Đề tài : Hoàn thiện công nghệ khoan phụt vữa áp lực cao (jet grouting) nhằm tăng khả năng chống thấm cho công trình thủy lợi

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM VIỆN THỦY CÔNG BÁO CÁO TỔNG KẾT DỰ ÁN SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ KHOAN PHỤT VỮA ÁP LỰC CAO (JET – GROUTING) NHẰM TĂNG KHẢ NĂNG CHỐNG THẤM CHO CÔNG TRÌNH THỦY LỢI 8425 Hà nội, 2011 BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BÁO CÁO TỔNG KẾT DỰ ÁN SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ KHOAN PHỤT VỮA ÁP LỰC CAO (JET – GROUTING) NHẰM TĂNG KHẢ NĂNG CHỐNG THẤM CHO CÔNG TRÌNH THỦY LỢI CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI: VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM Địa chỉ: 171 Tây sơn, Đống đa, Hà nội CƠ QUAN THỰC HIỆN: VIỆN THUỶ CÔNG Địa chỉ: số 3, Ngõ 95, Chùa bộc, Đống đa, Hà nội Chủ nhiệm đề tài: Họ và tên: PGS. TS Nguyễn Quốc Dũng Địa chỉ: Viện Thuỷ công - Số 3, Ngõ 95, Chùa bộc, Hà nội Hà nội, 2011 BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BÁO CÁO TỔNG KẾT DỰ ÁN SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ KHOAN PHỤT VỮA ÁP LỰC CAO (JET – GROUTING) NHẰM TĂNG KHẢ NĂNG CHỐNG THẤM CHO CÔNG TRÌNH THỦY LỢI Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng Cơ quan thực hiện: Viện trưởng Nguyễn Quốc Dũng Cơ quan chủ trì: Giám đốc Lê Mạnh Hùng Những người tham gia thực hiện: TT Họ và tên Đơn vị công tác 1 TS Phan Trường Giang Viện Thuỷ công 2 Th.S Phùng Vĩnh An Viện Thuỷ công 3 Th.S Nguyễn Quý Anh Viện Thuỷ công 4 Th.S Vương Xuân Huynh Viện Thuỷ công 5 Th.S Nguyễn Thị Thu Nga Viện Thuỷ công 6 KS. Nguyễn Lam Giang Viện Thuỷ công 7 KS. Lê Văn Tuân Viện Thuỷ công 8 Th.S Đỗ Thế Quynh Viện Thuỷ công Hà nội, 2011 MỤC LỤC TÓM TẮT KẾT QUẢ THỰC HIỆN 1  1- Miêu tả công nghệ 1 2- Xuất xứ và cơ sở pháp lý để thực hiện dự án 1 3- Đánh giá tóm tắt những kết quả KHCN đã đạt được so với đăng ký 2 4- Danh mục các công trình đã ứng dụng công nghệ Jet-grouting 5 5- Các công trình đã công bố 6 6- Giải thưởng Khoa học Công nghệ 7 7- Lời cảm ơn 7 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 8 1.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 8 1.1.1 Thấm qua công trình thủy lợi 8 1.1.2 Các công nghệ hiện đang sử dụng để chống thấm cho công trình thuỷ lợi10 1.1.3 Kết luận về sự cần thiết của Dự án 12 1.2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA DỰ ÁN 12  1.2.1 Xuất xứ của Dự án 12 1.2.2 Một số vấn đề đã làm được trong đề tài Cống dưới đê, trước khi thực hiện dự án 13  1.2.3 Mục tiêu và đối tượng của dự án 13 1.2.4 Phương pháp nghiên cứu 13 1.2.5 Cách tiếp cận 15 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 16 CHƯƠNG 2: NÂNG CAO KHẢ NĂNG CHỐNG THẤM CỦA TƯỜNG XIMĂNG ĐẤT 17  2.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 17 2.1.1 Một số khái niệm về chống thấm cho công trình thủy lợi 17 2.1.2 Bố trí tường chống thấm bằng ximăng-đất trong công trình thủy lợi 18 2.1.3 Thiết kế chống thấm bằng tường XMĐ 21 2.1.4 Phương pháp thí nghiệm xói ngầm đến giới hạn 21 2.2 NGHIÊN CỨU NÂNG CAO KHẢ NĂNG CHỐNG THẤM CỦA XMĐ 22 2.2.1 Các kết quả nghiên cứu ở nước ngoài 22  2.2.2 Các kết quả nghiên cứu trong nước 23 2.3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA DỰ ÁN 26 2.3.1 Kịch bản thí nghiệm như sau 26 2.3.2 Kết quả nghiên cứu thí nghiệm trên mẫu trong phòng 27 2.3.3 Kết quả nghiên cứu thí nghiệm hiện trường 30 2.3.4 Nhận xét kết quả nghiên cứu 30 2.3.5 Kết quả nghiên cứu sử dụng phụ gia để tăng khả năng chống thấm cho tường xi măng - đất trong một số trường hợp đặc biệt 31  KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 34 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐIỆN ĐỂ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG TƯỜNG XMĐ 35  3.1 NỘI DUNG KIỂM TRA 35 3.2 PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐIỆN 35 3.3 NGHIÊN CỨU TRÊN MÔ HÌNH TOÁN 36 3.4 ỨNG DỤNG ĐỂ ĐO ĐẠC VÀ ĐÁNH GIÁ TRÊN CÔNG TRÌNH THỰC TẾ 38 3.4.1 Kết quả kiểm tra trên đập Khuôn cát (Lạng sơn) 38 3.4.2 Kết quả kiểm tra trên đập Nà zanh (Cao bằng) 41 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 45 CHƯƠNG 4: ĐỊNH MỨC CHI PHÍ TẠO CỌC ĐẤT XI MĂNG THEO PHƯƠNG PHÁP JET-GROUTING 46  4.1 THUYẾT MINH VỀ CÔNG NGHỆ 46 4.1.1 Sơ đồ công nghệ 46 4.1.2 Mô tả chi tiết thiết bị 46 4.1.3 Nhân công cho 1 tổ máy 47 4.2 NHIÊN NGUYÊN VẬT LIỆU 47 4.3 SÀN ĐẠO THI CÔNG 47 4.4 VẬN CHUYỂN THIẾT BỊ VÀ CÔNG NHÂN 47 4.5 ĐỊNH MỨC THI CÔNG 48 4.5.1 Miêu tả quy trình thi công 48 4.5.2 Định mức thi công 48 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 54 CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA DỰ ÁN 55  5.1 VỀ CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC SO VỚI YÊU CẦU NÊU TRONG HỢP ĐỒNG 55  5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VỀ KHOA HỌC 55 5.3 KẾT QUẢ NÂNG CAO NĂNG LỰC 56 5.4 HIỆU QUẢ KINH TẾ - XÃ HỘI 56 5.4.1 Chống thấm cho cống đồng bằng 56 5.4.2 Chống thấm cho đập đất 57 5.4.3 Tồn tại và hướng phát triển 58 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60 A- KẾT LUẬN 60 B- KIẾN NGHỊ 60 C- LỜI KẾT 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Tổ hợp các mẫu xi măng đất thí nghiệm 27  Bảng 2.2: Kết quả thí nghiệm hệ số thấm mẫu trong phòng - không cho phụ gia 28 Bảng 2.3: Bảng tổng hợp các giá trị J gh (J max ), H gh (H max ) 29 Bảng 2.4: Kết quả thí nghiệm thấm hiện trường công trình Khuôn Cát 30 Bảng 2.5: Kết quả thí nghiệm thấm Công trình Nà Danh 30 Bảng 2.6: Tổ hợp các mẫu thí nghiệm theo kịch bản gia giảm chất độn 31 Bảng 2.7: Kết quả thí nghiệm thấm công trình Nà Danh 32 Bảng 2.8: Tổ hợp thí nghiệm hiện trường công trình Nà Danh 33 Bảng 2.9: Kết quả thí nghiệm thấm cọc xi măng đất Công trình Nà Danh 33 Bảng 4.1: Năng suất thi công 48 Bảng 4.2: Chiết tính giá ca máy 49 Bảng 4.3: Dự toán thi công cọc XMĐ trong đất cấp I, II đường kính 60 cm, chiều sâu 30m 49 Bảng 4.4: Dự toán thi công cọc XMĐ trong đất cấp I, II đường kính 80 cm, chiều sâu 30m 51 Bảng 4.5: Dự toán thi công cọc XMĐ trong đất cấp I, II đường kính 100 cm, chiều sâu 30m 52 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1- Bố trí tường XMĐ chống thấm cho cống tại vị trí thượng lưu cống 18  Hình 2.2- Bố trí tường XMĐ chống thấm cho cống tại vị trí tim cống 18 Hình 2.3- Bố trí tường XMĐ cho nền đập đất tại vị trí chân thượng lưu đập đất 19 Hình 2.4- Bố trí tường XMĐ cho lõi đập đất tại vị trí tim đập đất 19 Hình 2.5- Bố trí tường XMĐ cho nền đập đất tại vị trí tim đập đất 20 Hình 2.6- Bố trí tường XMĐ cho nền đập đất tại vị trí cơ thượng lưu đập đất 20 Hình 2.7- Thí nghiệm xói ngầm đến giới hạn 22 Hình 2.8- Quan hệ giữa hệ số thấm với hàm lượng ximăng cho mẫu chế bị và mẫu thực tế 22 Hình 2.9- Quan hệ giữa hệ số thấm và độ rỗng 23 Hình 2.10- Thí nghiệm đo hệ số thấm ở 7 ngày; hàm lượng XM = 200 kg/m3; áp lực thí nghiệm thay đổi ở 4 cấp: 1m; 5m; 10m; 15m. Hàm lượng Bentonite = 0; 2; 5; 10% 24  Hình 2.11- Thí nghiệm đo hệ số thấm ở 28 ngày; hàm lượng XM = 100 kg/m 3 ; áp lực thí nghiệm thay đổi ở 4 cấp: 1m; 5m; 10m; 15m. Hàm lượng Bentonite = 0; 2; 5; 10% 24  Hình 2.12-Thí nghiệm đo hệ số thấm ở 28 ngày; hàm lượng XM = 100; 200; 300 kg/m 3 ; áp lực thí nghiệm thay đổi ở 4 cấp: 1m; 5m; 10m; 15m. Không có Bentonite 25  Hình 2.13- Sơ đồ tổ hợp mẫu thí nghiệm hệ số thấm ~ hàm lượng XM 27 trên mẫu trong phòng- không cho thêm chất độn 27 Hình 2.14- Khả năng chống thấm phụ thuộc hàm lượng ximăng trên mẫu và hiện trường 30 Hình 2.15- Biểu diễn kết quả đo hệ số thấm cho các hàm lượng XM và phụ gia 34 Hình 3.1- Mô phỏng mô hình mặt cắt khi có tường XMĐ cho các hệ điện cực đo khác nhau 37 Hình 3.2- Mô hình mô phỏng sự thẩm thấu qua tường XMĐ làm cho giá trị điện trở suất của thân đập bị giảm 38  Hình 3.3- Sơ đồ vị trí các tuyến đo khu vực đập Khuôn Cát 39 Hình 3.4- Mặt cắt điện trở suất của tuyến đo dọc theo tim đập 39 Hình 3.5- Mặt cắt điện trở suất tuyến T3 cắt ngang qua đập trước khi có tường bê tông đất 40 Hình 3.6- Mặt cắt địa điện tuyến thượng lưu của tường XMĐ 40 Hình 3.7- Mặt cắt địa điện phía hạ lưu tường XMĐ. Lớp phía dưới có điện trở suất cao, đồng nhất về giá trị cho thấy không có hiện tượng thấm qua tường XMĐ 40  Hình 3.8- Mặt cắt điện trở suất tuyến T3 sau khi có bức tường XMĐ. 41 Hình 3.9- Sơ đồ vị trí các tuyến đo 41 Hình 3.10- Kết quả đo điện trên tuyến chạy dọc qua tim đập, (a) mặt cắt điện trở suất biểu kiến, (b) mặt cắt điện trở suất theo kết quả phân tích 42  Hình 3.11- Mặt cắt địa điện tuyến đo giữa đập 43 Hình 3.12- Mặt căt địa điện tuyến phía hạ lưu tường XMĐ. Khu vực đoạn tuyến từ 65 mét ở độ sâu 15-22 mét vẫn xuất hiện khối điện trở suất thấp 43  Hình 3.13- Mặt căt địa điện tuyến thượng lưu tường bê tông đất. 44 Hình 3.14- Mặt cắt điện trở suất tuyến T4 cắt ngang qua đập. 44 1 TÓM TẮT KẾT QUẢ THỰC HIỆN 1- Miêu tả công nghệ Công nghệ Jet-grouting là công nghệ sử dụng bơm vữa ximăng với áp lực cao để cắt đất trộn với vữa ximăng tại chỗ dưới sâu. Hình 1- Dây chuyền thi công tạo cọc XMĐ Dây chuyền thi công được miêu tả như trong hình 1, bao gồm các thiết bị chính sau: 1. Máy khoan và phụ tùng kèm theo (cần khoan, dây dẫn cao áp, mũi phụt ); 2. Máy bơm vữa cao áp; 3. Máy trộn vữa 2 thùng; 4. Máy phát điện tố i thiểu 150 KVA; 5. Máy Toàn đạc điện tử; 6. Các phụ tùng dự phòng kèm theo để đảm bảo máy hoạt động liên tục Quy trình thi công tiến hành như sau: Bước 1- Khoan xuống: Đưa cần khoan đến vị trí đáy cọc dự kiến. Trong quá trình đưa cần khoan xuống có thể phụt nước ra đầu mũi khoan với áp lực nhỏ (khoảng 10at) để làm mềm đất, giúp đưa cần khoan xuống nhanh hơn. Bước 2- Rút lên: Khi cần khoan đến v ị trí cần thiết, thả một viên bi chặn đầu ra mũi khoan và vừa rút cần khoan vừa bơm vữa với áp lực lên đến 200 at. Hỗn hợp nước + vữa phun ra đầu mũi phun (nozzel) sẽ cắt đất và trộn với dung dịch vữa để tạo thành cọc XMĐ. Để tạo thành tường chống thấm trong nền (hoặc dưới đáy công trình) các cọc XMĐ phải chồng lấn lên nhau (Overlap). 2- Xuất xứ và cơ sở pháp lý để thực hiện dự án Công nghệ Jet-grouting xuất xứ từ Nhật bản vào đầu những năm 1970. Năm 2004, để thực hiện đề tài độc lập cấp Nhà nước, Viện Khoa học Thủy lợi (nay là Viện KHTL Việt nam) đã du nhập công nghệ này từ Nhật bản. Trong khuôn khổ đề tài, nhóm đề tài đã tiến [...]... cha chng thm cho 2 cng di ờ thnh cụng tip tc nghiờn cu hon thin cụng ngh, B Khoa hc v Cụng ngh ó cho phộp nhúm ti tip tc trin khai d ỏn SXTN c lp cp Nh nc, mó s DAL2008/01 vi tờn gi: Hon thin cụng ngh khoan pht ỏp lc cao (Jet- grouting) nhm tng kh nng chng thm cho cụng trỡnh thy li Mc tiờu d ỏn: Hon thin v lm ch quy trỡnh cụng ngh khoan pht ỏp lc cao (Jet - Grouting) to tng cc XM chng thm cho nn cỏc... TN thấm (K thấm ,Jmax) (Ký hiệu KC X15) XM (200 kg/m3) Tạo 3 mẫu TN thấm (K thấm ,Jmax) (Ký hiệu KC X2) XM (250 kg/m3) Tạo 3 mẫu TN thấm (K thấm ,Jmax) (Ký hiệu KC X25) XM (300 kg/m3) Tạo 3 mẫu TN thấm (K thấm ,Jmax) (Ký hiệu KC X3) XM (100 kg/m3) Tạo 3 mẫu TN thấm (K thấm ,Jmax) (Ký hiệu ND X1) XM (150 kg/m3) Tạo 3 mẫu TN thấm (K thấm ,Jmax) (Ký hiệu ND X15) XM (200 kg/m3) Tạo 3 mẫu TN thấm (K thấm. .. nhau Cụng trỡnh ng dng: Mi ỏp dng cho 2 cng di ờ Vi p t mi lm cho cụng trỡnh ỏ Bc, ờ quai thy in Sn la cha ỏnh giỏ 1.2.3 Mc tiờu v i tng ca d ỏn T ũi hi ca thc tin v kt qu cú c t ti, nhúm nghiờn cu t ra mc tiờu v i tng ca D ỏn SXTN nh sau: a Mc tiờu tng quỏt ca d ỏn: Hon thin v lm ch quy trỡnh cụng ngh khoan pht ỏp lc cao (Jet - Grouting) to tng cc XM chng thm cho nn cỏc cụng trỡnh thu li nhm em... lng i vi sn phm I Tờn SP ng ký Yờu cu cn t Chng thm cho 2 cụng trỡnh thc t: - p Khuụn Cỏt (Lng sn); - p N zanh (Cao bng) - Khi lng một cc theo ng k : 5900 m; - H s thm ca tng XM:10-4~10-6 cm/s; - Chiu sõu tng cú th t: 25 ~ 40 m Kt qu t c - V s lng cụng trỡnh: Ngoi 2 cụng trỡnh Khuụn cỏt v N zanh ó hon thnh; d ỏn ó thc hin thờm 15 cụng trỡnh khỏc nh: p Hao hao (Thanh Húa), p Nỳi Mt (Ninh thun), cng Mai... XM cho lừi p t ti v trớ tim p t d Tng chng thm nn p kt hp lừi gia (hỡnh 2.5) Nờn ỏp dng cho cỏc p p mi m khụng nờn dựng cho cỏc p sa cha; vỡ rng, vi cỏc p c s phi khoan xuyờn ht chiu cao lừi gia lm tng chi phớ, tr trng hp 19 thy cn phi tng kh nng chng thm cho c lừi gia Vi cỏc p p mi thỡ trc ht p chõn lừi gia lờn khong 2m ri tin hnh khoan to cc di nn, sau ú mi tip tc p lừi gia Hỡnh 2.5- B trớ tng XM cho. .. chng thm khỏc e Chng thm bng khoan pht (khoan pht truyn thng ): Khoan pht truyn thng cũn c gi l khoan pht cú nỳt bt (mt nỳt, 2 nỳt); nguyờn lý ca nú l bm dung dch cht kt dớnh (ximng, t sột, hoỏ cht, ) vo trong t di mt ỏp lc phự hp (thng t vi at n vi chc at tựy thuc i tng x lý, loi t v thit b cụng ngh) Nỳt bt cú tỏc dng bt khụng cho dung dch tro lờn ming h khoan; Xut x ca khoan pht truyn thng l lp bt... 94 do Trng i hc ng t biờn son, nm 1995 Tiờu chun ny ch yu núi v cụng ngh XM trn bng c khớ (ximng phun khụ hoc bm va ra u cn) v trng tõm cho mc tiờu x lý ci to nn + Tiờu chun chõu u EN 1271 6:2 001 Tiờu chun thc hin cỏc cụng tỏc a k thut c bit: Khoan pht cao ỏp (Jet- grouting) Tiờu chun Chõu u ny c CEN thụng qua ngy 16 thỏng 4 nm 2001 Cỏc thnh viờn ca CEN bt buc phi tuõn th cỏc quy nh ni b ca CEN/CENELEC... kt qu lõu di, nhng cng cú p b thm tr li Nguyờn nhõn cũn cn phi tip tc nghiờn cu 1.1.2.2 Chng thm cho thõn ờ v nn ờ sụng Chng thm cho thõn : Hin nay ang s dng cụng ngh khoan pht XM - sột vi ỏp lc bm 2 n 3 at Do hn ch ca thit b, phm vi x lý quy nh l ti a 6m; 11 Chng thm cho nn : Hin nay vic chng thm i tr cho nn ờ sụng khụng t ra Vn l chng mch ựn mch si ti cỏc v trớ tng ph mng cú nguy c xy ra s c Gii... Sau ú ó cú nhng ci tin khoan pht cho p t khoan pht c trong nn t, ngi ta ó cú nhng ci tin v nỳt bt v iu chnh tng ỏp sut: s dng nỳt bt kộp (ng mngsột, cụng ngh tun hon ngc) Vi cỏc tng cui si cng ó dựng bng cỏch b sung thờm cụng on bi tng (nh ờ quõy Nh mỏy Thy in Sn La ó lm); Qua thc t cho thy, nhiu p t c b thm ó tin hnh khoan pht xi mng- sột, nhng kt qu khụng ng u nhau Mt s p cho kt qu lõu di, nhng... (1999), p Zch 20 (2009), Hin ti cũn cú hng chc p thm nghiờm trng, thm chớ ó phi cho thỏo cn h phũng v p Nguyờn nhõn ca thm: - Do Thi cụng: K thut m: nhiu p nh do cỏc n v thi cụng khụng chuyờn lm thng rt u Cú ni dựng lu bỏnh lp m t, to thnh tng lp phõn cỏch, khi tớch nc dũng thm phun qua cỏc mt phõn cỏch ny m sút: mt s p chia cho 2 n v thi cụng, ti v trớ ranh gii gia 2 nh thu thng rt d gõy thm do m sút . nghệ khoan phụt áp lực cao (Jet-grouting) nhằm tăng khả năng chống thấm cho công trình th ủy lợi. Mục tiêu dự án: Hoàn thiện và làm chủ quy trình công nghệ khoan phụt áp lực cao (Jet - Grouting). XUẤT THỬ NGHIỆM ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ KHOAN PHỤT VỮA ÁP LỰC CAO (JET – GROUTING) NHẰM TĂNG KHẢ NĂNG CHỐNG THẤM CHO CÔNG TRÌNH THỦY LỢI Chủ nhiệm đề tài: . thảo quy trình công nghệ khảo sát, thiết kế thi công và nghiệm thu công trình chống thấm bằng công nghệ khoan phụt áp lực cao Phù hợp với điều kiện và đặc thù công trình thuỷ lợi; Được