Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu phương pháp khoan phụt tuần hoàn áp lực cao xử lý nền công trình thủy lợi

ảnh hưởng đến chất lượngcông trình và an toàn lao động, Việc nghiên cứu các giải pháp xử lý nền phủ hợp, giúp cho việc hoàn thành công trình đúng yêu cầu về tiến độ, chất lượng, giảm chỉ

Xin cảm ơn Trường ĐHTL và các thiy cô Khoa Công tinh đã đảo tạo và

hướng dẫn tác giả rong suốt quá trình học cao học, cần bộ thư viện trường đã giúp

đỡ tác giả trong quá trình tìm kiểm ải liệu để thực hiện luận văn.

“ác giả luận văn xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn PGS.TS LêVan Hùng đã tận tinh chỉ bảo, hưởng dẫn tác giả về chuyên môn trong suốt quảtrình nghiên cứu,

“Tác giả xin chân thành cảm om Ban Quân lý đầu tr và xây đựng thủy lợi 4 ~

Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã tạo điều kiện cho tác giả trong quá trình học và thực hiện luận văn,

Cuối cùng tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đãnhiệt tinh giúp đỡ động viên để tác giả hoàn thành luận văn này!

Hà Nội, ngày 24 tháng 10 năm 2012

Tác giả

Hoàng Trần Lam

„_ Tôi xin cam đoan đề tài luận văn: “Nghién cứu phương pháp khoan phuttuân hoàn áp lực cao xử lí nén công trình thủy lợi” là kết quả nghiên cứu của

tôi

tghiệm không sao chép từ bắt kỳ nguồn thông

"Những kết quả nghiên cứu,

tin nào khác Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm, chịu bắt kỹ các hình thức ky luật nảo của Nhà trường.

Ha Nội, ngày 24 tháng 10 năm 2012

Tác giả

Hoàng Trần Lâm

4 Kế quả dự ign đạt đụớc

CHUONG I: TONG QUAN VE XU LÝ NEN CONG TRINH THUY Lu o

11 Tắng quan về ồn định nén công trình thư lợi

1.2 Các phương pháp gia cổ chị lực cho nén

1.2,1.Nhóm làm chặt đất trên mặt bằng cơ học.

1.2.2 Nhóm làm chặt dắt dưới sâu bằng chan động và thuỷ chan

1.3.3.Nhám gia cỗ nến be bị tiêu nước thắng đứng.

1.2.4 Phương pháp gia cổ nén bằng năng lượng nổ.

1.2.5.Gia cố nên bằng vải địa kỹ thuật

1.26 Nhóm gia cổ nén bằng chất kết dink

1.27 Nhâm các phương pháp vật gia cổ nên đất yêu

L3 Cie phương phip ga cổ chống him cho

1.3.1 Giải pháp chẳng thắm bằng mồng nghiêng và sân phú

1.3.2.Giti pháp chẳng thẳm bằng trờng răng kết hop lõi giữa

1.3.3 Giải pháp chẳng thim bằng tường hào bentonite

1.3.4 Giải pháp chẳng thắm bằng khoan phut vita xi măng.

1.3.5 Giải pháp chống thắm bằng cọc xi mang - đất

1.3.6.Các giải pháp kết hợp khác.

1.4 Kết luận chương 1

(HUONG 2: CONGNGHE KHOAN PHỤT XU Li NENCONG TRINH THỦY LỢI

2.1, Xứ lý nền đá nứt né bằng khoan phut xi ming

2.1.1.Chon loại xi mang và vật liệu pha trộn.

2.2.4 Phut từ trê suing

2.2.5 Phat tied lên.

(2.2.6.Phut vita hon hợp.

28 28 30 31

31

31

32

32 33 3a

2.4 Kết luận chương 2 ái

CHUONG 3: XỬ LÝ NÊN DA NUT NE BANG CÔNG NGHỆ KHOAN PHYTTUẦN HOÀN AP LỰC CAO 2

31 Ông nghệ khon phụ aon fp lực “42

311.1 Vật liệ 1

31.2 Thất bị 4

331.3 Yêu cầu kỳ thuật hoan phut vữa xi mãng tudn hoàn dip lực cao 45-31.4 Thành phần vữa xi măng 473.1.5 Thi công khoan phut văa xi măng tuân hoàn áp lực cao AT

3.1.6.Tao tằng phân áp 48

3.1.7.Định vị hỗ khoan 48

3.1.8.Cing tie phan đoạn phụt 48

.3,1.9.Công tác khoan tạo 16 49

-31.10Công tác nữa hỗ, đặt nút và áp nước thí nghiệm 49 3.1.11.Công tác phụt vữa xi măng 49

3.1121áp hồ 32

3.1.13,Céng tác Khoan kiểu tra 32

3.2 Giới thiêu phương án kỹ thuật xử lý nền công trình hỗ chứa nứơc bản móng

tinh Nghệ An 33 3.2.1 Gidi thiệu công trình 5.32.2.Cúc bign pháp xứ lý nén công trình 393.3 Công tác khoan phụt tuằn hoàn áp lực cao xử lý nền công rình 60

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 19

" 5 .Ắ.

2 Những tên ti và hạn chế : ener)

3 Phương hướng iếp tục nghiên cứu si

‘TAI LIEU THAM KHAO 82

Hinh 1.2: Sơ do thắm qua đập có tường lồi + chân răng 14

“Hình 1.3: Tường hào chẳng thắm bằng bentonite 15Hinh 1.4: Thi công tường chong thắm bằng biện pháp đào hào trong dung dichbentonite hồ Dẫu Tiếng ”Hinh 13: KÁI cấu dpa chẳng thắm qua nàn bằng Khoan ph vữa xi ming 18

Hin 1.6: Công nghệ đơn pha 2 Hình 1.7: Công nghệ hai pha 3

“Hình 1.9: Mô tả quả trình thị công tao tường chúng thẳm 24Hinh 2.1: Phụt vita một chiều 31

“Hình 2.2: Phụ vita tuén hoàn 32

Hinh 2.3:Ông chèn và ống manget dùng khi khoan phụt vita đập đá đồ Hòa Bình(ngudn: Lé Đình Chung) 36Hình 2.4:Ong manget và tampon dùng khi phut vữa dé đá hóa nền edt soi day >

Tình 3.1: Sơ đồ bổ trí các đi phut “

"Hình 3.2: Mặt bằng bố trí khoan phụt thí nghiệm khu vực 1 T0

“Hình 33: Mặt bằng bổ trikhoan phụt thi nghiện Khu vực 2 7i

"Hình 3.4: Mặt bằng bỏ trí khoan phut thí nghiệm khu vực 3 7Hin 3.3: Mat bằng bổ tri khoan phụt thi nghiện khu vực 4 nHình 3.6: Sơ do bổ trí thiết bị khoan phụt thí nghiệm và phân đoạn phut 75

MUC LUC BANG BIEU

“Bảng 1.1: Mot số công trình xử lý chống thẳm nên bằng phương pháp khoan phut

vita xí măng 9

Bang 2.1: Ty lệ a ting với lượng mắt nước đơn vị 28

Giới thu hông số màn phạt nên cit sói của các đập lớn trên thd giới 40

Bang 3.1; Các trị ?„ và P [2]: AS

"Bảng 3.3: Lưu lượng vita nhỏ nhất cho phép 46Bang 34: Thành phần vữa xi măng chọn sơ bộ theo lượng mắt nước don vj A7Bảng 3.5: Áp lực phut tid dự Kiến 65

“Băng 3.6: Lựa chon t vita phat sét-xi măng nước (S-XM-N) 66 Bảng 3.7: Lựa chọn tỷ lệ vita phut Sét-Nuic-Xi mãng-Phụ gia 66

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam có hệ thống công trinh thủy lợi it phong phú và đa dang, trong đó.

các công trình dé, đập chiếm tỷ lệ lớn và phân bố không đồng đều theo vùng lãnh.thổ Theo thống ké của Bộ NN&PTNT năm 2002 thi nước ta cổ khoảng 2360 con

Sông có chiều da trên 10km, trong đồ có 9 hệ thống sông chính và có khoảng 1967

bồ (dung tích mỗi hỗ trên 2.105m)), trong đó có 10 hồ thủy điện có tổng dung tích

19 tym’

Trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và phát triển mạnh mẽ của datnước, nhiều công tỉnh xây dựng, gio thông, thủy lợ được kiến thiết xây dưngCác công trình chủ yếu được xây dựng trên nền có địa chất và địa chất thủy văn

phúc tạp Trong đó có nhiều công trình được xây dụng trên nền đá y a nứt nề

mạnh, nén có ting cuội sỏi diy Khi gặp loại nfm này, khả năng chẳng thắm cũngnhư sức chịu ti của nền kém dẫn đến nhiễu sự cố khi do mồng và thi công côngtrình, lam tăng kinh phi thi công, ting thời gian thi công ảnh hưởng đến chất lượngcông trình và an toàn lao động, Việc nghiên cứu các giải pháp xử lý nền phủ hợp,

giúp cho việc hoàn thành công trình đúng yêu cầu về tiến độ, chất lượng, giảm chỉ

phí xây dựng là ắt cần thiết

Vi vậy, nội dung luận văn tập trung nghiên cứu các phương pháp khoan phụt

xử lý nỀn mà trong tim là công nghệ và thết bị khoan phụt xi mang tuin hoàn áplực cao xử lý nên đá nứt nẻ.

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

2.1 Nghiên cứu tổng quan các phương pháp xử lý nền công trình thủy lợi bằng

3.1, Cách tiếp cận.

-_ Nghiên cứu các phương pháp khoan phut cơ bản khi xử lý nền đá nit nề và

bồi tích của các công trình thủy lợi thông qua lý thuyết, qui trình qui phạm;

- Ne

tải liệu, thục tế thiết kế và thi công các công trình thủy lợi.

cửu kinh nghiệm xử lý nền đá nứt nẻ và nỗ:

3.2 Phương pháp nghiên cứu.

= Nghiên cửu lý thuyết vỀ yêu cầu cơ bản ôn định chống thắm của công trinh thủy lợi

~_ Nghiên cầu tổng quan công tác gia cổ và xử lý chống thắm cho nền công

trình thủy lợi

~_ Nghiên cứu kế thửa về lý thuyết, thực nghiệm và kinh nghiệm thi công

4 Kết quả dự kiến đạt được

Nghiên cứu, nắm vững một cách sâu sắc các phương pháp khoan phụt gia cố

và xử lý chống thắm cho nén công trình thủy lợi trên nền đá nút nẻ và nỀ bồi tích Pham vi ứng dụng thích hợp của các phương pháp trên.

Công nghệ và thit bị khoan phụt xi măng xử lý nền đá nứt né bằng phương

pháp phụt tuần hoàn áp lực cao ứng dụng cho một công trình thủy lợi cụ thể,

THỦY LỢI

LL Tổng quan về ôn định nền công trình thủy lợi

Đặc điểm địa chất chung của nền đập ở Việt Nam:

“Theo đặc điểm địa ting, có thé chia toàn bộ đất phân bổ trên lãnh thổ theo cácnguồn gốc khác nhau như sau:

+ Bait Alvi

Đất Aluvi còn có tên gọi là đất trim tích, Đắt trim tích có 2 loại là trim tích

xông và trim tích biển, Đắt có nguồn gốc từ trim tích sông được sir dụng khá phổbiển để dip dap

Dit Aluvi cổ phân bố chủ yếu ở các thung lũng sông lớn, và Aluvi hig đạibao gồm trầm tích lồng sông, bai bồi va các bộc thằm, Thường gặp là cc đất sốt ásét phân bố trên các bậc thèm sông với chiều dày ít khi vượt quá Sm Ở điều kiện tự

= 14+ 1,6 Tim’, độ ẩm W= 20:24 nhiên đất có dung trong khô 7 %, trạng thái déo

đến cứng Khi bão hòa nước, đất có các thông số chồng cắt @ = 16” + 20”, C = 0,1=

04 kglom?, hệ số thắm K (0ˆ; 10° ems Loại đắt này có him lượng sét 15+35%,

có thể sử dụng đắp đập đồng chất hoặc lồi đập

“Trong thực tế, dit Aluvi phát triển ở các bậc thằm sông suỗi miễn núi rit hep,

trừ lượng ít Phần lớn diện tích được canh tác, nên chỉ khai thúc được một ít tronglông hỗ trước khi ngập nước

= Bait sườn tàn ích và tàn tích trên nên đá Bazam

"Phụ thuộc độ tuổi hình thinh và nguồn gốc thành tạo mã tinh chất cơ lý của nó

khác nhau Đất sườn tan tích có hàm lượng laterit nhỏ, him lượng hạt sét nhiều thi

khả năng chống thẩm tố, ngược lại him lượng dim sạn nhiều thì dung trong cao

~ Dit sườn tàn tích và tàn tích trên nên đá Bazan trẻ (PQULIV)

Do đá được hình thành muộn, thời gian chưa đủ dé phong hóa triệt để thành.

du dày lớp phong hóa thường nhỏ hơn Sm, gồm đắt á sét, á sét màu nâu đỏ,

có chứa nhiễu đã ting đủ các loại kích thước và dim sạn Tính theo trong lượng đắt

chiếm tỷ lệ rất í o với đá, do đó rất khó khai thác chúng để đắp đập.

kiện tự nhiên đắt có khối lượng riêng bạt rắn lớn, dung trong khô thắp, hệ số rỗng

lớn, các chỉ tiêu cơ hoc (ọ, C, E) thuộc loại trung bình Tinh chất cơ lý của chúngthay đổi theo vị tri địa lý và địa hình Chiều day ting phong hóa 20 + 30m, chia

thành 3 lớp kể từ trên mặt xuống như sau:

* Lớp 1 (edQ): Đất sét - ä sét mau nâu đỏ, hàm lượng kết vồn laterit không đáng

kể (khoảng 5%) Dộ âm thay đổi nhiều theo mùa mưa và mùa khô Ở day lớp 1 thông

thường trên mặt cắt địa chất đều có lớp von kết mảng (dang đá ong) diy 1= 3m, rit

cứng chắc Nhiễu công trình thực tế đã sử dụng loại đất này để đắp đạp tốt

* Lớp 2 (eQ): Đắt sết - á sét miu loang lỗ Hàm lượng kết vồn laterit và dam

Bazan thay đổi trong phạm vị rộng, có chỗ đạt đến 60 + 70% loại hạt có d >2mm

(nh theo trọng lượng) Tùy từng noi, các vén kết laterite dạng tron đặc sit hoặc

méo mồ sắc cạnh

* Lớp 3 (cQ): Dit sit và á sét mẫu tim gan gà, đốm trắng phốt các mẫu khác

Lớp đắt này có dung trọng khô thấp so với 2 lớp trên, vì vậy ít sử dụng nó để dip

vào những vị tri xung yếu của đập,

- Đất trên nằn đã trd ích lục nguyên (i k ‹ cát lắc.)

Đặc điểm của loại đất này là nếu được phân bó trên những vùng đồi thoải thilớp trên mặt (lớp 1- edQ) có nhiều hàm lượng vén kết latedi, thuộc loại đất vụn

khô, tính thấm nước lớn Nếu chúng được phân bổ ở các sườn dốc thì him lượng,

vốn kết không đáng kể, Ở đáy lớp 1 thường có lớp mỏng hoặc thấu kính von kếtdạng mảng (dang dé ong) với tính thắm lớn Cúc chỉ tiêu tính chất cơ lý của loại đắttrên nền đá trim tích lục nguyên tương đối tốt, nhưng đất có tinh trương nở thuộc

loại trung bình đến mạnh.

~ Đất trên nền dé phun trào (daxit, bioli, andnezit )

Do bé dây bé, nên thực tế

Chiêu cơ lý của loi đắt này thuộc loại trung

chưa được sử đụng nhiều

= Đẳt trên nên đá biển chat (Gonai)

lý tương đối đồng nhất

~ Bait trên nền đá xâm nhập sâu (Granit, Granodiori)

"rong lớp (edQ) của đất này thường cĩ đã tăng lin, thậm chi cĩ cả lơng lấn cỡlớn Dung trong khơ thiên nhiên của đất thấp, tuy cĩ cao hơn với đắt Bazan, Nhiềucơng trình đã sử dụng đất nảy đề dip đập Riêng lớp 3 của loại đắt này thưởng là á cát

cĩ chứa nhiễu mica nên khơng thuận lợi cho iệc đắp đập

- Đất ích lịng suối (cội si, lẫy sé.)

Cấu trúc đắt này thường gặp tai nơi cổ địa hin ch ự (noÏ các bấi bồi cắt sồi

nhỏ, các bãi đ tang lần cĩ b dây và kích thước thay đổi theo mùa), Đặc trưng của

địn ting này từ trên xuống đưới như sau

Bên trên là lớp phủ cĩ nguồn gốc bồi tích (aQ) gồm: Cát hạ thơ chữa nhiềucuội sỏi, bão hịa nước, kết cấu chặt Chiểu day của tang phủ này từ 3+4m Đây làlớp thắm rất mạnh TiẾp theo la các lớp á cát, á sết chứa dam sạn đến hỗn hợp dim

sạn và các ting lăn cĩ kích thước tương đối lớn, nguồn gốc pha tàn tích (deQ), kết

lẫn sạn sối,

chất - đây i lớp thắm vữa, mạnh, là tăng tin, ting lin és

s6i cát lẫn bụi sét.

12 Các phương pháp gia cổ chịu lực cho nén

1.2.1 Nhĩm lam chặt đất trên mặt bằng cơ học

Là một trong những phương pháp cổ điễn nhị đã được sử dụng tử lâu trên

thể giới Bản chất của phương pháp là dùng các thiết bị cơ giới như xe lu, máy dam,

búa ng làm chat đất Các yếu tổ chính làm ảnh hường đến khả năng đầm chặt của

đất gồm: độ âm, cơng dim, thành phan hạt, thành phần khống hố, nhiệt độ của đất

và phương thức tác dụng của tải trọng Dé làm chặt đất cằn phải xác định được độ.

ấm tốt nhất ứng với giá tị khối lượng thể tích khơ lớn nhất

Do được kim chặt, các chỉ tiêu về độ bền của dat tăng lên đáng kể, tính biếndang và tính thắm giảm đi, Hiện nay phương pháp này được sử dụng rộng ri rong

xây dựng đường giao thơng, sân bay, các cơng trình thủy lợi và trong xây dựng dân.

1.2.2 Nhóm làm chặt đất dưới sâu bằng chan động và thuỷ Í

Khi đất cát hoặc dat đắp có chiều phân bố lớn thường dùng phương pháp.chắn động hoặc thủy chắn dé nén chặt

= Nên chặt đắt bằng chắn động

Để nén chặt dit cát ở dưới sâu người ta thường dùng các loại dim chuy có tin

900 + 3000 vòngjphút Các yếu tổ ảnh hưởng đến hiệu gia nén chặt đất là gia

lầm, tính đàn hồi của đất

be chin động, độ âm của đt, khoảng cách giữa các vĩ tr

và bán kính máy chắn động Khi làm chặt dat cát ở độ sâu nhỏ hơn 3 m thì bán kính.

làm chặt cổ thé đạt 15m Khi bin kinh máy chin động tăng thi gia the chin động

và hệ số nén chặt chấn động cũng tăng lên.

~_ Nên chặt đất hằng thủy chin

Khi lớp cát cin nén chặt cổ chiều diy lớn thi người ta đồng phương pháp thủy

chắn Bản chất của phương pháp là vừa phun nước vừa tạo chấn động tác dụng vào

đ cit Khi đố lực dinh giữa các hạt giảm di, các hạt lớn sẽ lắng xuống còn các hạt

nhỏ sẽ nổi lên, hình thành chuyển động xoắn ốc làm phát sinh cắp phối mới và như

sẽ hình thành p phối tt nhất của đất ở trạng thái nén chặt

Để thi công nền chặt đất bằng phương pháp thủy chin, người ta đóng vàotrong đắt những ống thép đường kinh 19 + 25mm và cỏ đầu nhọn, phần ống dướidai khoảng 50 + 60em, có đục lỗ xung quanh với đường kính 5 + 6mm Lợi dụng.sức nước cao áp để đưa ông thép và máy chin động đến độ âu thết kể và cho mâychắn động làm việc nén chặt đất từ dưới lên trên, mỗi đoạn làm chặt thường tử 30 +400m trong khoảng thôi gian 40 + 120 giây Sau khi làm chặt được lớp đắt thử nhấtthì lại nâng máy đầm lên kim chặt lớp đất thứ 2 và cứ làm như vậy kim chặt cho đến

khi lên mặt đất

2.3 Nhóm gia cỗ nền bằng thắt bị tiêu nước thing đứng

Đối với các nền đất sét yếu, do hệ số thấm của dat sét rắt nhỏ nên qua trình cố.kết của đắt nén ở điều kiện bình thường cin rất nhiễu thời gian Trong khi đồ hẳu

tải để làm tăng nhanh tốc độ cổ kết của đắt nỀn, Thiết bị tiều nước thẳng đứng gồm

nhiều loại khác nhau Nguyên lý lâm việc của các loại này là, dưới tác dụng của tải

trọng ngoà sé xuất hiện gradient thiy lực lâm cho nướ

theo phương ngang về phía các thiết bị tiêu nước, sau đó chảy tự do theo phương

= Gia cd nbn bằng cọc các giống cải

Ging cit và cọc cit được sử dụng rồng răi đ tăng nhanh ga trình

én, Lim cho đất nền có khả năng biển dạng đều và nhanh chóng đạt đến giớihạn én định vé lún Tay thuộc vào đặc điểm công trình xây dựng và edu trúc nền mài

người ta đồng cọc cát hay ging cất

Giếng cát đóng vai trò thoát nước là chính nên gia cổ nền bằng giếng cất

thường đi kèm với biện pháp gia ải dé thoát nước nhanh.

Khi gia cổ nền bằng cọc cát thi cọc cất vừa có tie dụng nén chit vừa có tácdụng thay thé đất nền, do phần lớn độ lún của nền đất kết thúc trong qúa trình thicông, vi thể có thể xây dựng công tình ngay mà không phải đi thỏi gian cổ kết nên

= Gia cổ nên bằng bắc thắm và các thiết bị tiêu nước ch tạo sẵn (PVD)Bắc thắm là thiết bị tiêu nước thẳng đứng chế tạo sẵn gồm nhiễu loi, chiều

rộng thường 100 + 200mm, day 3 + 5 mm Lõi của bắc thắm là một băng chất dẻo.

Auge bọc bởi lớp vải địa kỹ thuật polyeste không df, bằng vải dia cơ propylene

hoặc giấy ting hợp có nhiều rãnh nhỏ để đưa nước lên cao nhờ mao dẫn Dé cắm.bắc thắm vào dit nỀn dit người ta đùng một máy chuyên dụng tự hành Sau khi thicông bắc thắm, người ta cũng tiền hành gia ải nén trước giống như đối với giếng

cát Dé nước thoát ra dling từ đầu bắc thấm ngườ trênta thường phủ lê phí

mặt lớp đất yếu một lớp vải địa kỹ thuật và trên lớp vải địa kỹ thuật đắp một lớp cát

các quả min dai rong các ging, phân bổ theo mạng lưới tam giác đều và sâu hết chỉ day lớp đất yếu Phía trên các qủa min người ta đồ cát thành đồng hoặc đặt

các thùng đựng cát không day Khi min nỗ, năng lượng được tạo ra sẽ nền đất ra

xung quanh, cát sẽ rơi xuống lấp day vio giếng vừa được tạo ra Sau đó, người tatiếp tục dé thêm cất vio giếng và dim tối độ chặt yêu cầu

1.2.3 Gia cổ nền bằng vải ịn kỹ thuật

Trong những năm gần đây, vải dia kỹ thuật đã được ứng dụng rộng rãi ở nước

ft là trong gia cổ nền đường giao thông Tùy theo mục đích sử dụng, vải địa

thuật có thể được sử dụng để: (1) Làm chức năng như mặt phân cách nước (2) Làm chức năng như vật liệu tiêu nước Ngoài ra vải địa kỹ thuật còn dùng để chống xói môn, bảo vệ ba

1.2.6 Nhâm gi cổ nền bằng chit kết dink

Bản chất của các phương pháp này là đưa vào nên đất các vật liệu kết đính như

ximäng, vôi, bilum nhằm tạo ra ác liên kết mới bên vũng hơn nhờ các quá trìnhhoá lý và hoá học dif ra trong đt, din đến lâm thay đổi tính chất cơ lý của đất nềnTùy vật liệu đưa vào mà có những công nghệ như sau:

~ Gia cd nén bằng phương phip trộn vi

Khi trộn vôi vào đắt, vôi có tác dụng hút Am làm giảm độ ẩm của đất và dong

vai trò là chất kết dinh liên các hạ đất, Khi tác dụng với nước, vôi chưa tôi có khả

năng ngưng kết và đông cứng nhanh trong vòng 5 đến 10 phút Qúa trình hyd hoá

vối chư tôi có khả năng hip thụ một khối lượng nước lớn (32 đến 100% khối lượng

bán đầu) nên nhanh chóng lâm nền dit khô rio, dẫn đến đắt nin được nén chặt,

Để gia cổ nền dit yêu ở dưới sâu người ta sử dụng cọc vôi hoặc cọc dt với Vôi

tác dụng với nước sẽ tăng thể fh nên tiết điện các cọc vôi sẽ tăng lên lim tăng độ chất

© Gia cổ nén bằng phương pháp trộn ximang

Khi trộn ximăng vào đất sẽ xây ra qúa trình kiềm và sau đó là quá trình thứ

sinh, Quá trình kiểm là quá trình thủy phân và hydrit hóa ximăng, được coi là quá

trình hình thành nên độ bền của đất gia cổ Qua trình kiểm sẽ ạo ra một lượng lớn

hydroxit canxi làm tăng độ pH của nước lỗ rỗng trong dat, tạo điều kiện thúc đẩy

«ja trình thứ sinh Ở điều kiện bình thường, các khoảng vị sét có thành phần hoá học chính là các Oxit nhôm và silíc khá bén vững, khó bị hỏa tan, song trong mỗi trường kiểm có độ pH cao, chúng đễ bị hoa tan dẫn đến sự pha hủy của khoáng vật Các 6 xit nhôm và silie ở dang hoa tan tạo nên một phần vật liệu đông cứng và làm tăng cường độ của hỗn hợp đắt ximăng Quả trin thứ sinh xảy ra châm chạp trong một thai gian đãi

= Gia cd nén bằng phương pháp trộn bỉ tum

Bilum là chit kết định hữu cơ gồm các chit cácbuahydro khác nhau và các din

xuất không kim loại như 6 xy, lưu huỳnh và nite,

Khi trộn bitum vào đất, bitum có tác dụng chủ yếu với các hạt sét, côn các hạt

nh

bụi và hạ cất nhờ có bitum mã được dinh kế, úch tụ lại đưới dạng 6 hoặc thấuvới hình dạng và kích thước khác nhau Bitum tác dụng với hạt sét tạo thành hỗn hợp.bắp phụ lẫn nhau, cổ tinh đàn hồi, có khả năng gắn chặt các hạt, kết quả à nhận được

vật liệu mới đất - bitum liên kết bởi màng đản hồi vật chất sét - bitum, ổn định đổi với

nước Phương phip gia cổ đất bing bitum thường được sử ding nỀn đường giaothông có chiều dây gia cổ nhỏ

~ Gia cố nên bằng keo polime tổng hop

Các chất polime tổng hợp không có sẵn trong thiên nhiên mã được tổng hợp từ.

dẫu mỏ, khí đốt, than đá Phân tử của chúng gồm rất nhiều khâu, nổi với nhau bởi

liên kết hóa học, tạo nên những chuỗi ích có cấu trúc thẳng, phân nhánh và mạng 3 chiều Keo polyme tổng hợp có tính bám dính cao, thời gian đông cứng nhanh Khi

cho keo vào đất các qúa tình hoi lý, vật ý và hoá học phúc tap giữa các hạt đất và

keo, tạo thành chuỗi xích thẳng di xuyên qua khối đất, hình thành bộ khung không,

gian bao bọc các hạt đất hoặc tiếp xúc các hạt đất, tạo nên cấu trúc không gianthing nhất với polime Keo polime tổng hợp thường được sử dụng để gia cổ nền

hay làm móng hay mặt đường giao thông với đắt không chứa cacbonat và có độ pH

nhỏ hơn 7

= Gia cổ nén bằng dụng dịch vữa ximang

ân chất của phương pháp là phun vào lỗ rồng của đất đã một lượng vữaximäng cin thiết để sau khi đông cứng, lâm giảm tính thắm và tăng sức chịu tải củanền Phương pháp này được sử dụng rộng rãi đối với các công tình thủy lợi, thíchhợp với các loại cát, đắt sồi và các loại nén đã mit nẻ, đặc biệt hiệu qua khi kích

thước khe nút > 0,15 mm, tốc độ thẩm > 8Omngđ nhưng không vượt quá 200m/ngủ

~ Gia cổ nén bằng phut dung dich Siteát

Nếu nên đất và nên đá có độ rồng và khe nút nhỏ không thé sử đụng phươngpháp phut vữa ximang thi người ta đăng phương phip bơm hóa chất để gia cổ Chit

hóa học thường ding là nai sileat (hủy tỉnh lỏng - Na;O,SiO,) và canxi clorua

(CC) Phương pháp này sử dụng thích hợp nhất khi đất nén là

= Cát khô va bão hòa nước, có hệ số thắm từ 2 đến 80 míngd.

~ Cát nhỏ và cát bụi, có hệ số thắm từ 0,5 đến 5 ming

Đắt hoàng thổ có hệ số thắm từ 0,1 đến 2m/ngd.

Trường hợp đất có thắm ướt các loại dầu mỡ, tạp chất của dầu hỏa hoặc khinước ngim có độ pH > 9 thì không sử dụng được phương pháp này

= Gia cổ nên bằng phương pháp phut nhựa bitwm

Phương pháp phụt nhựa bitum sử dụng thích hop trên các nền đá dim, cui, si

hoặc trong nên đã có nhiều khe nứt Hiện nay, rên thể giới người ta thường đăng haiphương pháp phụt nhựa bitum: phụt nhựa bitum nóng và phụt nhựa bitum lạnh

++ Phương pháp phụt nhựa bitum nóng ding thích hợp trong đã cứng nứt né,

hang hée và trong cuội sỏi Nội dung của phương pháp là phụt nhựa bitum lỏng qua những lỗ khoan hoặc ống phụt vào trong I rồng của nén hoặc khe nứt Nhược điểm

của phương pháp nảy là thiết bị thi công cổng kềnh, phức tạp, nhựa bitum sau khí

lạnh thé tích bị giảm nên dé gây ra biến dang.

+ Phương pháp phụt nhựa bi tum lạnh, còn gọi là phương pháp phụt nhũ tương,

bị tam, dùng để gia có nên đất cát và đá gốc có khe nứt nhỏ Thường dùng nhữ

tương bitum ling gồm 65% bitum, 35 + 40% nước và chất gây ra nhũ tương.

127 Nhôm các phương pháp vật lý gia cổ nin đắt yến

= Gia cổ nên bằng phương pháp điện t

Ban chất

dương là thanh kim loi, eve âm là ống kim loại có nhiều lỗ nhỏ Sau khi cho đồngđiện một chiều chạy qua, các bạt đắt sẽ dịch chuyển về phía cực dương côn nước trong

dt sẽ địch chuyển về phía cực âm

'Bồ trí thiết bị thoát nước về phía cực âm thi lượng nước sẽ thoát ra đáng kế, làm tăng nhanh tốc độ cổ kết, hạ thấp mục nước ngằm.

= Gia cổ nén bằng phương pháp điện hoá học

Phương pháp này dựa vào nguyên ý điện thắm, chỉ khác fi người ta đưa vio đất qua cục dương các dung dich hoá học như canxi clorua, natrisilicat để khi có dong điện chạy qua, các điện cực sẽ bị pha hủy và các sản phẩm phả hủy liên kết với c

hạt sét làm cho khối đất rở nên cổng lại và nước sẽ được thải ra ở cực âm, Nếu đất có

hm lượng muỗi lớn thì hiệu qua của phương pháp này sẽ cao

~ Gia cổ nén bằng phương pháp nhiệt

Bản chất của phương pháp là dùng nhiệt độ cao để gia cổ đắt bằng cách phụt

aqua lỗ khoan vio trong đất không khỉ nông có nhiệt độ 600.2 800°C hoặc đưa nhiênTiệu cháy vào trong đất qua lỗ khoan và đốt ở nhiệt độ 1000 1100" C

Phương pháp này yêu cẫ thiết bị và công nghệ thi công phức tạp, chỉ phí lớn

nên ít được ứng dụng

1.3 Các phương pháp gia cổ chống thắm cho nén

13.1 Giải pháp chẳng thắm bằng tường nghiêng và sân phả

Khi xây đựng đặp đất trên nền thắm nước mạnh mà chiều day ting nền thắm

nuốc mông và vật liệu làm thân đập có hệ sổ thắm lớn thì hình thức chống thắm hợp

lý nhất thường là tường nghiêng nối tiếp với sân phủ Người dẫu tiên đặt co sở tínhthấm qua loại đập này là viện sĩ N.N Pavlôvxki và vẻ sau giáo sư E.A.Zamarin bỏ.sung Khí tinh thắm theo phương pháp này xem tường nghiêng và sin phủ là hoàn

Hinh 1.1: Sơ dé thắm qua đập có tường nghiêng + sân phủ.

Ding phương pháp phân đoạn, bỏ qua độ cao hút nước ap ta có hệ phương

bị —hị

L-mh, o

Lựa chon các thông số cơ bản của tường

* Chiều diy sin trước; Chiễu day sân trước phải đủ để loại trừ hiện tượng xói

ngầm do gradien thắm qua sin trước gây n

Z-h~h wow

Be ay

Trong đó:

~ Z¿ Độ chênh cột nước giữa hai mặt trên và mặt dưới sin trước,

ly: Cột nước trước đập (cột nước trên trờng nghiêng)

~ h: Cột nước mặt dưới của tưởng nghiêng (cột nước nảy thay đối theo từngmặt cắt của tường nghiêng)

~ [J]: Gradien thắm cho phép và lấy bing: &Ø đối với đắt sé

13.0 đối với đất sétTheo điều kiện thi công, chiều diy sin trước không bé quá 0.5m dối với đậpthấp và đối với đập cao không bé quá Im.

* Cao tình định tưởng nghiêng: Chọn không thắp hơn MNDGC ở thượng lưu

s): Trị số hợp lý của Ls xác định theo điều kiện khống,

chế lưu lượng thắm qua dip và nền và điều kiện không cho phép phát sinh biển

dạng thắm nguy hiểm của đắt nền Sơ bộ có thé lay Ls = (3+5).H, trong đó H là cột

nước lớn nhất

* Ưu điểm:

- Vật liệu chống thắm chủ yếu bằng đất sét nên rit sẵn có, giá thành xây dựng

thấp, thiết bị thi công thông dụng như may dio, máy lu, máy di, vi vậy phương

pháp này cho hiệu quả kinh tế cao,

= Thi công trên nỀn cắt cội sỏi có hệ số thắm nhỏ.

* Nhược điểm:

Ching thắm theo phương pháp n không tiệt để được do khi tính thắm xem

tường nghiêng và sân phủ lả hoàn toản không thắm cho nên cho kết quả chỉ là gin đúng

- Chỉ thi công ở nơi có địa hình xây dựng rộng.

= Không thi công được khi nên là đá lăn, đá tang.

* Phạm vi ứng dụng,

= Chống thắm cho các đập đắt có nỀn thẳm nước tắt sâu hoặc vô hạn

13.2 Giải pháp chống thắm bằng trờng răng kết hợp lõi giữm

Khi đập dit có lõi giữa xây dựng trên nén thấm nước và chiều diy ting thắmnước không lớn lắm thì biện pháp chống thắm cho nền thông thường là kéo dài lõigiữa xuống tinting không thắm

Để tính thắm qua loại đập này có thể chia đập ra làm ba phân đoạn Đoạn II

sằm lồi giữa và tường rang, còn bai đoạn Iva II là phẫn đập và nền tương ứng nằmbên trái và bên phải nó.

Sơ đồ tính

By

ut

Tình L2: Sơ đỗ thd qua dip cổ tưởng lỗi + chân ring

* Lưu lượng thắm: Dùng phương pháp phân đoạn để tinh, bỏ qua ao, lưu lượng q và các độ sâu họ, hy trước và sau tường lõi xác định theo phương trình tl cho từng phân đoạn như sau

* Phương trình đường bão hỏa.

Ở đoạn sau tưởng lồi, với hệ trục như trên hình 1.2 phương trình đường bão

= Thi công trên nỀn cất cuội sói có hệ số thắm nhỏ,

~ Chống thắm theo phương pháp này cho hiệu quả tương đối cao

~ Chống thắm theo phương pháp này phải thi công các loại đất giữa phần lỏi và nềnchit tương tự nh phân lớp giữ trồng lõi và đất nin gy thắm do phân lớp

= Chỉ thi công ở nơi có địa hình xây dựng rộng.

~ Không thi công được khi nên là đá lăn, đã tng,

* Phạm vi ứng dụng

~ Chống thắm cho các đập đắt có nén thẳm nước rit nông,

3 Giải pháp chẳng thắm bằng tường hào bentonite

Tưởng chống thắm thi công bằng biện pháp đào hảo trong dung dịch

bentonite li giải pháp kết cấu tốt và giải quyết được cơ bản bài toán thắm đổi với

nên cát, cát cuội sỏi, nền đắt có chiễu sâu t6i 60m ma các giải pháp khác không thể

thực hiện được Kết cấu này được áp dụng lẫn đầu tiên ở Việt Nam (năm 1999)

-Người đề xuất là Nguyễn Văn Tăng, nhà thầu thực hiện đầu tiên Công ty

Bachysoletanche (tại đập chính Dầu Tiếng - tinh Tây Ninh)

* Nguyên lý công nghệ:

Tường hảo chống thắm là loại tường được thi công bằng biện pháp chung là

đào hào trong dung dich betonite trước, sau đó sử dụng hỗn hợp các loại vật liệu xi

măng + bentonite + phụ gia, sau thời gian nhất định đông cứng lạ tạo thành tường

chống thắm cho thân và nền đập

Hào được thi công trong dung dich bentonite gọi tắt là bảo bentonite là hỗmóng có mái đốc đứng, hẹp, sâu được thí công trong điều kiện luôn có dung dịchbentonite, Hào thường có chiều rộng 0,5 + 0.9m, cổ chiều sâu 5+ 120m

Dé có thé dio hảo rất sâu và duy tì mái dốc thing đứng, trong quả trình thí

công phải duy trì liên tục hỗn hợp nước va sét bentonite đầy trong hao giữ cho vách.hảo luôn được én định Sau khi hảo được thi công sẽ bơm hỗn hợp vậ liệu ximăng

+ bentonite + phụ gia tạo nên tường chống thắm Yêu cầu khả năng chống thấm của

tường K<10° emis, kết cầu mềm phù hợp với biển dạng của đập

‘Thanh phần vật liệu làm tường chống thấm (tinh cho Im’ vữa) bao gầm:

Tinh chat của Bentonite:

- Độ mịn: trên sing hạt D=75um: 6 + 7%.

- Độ trương nỡ: Lomi

‘Tinh chất của phụ gia cham đông cứng Sika:

~ Thời gian kết thúc ngưng k 12 giờ

- Chiều dai trờng chống thắm: SIDm

- Chiều cao, 33+ 40m.

- Chiều diy: 60em

~ Luu lượng thắm qua đập giảm: 35 + 50 % so với khi chưa xử lý thé

* ƯA điểm:

= Chống thấm đạt hiệu quả cao (hệ số thấm K= 10% + I0” ems)

- Dung dich xi ming bentonite được trộn theo dây chuyển công nghệ theo tiêu

chuẳn thống nhất Nên thuận lợi trong thiết ké thi công, vận chuyển và kiểm soát

chất lượng

~ Thi công trên nền cát cuội sỏi có hệ số thắm lớn, tang thắm nằm sâu

~ Khi địa hình xây dựng chật hep vẫn áp dụng được công nghệ thi công này.

* Nhược điểm:

~ May mốc thi công quả công kénh, phức tạp

- Không thi công được khi nền là đá lan, đã ting

~ Giá thành công trình cao

Hình 1.4: Thi công tường chẳng thắm bằng biên pháp đào hào trang dung dich

bentonite hỗ Dau Tiếng :m lớn là co ngót của bentonite sau khi thi công gây Giải pháp này có nhược

nứt và mắt ổn định đạp Gin đây đã được một số tác giả nghiên cứu (Nguyễn Cảnh

“hái, ĐHTL 2011) khắc phục nhược điểm trên nhưng chưa có công tinh nào sản

xuất thử nghiệm

1.3.4 Giải pháp chẳng thắm bằng khoan phụt vita xi măng

* Nguyên lý công nghệ

Trường hợp dit nén là lớp bồi th dày, phía dưới là đã phong hóa nứt né

mạnh, hoặc trong lớp bai ích có Hin đá lăn, đã ting lớn Để xử lý thắm qua nền dip,hiện nay thường dùng biện pháp khoan phụt vữa ximăng tạo mang chống thắm kếthợp với mang lưới các hỗ khoan tiêu nước de thin đập

Hình 1.5: Kết cầu đập đất chẳng thắm qua nén bằng Khoan phut vữa xỉ mangThanh phần vita chống thắm (tính cho 1 m’):

- Nước 918 it

~ Bentonite: 55:70 kg -Xi măng 310+ 330 kg.

Bang 1.1: Một số công trình xử lý chống thắm nén bằng phương pháp khoan phụt

Hồ chứa nước [Khoan phụ chống unis

2 | CaGiay thắm thân dip, chiều | 660 | 1998 |2000 | Tn

Con Tani) men Hà

Khoan phụ tạo màng

Hổ chứa ngạc | hốn thim, gia cổ & Bạn

5 Khoan tiêu nước nền Quản lý

3 ngập [độn Khan qua ai] °°? [D98 [20M | Dare

18") Í ấp 7-8 với chidu sâu 415

khoan < 30m

Tổ chứa nước [Khoan phục chứng Bạn Sông Lang | thấm, gia cổ nền dp: Quản lý

* | song Khoan qua dic chiêu | 8° |? ] 78 | nam,

(Bình Thuận) _ | âu hé khoan < 30m, 41s

3a Khoan phụt xử lý thập Sở

Hồ Chứa nước p :

5 |EAKAO Trin: Khoa qua đồ 199 2002 |2002 | NN&PTDuk iy [SP 785 Chg sou hd NP inh

Ạ khoan = 20 m Đất Lik

ipa Khoa no Ban quản

6 đắc hip tạ chu [5827 [001 20 lý DATL

si hỗ khoan < 20m

» chi Khoan phụ xử lý nền

Hồ chứa nước Bạn quản

7 [Buôn „dong | Ae hệ 2002 |2003 | lýDATL

Công tinh thủy | Khoan — phụt chống Ban quản

° | sign Quing tri |thôm & gi số nàn| U95 |2005 [206 | DAmp,

Gist] | Thời gian thực

bị Quy mồ, thông số kỹ | hợp hiện

THỊ CðNEEPR Í “thutkhoan phut | đồng [Bir [Hoàn | tr

Go's) |đầu — | hành

đập: Khoan qua di cấp B 7-8; chiều sâu khoan

<30m Khoan phạt công dẫn

đồng Khoan qua bê

1000 | 2004 | 2004

ent ig er e sna

10 TA Vương Khoan phụt xử lý nỀn WDATP

đã cấp 7-8; chiều sâu | 1007 | 2004 |2096

" hứa nước | lun tu nước nên đạp, soos lạ Quin lý

inh Định) chiều sâu khoan < 30m 410Căn cứ vào mức độ nứt nẻ của nền đập, yêu cầu về chất lượng của mảngchống thắm và áp lực thắm dự kiến tác động để có thể thiết kế số lượng các hỗ

khoan phyt, cũng như chiều sâu của chúng và cách thức bố trí các hố khoan trên

phạm vì cần xử lý

Công tie thiết kế v thi công như: trình ự khoan phụt, áp lực phụt vữa và nằng

độ vữa phụt hiện nay đã được tiêu chuẩn hóa theo “Tiêu chuẩn kỹ thuật khoan phụt xi

° TCVN 8645 : 2011 Công tác khoan phụt tai một sổ công tinh mãng vào nền đá

lớn sau nảy như công trình Tân Giang (Ninh Thuận), Hàm Thuận - Da Mi (Lâm Đồng), đã được sử dụng những công nghệ tiên tiến, có khả năng kid soát được

áp hae phụt, khối lượng và nồng độ của vữa đã được phụt vào nên công trình

* Nhược điểm:

- Khó kiếm soát vừa có đi đầy đủ lỗ rỗng hay chưa

- Hiệu quả chưa cao đổi với nén cát cuội sỏi và nỀn đất cổ mực nước ngằm,

= Một đập khoan phụt chống thắm, sau một thời gian vận hành bj thắm tr lại

= Không thi công được trong nước.

= DE bị xô, din ép cốt liệu kh nên rời và có kết cầu mềm yếu

* Phạm vi ứng dụng.

- Chỉ ứng dung cho nén thắm vừa phải thường dưới 20m/ngd, môi tường xử

lý không bị bảo hòa nước và đồng thắm đi qua

Hiện nay phổ biến hai công nghệ thi công cọc XMD là: công nghệ trộn khô (Dry Mixing) và Công nghệ trộn ớt (Wet Mixing).

+ Công nghệ trộn khô (Dry Mixing): công nghệ nay sử dung cần khoan có gắn.các cánh cắt đất, chủng cắt đt sau đồ trộn đất với vita XM bơm theo trục khoan

* Ưu điểm của công nghệ trộn khô: thiết bị thi công đơn giản; hàm lượng XM

sử đụng íthơn: quy tình kiém soát chất lượng đơn giản hơn công nghệ trộn tt

* Nhược điểm của công nghệ trộn khô: do cắt đất bằng các cánh cắt nên gặp

han chế trong dat có rác, dat sét, cuội đá, hoặc khi cần xuyên qua các lớp mghay tắm bê tông; chiều sâu xử ý han ché khoảng 25m, đường kính cọc đến Im; chitlượng cọc không đều

+ Công nghệ tộn wst (hay còn gọi là let.groutins): phương pháp này dựa vào

nguyên lý cắt nham thạch bằng ding nước áp lực Khi thi công, trước hết dùng máy

khoan dé đưa ông bơm có vòi phun bằng hợp kim vio tới độ sâu phải gia c (nước

+ XM) với áp lực khoảng 20 MPa từ vòi bơm phun xả pha vỡ ting đất Với lựcxung kích của ding phun và lực li tâm, trọng lực sẽ trộn Kin dung dịch vữa, rồi sẽAuge sắp xếp ại theo một ỉlệcó qui luật giữa đất và vữa theo khối lượng hạt Sau

khi vữa cứng lại sẽ thành cột XMĐ.

Hiện nay công nghệ khoan phụt áp lực cao được thực hiện với ba công nghệ là

công nghệ đơn pha, công nghệ hai pha và mới nhất là công nghệ ba pha

* Công nghệ đơn pha - xi mang dat (hình 1.6)

Hình 1.6: Cong nghệ đơn pha Công nghệ này vữa phun ra với vận tốc 100m/s, vừa cắt đất vừa trộn vữa với

dit một cách đồng thời, tạo ra cột xi măng đất đồng đều với độ cứng cao và hạn chếđất rao ngược len Công nghệ đơn pha ding cho các cột xỉ ming đt có đường kính

vừa và nhỏ từ 04.2,

* Công nghệ hai pha - xi măng đất (hình 1.7)

Hình L7: Công nghệ hai pha

Đây là hệ thống phụt vữa kết hợp với không khi Hỗn hợp vừa đất - xi măng.được bơm ở áp suất cao, 1 độ 100m/s và được bao bọc bi một tia khí nén Dong

khí nén sẽ làm giảm ma sát và cho phép vữa xâm nhập sâu vào trong đất, do vậy tạo

12 cột xi ming đất có đường kính lớn Tuy nhign, dòng khí li lâm giảm độ cứng

của xi măng đắt so với phương pháp đơn pha và đắt bị trảo ngược nhiều hơn.

Công nghệ này chủ yếu dùng để thi công tường chắn, cọc và hào chồng thắm

cho công trình

* Công nghệ ba pha - xi măng đất (hình 1.8)

và hai pha, ban đầu nước được bơm vào với áp suất cao kết hợp với dòng khí nénbao xung quanh đồng nước để đẩy khí ra khỏi đất Sau đó vữa được bơm qua một

‘voi riêng biệt nằm đưới vôi khí - nước để lắp đầy khoảng trồng của khi Phụt ba pha

là phương pháp thay thé đất ma không làm xáo trộn đất,

“Công nghệ xi măng đất ba pha sử dung để làm các cọc, các tường ngăn chống,thấm, xử lý trượt mái có thể tạo ra cột xi măng đất có đương kính lên tới 2m

* Các thiết bị chính bao gồm:

+ Thids bi khoan : Máy khoan YBM-2PSIL

+ May bơm vita : SG-MKII

+ Máy trộn vita: YGM-L

* Quy trình thi công cọc ximăng đất thé hiện trong hình 2.7 sau đây:

+ Bước I: Mây khoan khoan tạo lỗ xuống tới cao trình thiết kế

+ Bude 2: Tiền hành khoan phụt vữa Vita được bơm tir máy bơm cao áp qua

hệ thống đường ống áp lực để máy khoan và phụt ra theo phương ngang tại đầu cankhoan Trong suốt quá trình phụt vữa, cần khoan luôn luôn xoay va rút lên Vitaphụt vừa phá vỡ kết edu vita trộn với đất xung quanh cần khoan tạo thành cột XMĐ

- Khả năng xử lý sâu, thi công được trong điều kiện khó khan chit hep, công

trình bị ngập nước, xử lý được phần nền nằm dưới bản đáy

“Công nghệ Jet - Grouting có khả năng ứng dụng rộng rải hơn các công nghệ

xử lý kiểu khoan phụt khác đã có Nó cho phép ứng dụng có hiệu quả để xử lý từ loại dat sỏi nhỏ - cát - bùn.

* Các công trình thục tế đã ứng dụng

"Đây là công nghệ mới, các ti liệu có iên quan đến việc đánh giá chất lượng cọc

XMD hiện nay rit phong phú, tuy nhign việc áp dụng công nghệ vio các điều kiện cụthể cần phải được tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện Ở nude ta việc sử dụng công nghệnày để xử lý thấm cho một số công trình: hồ Đá Bạc - Hà Tĩnh, công Trại - Nghệ An

1.3.6 Các giải pháp kết hợp khác

Trong thực tế xây dựng, tủy thuộc vào điều kiện địa chất nén và chiều dày

lớp dit nên cần xử lý mã ta lựa chọn gỹái pháp xử lý chống thắm nén khác nhau

Trong thực tế khí tinh toán, thiết kế biện pháp xử lý nền để đảm bảo về tính kinh tế

và kỹ thuật người ta chọn giải pháp xử lý chống thắm bằng kết hợp giữa hai haynhiễu biện pháp với nhau cho phủ hợp với điều kiện địa chất nền, điều kiện và thiết

bị thi công, giá thành công trình.

* Ưu điểm,

- Có thể chống thắm cho nhiễu loại nền khác nhau.

~ Xử lý được cho loi nn có hiên diy và phạm vi đị chất nỀn thay đối

Khả năng chống thắm cao, gi thành rẻ

* Nhược điểm.

- Sit đụng nhiề loại thiết bị khác nhau cho mỗi gii pháp xử lý

- Người kỹ thuật thi công phải có kiến thức rộng,

~ Xử lý chống thắm cho bai vai đập bằng khoan phụt xi măng Do hai vai có

chiều day nhỏ và đưới là lớp đá nút né nên xử lý giải pháp này rit hợp lý

Kết luận chương 1

khác nhau,

Ngày nay chúng ta có rit nhiều phương pháp và công nghệ xử lý

“ủy thuộc vào di kiện cụ thể để lựa chọn

Xử lý nén đập bao gồm xử lý ôn định về chịu lực nén và én định thắm cho nền

Việc lựa chọn giải pháp xử lý nn phù hợp với diễu kiện dia chất nền và cúc yêu cầu

về én định đôi hỏi ta phải nghiên cứu và xem xét kỹ về kỹ thuật hiệu quả kính tế,

khả năng cung cắp về thiết bị công nghệ phủ hợp, điều kiện công trường như mặt

bằng bổ tr, địa hình, giao thông vận chuyển thết bị Ưu tiên sử dụng công nghệ

mới và các giải pháp kết hợp nhằm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và khắc phục các

nhược điểm lẫn nhau của các phương pháp kết hop.

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ KHOAN PHỤT XỬ Li NEN CONG

TRINH THỦY LỢI

Các phương pháp khoan phụt và công nghệ khoan phụt rit phong phú, có thể

điểm qua tên các phương pháp chủ yếu sau đây: khoan phụt xi măng, xi ming +đắt

sét, khoan phut thủy tỉnh lỏng, khoan phut đất sét, phương pháp khoan trộn sâu tạo

‘coc xi mang dat Tùy từng yêu cầu xử lý nền khác nhau chúng ta có thể sử dụng mộtphương pháp hoặc nhiều phương pháp kết hợp để đạt được mục đích xử lý nền

Dưới đây, tác giả xin giới thiệu một số công nghệ khoan phụt cơ bản đã được ứng

dụng phổ biển trên thé giới và ở Việt Nam

2.1 Xử lý nỀn đá nứt né bằng khoan phụt xi măng

nude ta, phương pháp này vẫn là chủ yếu được ứng dụng rộng rãi vì nó thỏa

mãn được cả yêu cầu cổ kết và yêu cầu phòng thắm cho nền đá nứt né Xử lý nền

bằng phương pháp khoan phụt xi măng có những ưu điểm sau đây:

- Lim gia tăng khả năng chịu lực của nền, đảm bảo nền én định khi công trình chịu tải trọng lớn.

= Tạo màng chống thắm dui ng trình

= Gia cường mặt tip giáp giữa nén và móng để chống thắm, chống trượt

2.1 Chọn loại xi ming và vật liệu pha trộm

Xi mang dũng trọng phut vữa cần đạt cúc yêu cầu sau diy

= Xi ming Poocling có số hiệ từ 300 trở lên.

- Hạt phải nhỏ dé vita đi sâu vào khe nứt, phạm vi ảnh hưởng của phụt vữa lớn, Mức độ nhỏ được quy định như sau: khối lượng xi mang lọt qua sing 90 không

nhỏ hơn khối lượng xi măng cin dùng

- Xi ming được bao quản trong điều kiện khô no, tránh âm tt, vin cục

= Trường hợp lượng mắt nước đơn vị lớn, lưu tốc nước ngằm vượt quáS0mingiy đêm phải dùng loại xi mang đóng kết nhanh để tránh tiêu hao quả nhiều

xi mang, hoặc pha trộn thêm clonua canxi để đông kết nhanh với tỷ lệ 4°7% khối

lượng xi ming,

Để tiết kiệm xi mang có thể pha trộn thêm các vật liệu khác như: cát nghiền,

bụi xi than với đường kính hat phải nhỏ (đ70,150,Smm) và với khối lượng khoảng 50% khối lượng xi măng

Để tăng tinh lưu động của vữa, đạt hiệu quả phụt tốt hon cổ thể pha trộn thêm

các phụ gia hoạt tinh như thủy tinh lỏng, chất hoa déo v.v

Ngoài cin chủ ede đặc điểm sau diy

= _Trong quá trình phyt vữa, nỗng độ của vữa nên thay đổi theo nguyên tắc từloãng tới đặc dẫn

= Nếu độ rỗng của nền lớn thì nên chon x nhỏ, nghĩa là vữa đặc và xi măng.

có cường độ cao Ngược lại, nếu độ ring của nén nhô ta vẫn ding xi ming có số

hiệu cao và pha trận thêm một lượng phụ gia vì nếu dùng xi mãng mắc thấp th độ

nhỏ của xi mang không đạt yêu cầu

2.1.3 Chon thiết bị phạt vữa

Khi chọn thết bị phụt vữa thì ựa vào các nguyên tắc sau đây:

= Miy bơm phải đảm bảo cung cấp một áp lực lớn hơn 1.5 áp lực phụt vữa lớn nhất mà thiết kế quy định và đảm bảo phụt vữa liên tục,

+ Tốt nhất nê chọn động cơ điệ „ trường hợp thiếu có thể chọn động cơ igzen loại 612 mã lực.

= Ông din vita phải chịu được áp lực bằng 1,5 áp lực phụt thiết kế

= Cie thiết bị phụt vữa phải có số lượng dự trữ và được bổ trí sẵn sàng để

tránh sự gián đoạn lúc phụt nếu sự cỗ xây ra,

2.1.4 Khonn phụt

3.1-4.1 Xác định vị trí các lỗ khoan

“Trước hết xác định tâm, tuyến và mép công trình, sau đó dùng thước đây dé do

và định vị các lỗ khoan theo đúng kích thước thiết kế và có cắm mốc đánh dầu.

2.1.4.2 Khoan lễ

Khi khoan lỗ sâu khoảng 10m thì nên dùng các loại máy khoan dùng hơi ép

hoặc máy khoan điện, Nếu lỗ khoan sâu hơn (15:20m) thi ding máy khoan loại

KAMZUB cỡ lớn Tại công trình khoan phụt ở Thác Bà đã dùng hai loại máy khoan

hơi ép loại KC50 khoan đến độ sâu tối da là 2m, đường kính lỗ khoan 85mm; loạiTI31 khoan sâu đến 50m và có đường kính 105mm Kích thước mũi khoan phảithích ứng với nút phụt vữa và cổ gắng dùng mỗi khoan cỡ nhỏ vi như vậy khoan rất

nhanh, chỉ phí

đảm bảo phương của lổ khoan đúng với yêu cầu thiết kế

khoan ít, vữa vận động nhanh ít lắng đọng Phải đặc biệt chú ý

214.3 Xái nữa lỄ Khoan và he nứt

Trong quá trinh khoan lỗ thi phin lớn đất đã bị phụt ra ngoài, nhưng vẫn côn

bộ phận nhỏ bột đá, tạp chất nhỏ bám vào thành va đáy lễ khoan, thậm chí chui cảvào các khe nứt, làm ảnh hưởng đến phụt vữa nếu không rửa sạch

Đối với lỗ khoan nông thì dùng ống sit cắm vào lỗ đến đáy và phun nước cao

áp cho tới Khi nước trio ra ngoài không còn vẫn đục nữa mới ngừng Thường từ

2.144 Ep mie thí nghiệm

Mục dich của ép nước thí nghiệm là để độ thẳm thấu của nền (biểu thị qua

lượng mat nước don vị) làm cơ sở cho thiết kế quyết định chiều sâu lỗ khoan, lượng

xi măng cần ding và bổ trí lỗ khoan, Trước khi phụt vữa lạ tiến hình ép nước thí

nghiệm để tiễn hành kiểm tra các s liệu đã khảo sit đồng thời kiểm tra tình hình

làm việc của thiết bị phụt vữa, Sau khi phụt vữa một thời gian nhất định lại ép nước

thí nghiệm để kiểm tra hiệu quả phụt vữa.

Lượng mắt nước đơn vị được xác định theo công thức sau đây:

Áp lực ép nước thí nghiệm phải tiến hình từ nhỏ đến lớm, thường đồng 1-3kg/cm’, Khi áp lực đã dn định thì cứ cách 3+5 phút ghi lượng mắt nước một lần;nếu lượng mắt nước không thay đội nhiề lắm trong khoảng thời gian 30 phút thie

thể ngừng thí nghiệm Cách 5+10 phút lại thí nghiệm lại &u thấy lượng mắt nước.

tghiệm Khi

chiệm nên tiến hàn tồng đoạn, mỗi đoạn khoảng Sm là thích hợp

thường ding 3 trị số áp lực khác nhau từ nhỏ đến lớn để

thí nghiệm, trong mỗi tị số áp lực đọc li 3 lần, khi thấy lượng mất nước không

không sai lch quá 20% lượng mắt nước đợt trước thì có dùng

ép nước

Đối với lỗ khoan

sai lệch nhau quá 10% thì có thé thay đổi trị số khác

Đối với lỗ khoan nông thi không nhất thiết phải ép nước thi nghiệm mà chỉ

tiến hành x6i rửa lỗ khoan và khe nứt

áp (nêu có) thi đăng áp lực cảng lồn cảng tốt

Áp lực phụt vữa lớn nhất cho phép P được xác định như sau (giáo trình thi

sông CTTL, Trường Đại học Thủy lợi, NXB Xây dựng 2004):

1 1

pas yhK ty nk

ma G32)

“Trong đó;

+707": lần lượt là khối lượng riêng của đá và bê tông, (T/m”)

mặt nền, (m),

+h: khoảng cách từ mép phut vita

+h’: chiều dây công trình trên mặt nẻn, (m).

+ K: hệ số biễu thị sự đinh kết của đá, thường,

+ KP: hệ số biểu thị sự dính kết của bê tông hay đá xây trên mặt nề thường KˆI+2

3:2 Các phương pháp khoan phụt xi ming trong nén đá

Căn cứ vào các đặc điểm vận động của vữa khi phụt ta có thể chia ra hai

phương pháp là phụt vữa một chiễu và phụt vữa tuẫn hoàn

Căn cứ vào tình tự phụt lại có thể chia ra bốn phương pháp li: phụt một lẫn,

phụLtừ rên xuống, phụttừ dud lên và phụt hỗn hợp

2.2.1 Phụtvữu một chiều

Phụt vữa một chiều là trong quá tình phụt vữa chỉ đi một mạch từ máy trộn

aqua hệ thống máy bơm và ống din đến các khe mt (hình 2.1), Phương pháp này cóđặc diém là thiết bị đơn giãn, thao tác để ding, nhưng lưu tốc thường nhỏ nênthưởng dùng với lỗ khoan nông, nền đá nứt nẻ lớn

Ưu điểm: Thiết bị đơn giản, thao tied ding

Nhược điểm: Lưu tốc phụt vữa nhỏ, vừa dé bị lắng đóng làm cho hệ thống dễ

bi ác

Pham vi ứng dụng: Dùng cho lỗ khoan nông, nền khe nứt lớn, lượng ăn vita

on a

tHình 3.1: Phu vita métchigu

2.2.2 Phyt vita tuần hoàn

hut vữa tuần hoàn nghĩa là trong quá trình làm việc một phần vữa di vào các

khe nứt, còn một phần khác theo ống dẫn vẺ thùng trộn (hình 2.2)

Un điểm: Bảo đảm được tính lưu động cia vữa trong quá trinh phụt chất

lượng vữa cao, trình được sự lắng đọng.

Nhược điểm: Thiết bị phụt phức tạp

Phạm vi ứng dụng: Dũng cho lỗ khoan sâu, nỀn nút n nhỏ,

| Thing tba

| May bom va

Hinh 2.2: Phut vita trận hoàn

2.2.3 Phụt vữa một lin

Phut vita một lần là phụt một lần hết toàn bộ chiều sâu lỗ khoan

ia điểm: Quá trinh phot vữa thao tác đơn giản, dễ ding, tốc độ thi công

nhanh,

Nhược điểm: Không thé tủy tính chit nứt nẻ của từng đoạn mà dũng áp lực

phụt thích hợp nên hiệu quả và chất lượng phụt vữa không tốt lắm.

Phạm vi ứng dung: Thich hợp vớ lỗ khoan sâu đưới 1Sm và nền nứt ne ít

2.2.4 Phụt từ trên xuống

Phyt vita tir trên xuống là tiễn hành khoan phụt từng đoạn từ trên xuống dưới:Đầu tiên khoan phụt một đoạn sâu 2.5-Sm, tiếp đỏ ép nước xối rửa và thi nghiệm

rồi phụt vữa, Sau khi phụt vữa 2+3 giờ cần xói rửa sạch vữa trong lỗ (nếu để lâu

vữa sẽ đồng, sé phải khoan lại) Sau khi phụt vữa ở đoạn này đông kết đạt

cường độ yêu cầu lại tip te khoan lỗ, ép nước và phụt vữa đoạn dưới, cứ như thé

cho tới khi đạt độ sâu yêu cầu

Uu điểm: Khi phụt đoạn dưới thì đoạn trên vữa đã đạt cường độ cao, có thé

dùng áp lực phụtlón hơn.

Nhược điểm: Thi công phién phức, chậm trễ và giá thành cao

2.2.5 Pht từ dưới lên

Nội dung của phương phấp phot vữa từng đoạn từ dưới lên là: khoan lỗ ngày

sau dé chia đoạn phụt từ dưới lên

Vũ điểm: Thi công đơn giản, nhanh chồng.

Nhược điểm: Hiệu quả phụt kém, nếu gặp nén đá nứt nẻ nhiều có thể gây ra

tình trang tri vữa ra ngoài, lỗ khoan bị sập v.v

Phạm vi ứng dụng: Dùng khi nền ít nứt nẺ.

2.2.6 Phut vita hỗn hop

Phụt vữa hỗn hợp thức chit là sự kết hợp của hai phương pháp phyt từ trên

Độ

xuống và phụt từ dưới lên, Đối với én đá thường phi trên nứt nẻ nhiễu thì ding

phương pháp phụt từ trên xuống cảng xuống sâu, nứt ne ít cổ thé phut từ đưới lên

2.2.7 Những điều cin chữ ÿ trong quá trình tỉ công phạt view

- Phụt vữa phải được tiền hành liê tục, không gián đoạn Muỗn thé phải chuẩn

bị đầy đủ vật liệu, thiết bị và các tiện nghỉ phục vụ như điện, nước, hơi ép var Trong quả trình phụt vữa phải thường xuyên theo dõi, kiểm tr, phát hiện và

xử lý kip thời những vẫn 48 xây ra Sau khi phụt xong mỗi đoạn phải phụt nước để

bi

“Trưởng hợp bit bude phải ngừng thi tim cách nit ngắn thời gian ngừng tr này Khirửa hệ thống thiết bị dẫn vữa, tránh tình trạng lắng đọng, ninh kết lim tắc t

tiến hành phụt ại, nếu lượng ăn vừa xắp xĩ bằng lượng ăn vữa trước khi ngừng thì

có thể ding ning độ cũ Nêu lượng ăn vữa giảm xuống nhiề thì phái ding nồng độ

mới loãng hơn, rồi sau đồ tăng dẫn Nếu thời gian ngừng quá lâu (vượt quá thời

thứ hai.

gian nin kết của vữa) thì phải ép nước rửa đoạn này rồi mới phụt lại

- Khi phụt vữa thấy lượng ăn vita đột nhiên giảm xuống hoặc đừng hin mà áp

lực phụt vẫn tăng thi cần phụt thir trước, Nếu thấy nước không tiêu thì phải kéo hệthống ống dẫn vữa lên dé kiểm tra và rửa sạch Nếu lượng ăn vữa đột nhiên tăng lên

mà áp lực phụt vữa giảm xuống nhanh thi ding các biện pháp sau day để xử lý: + Tăng nỗng độ và giảm áp lực phụt một cách thích đáng rồi tiếp tục phụt

+ Nếu do vữa chảy sang các hỗ xung quanh thi tiễn hành phụt đồng thời hai ba

W.

+ Nếu vữa trồi én mặt nén thì tim cách nhết kin các khe nứt hoặc rãi một lớp

vita xi măng cát hoặc bê tông trồi lên trên Độ dày lớp này phải căn cứ vào áp lực.

phut cho phép mi xác định.

- Nếu áp lục phụt không đổi mà lượng ăn vữa giảm đều hoặc áp lực tăng din malượng ăn vita không thay đối thi ean tiếp tục phụt ma không được thay đổi nỗng độ,

= Với một nồng độ nào đó, trong di kiện áp lực không đổi và thoi gian phụt

kếo dai quá 20 phút mà lượng ăn vữa vẫn lớn hơn 10 liphút thì thay đổi nồng độ

của vữa lên một cấp.

~ Ap lực phụt lúc đầu nên lớn hơn áp lực nước tĩnh của đoạn phụt từ 0,5+1 atm, mỗi lần sau chỉ nê tăng 0,5 atm và chỉ được ting khi lượng ăn vita xuống tối

50 giờ hoặc lú thay đôi nồng độ Phut vữa phải tiến hành ign tục cho tới khi đồngnông độ thiết kế với áp lực thiết kế mà lượng ăn vừa vẫn bằng không hoặc nhỏ hơn

0,4 phút thi cần kéo đãi thêm 20 phút nữa là kết thúc

~ Sau khi phụt vữa xong từ 5+6 giờ th có thé nhỏ ông phụt vữa và lấp vữa xỉ

ming cất với tỷ lệ vào lỗ khoan Sau đó 28 ngày có thể khoanis yee va iy

ly mẫu hoặc ép nước dé kiếm tr chất lượng phụt vita

2.3, Xữ lý nền bai tích bằng phương pháp khoan phụt xi ming đất sét

Khi xây dựng các đập, đặc biệt ở vũng trung du và miễn núi thường gặp nén

cất cuội sói (nễn bồi tích) có hệ số 10" + 10 emis và có chiều day tang cátcuội sôi thay đi trong phạm vi rất lớn Đối với các con sông, suối nhỏ ở nước ta

chiều dây này thường từ 5 + 20m Với các công trình lớn như thủy điện Hòa Bình, chiều day nay lên đến 90m,

Tay theo quy mô công trình và điều kiện cụ thé mả người ta ding các giải

pháp công nghệ khác nhau như:

+ Đào hào bentonit để tạo tưởng chẳng thắm, ming chống thắm

+ Lâm tường nghiêng sân phủ.

+ Tạo màn chống thắm bing công nghệ khoan phụt xi ming dit sét

+ Tạo màn chống thấm bằng công nghệ cọc xi măng đắt

“Thường ứng dụng cho nền cát sỏi có '”* >10+15 Djs và das là đường kính

init sảng có lượng ốttích up 15% và 85%,

Dit sẽ thường gia công ở dang bột khô sing loại bộ hại thổ, đồng bao như xỉ

măng hoặc ở dang vữa nước đã loại bỏ hạt thô.

đập Hoà Bình có cuội sỏi và cát dây 80m với h §0+390m/ngđ,

1) Cấu trúc lỗ khoan phụt

| Ụ