát nạo vét, tăng hiệu quả vận chuyển, và giảm tác động môi trường. Cách xử lý đơn giản và chi phí thấp nhất là để vật liệu nạo vét bùn cát biển thoát nước một cách tự nhiên nhờ trọng lượng bản thân hoặc/ và dưới một áp lực của trọng lượng phụ thêm nào đó (cố kết). Nói nôm na, nó giống như việc chúng ta để nước thoát ra khỏi bao bột gạo mới xay. Nước thoát ra càng nhiều thì bùn cát càng chặt và dễ sử dụng.

Bùn cát nạo vét cần được chứa ở bãi tập kết vật liệu có diện tích lớn, còn gọi là các hồ trầm tích (sediment basin hay sediment lagoon). Các bãi tập kết này được thiết kế hệ thống thoát nước đặc biệt, với độ dốc giật cấp, có "đáy rỗng" được gọi là "porous baffles" trong tiếng Anh, tạo bởi vải địa kỹ thuật, ống đục lỗ, và cấp phối, giúp nước thoát ra nhưng vật liệu thì được giữ lại; có các rãnh bên, để tăng nhanh quá trình thoát nước, và được thiết kế để thu nước tràn (bên trên vật liệu đã trầm lắng).

Các biện pháp thoát nước bị động nêu trên có ưu điểm là chi phí thấp. Đối với một số loại bùn cát có tỷ lệ hạt mịn cao (độ thấm thấp) thì quá trình thoát nước chậm hơn. Và các biện pháp thoát nước nhanh khác (thoát nước chủ động) cần được áp dụng, ví dụ như phương pháp lọc bằng các ống vải địa kỹ thuật (geotextile tubes), ép nước trên băng tải (belt press), phương pháp ly tâm, hoặc phương pháp rung. Theo quan sát và các kết quả thí nghiệm của tôi thì bùn cát biển có khả năng thoát nước nhanh hơn suy nghĩ thông thường của mọi người.

Bùn cát sau khi được nạo vét thì tối ưu nhất là được chuyên chở trên các siêu sà lan. Tải trọng sà lan càng lớn thì càng có lợi về chi phí và tiết kiệm thời gian. Trong quá tình này một phần lớn nước biển có thể được thoát ra khỏi bùn cát một cách tự nhiên. Một số tàu/ sà lan nạo vét tải trọng lớn còn có trang bị sẵn các thiết bị dewatering system giúp tăng nhanh quá trình thoát nước. Đây cũng là một lợi điểm vì chuyên chở đường thuỷ sẽ tiết kiệm chi phi phí và ít giảm phát thải CO2 hơn đường bộ. Vấn đề này sẽ đơn giản hơn nếu vật liệu nạo vét được sử dụng ngay cho công trình lân cận.

Để tăng khả năng chịu tải và giảm lún, bùn cát nạo vét còn có thể trộn với các cốt liệu khác, hoặc đầm nén, hoặc trộn thêm một tỷ lệ nhỏ chất kết đính, hoặc kết hợp hợp lý các biện pháp nêu trên. Theo kinh nghiêm của tôi, thì với từ 5% đến 10% thể tích xi-măng được trộn vào ở độ ẩm thích hợp kết hợp nỗ lực đầm nén đủ, vật liệu có thể đạt cường độ tương đương vữa xây truyền thống.

Vật liệu trầm lắng biển là vật liệu tự nhiên và vì thế nhìn chung thân thiện với môi trường vì vật liệu này đã tồn tại rất lâu trong tự nhiên và đã không ảnh hưởng đến các loài sinh vật biển. Ứng dụng của bùn cát nạo vét biển khá đa dạng, từ đắp đê chắn sóng, xây đảo nhân tạo, lấn biển, bảo vệ các đường ống dưới biển, tạo môi trường sống rừng ngập mặn để kiểm soát xói mòn bờ biển, san lấp bãi rác, san lấp sau tường chắn, đê đập, san lấp nền công trình... 3,8 triệu m3 bùn cát nạo vét tại cảng Quy Nhơn hoàn toàn có thể được sử dụng vào những mục đích trên.

Sử dụng vật liệu lắng bùn biển, mở rộng ra là nguồn tài nguyên địa phương sẵn có, hoặc rộng hơn nữa là vật liệu tái chế, sẽ giảm thiểu chi phí vận chuyển, giảm tác động môi trường, đồng thời giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn tài nguyên tự nhiên quý hiếm khác.

Với tôi, khái niệm về "rác" hoặc "phế thải" đã thay đổi. Mọi thứ đều hữu dụng. Bằng cách xây dựng các quy trình xử lý hiệu quả, các biện pháp quản lý chất lượng và kỹ thuật ứng dụng, chúng ta sẽ nâng cao giá trị của các loại vật liệu này.

Đối với Việt Nam, việc tận dụng tiềm năng của vật liệu lắng bùn biển sẽ giúp giải quyết vấn đề thiếu hụt vật liệu san lấp, đóng góp vào sự phát triển hạ tầng và kinh tế của quốc gia.

Bùi Mẫn