Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu cơ sở khoa học về đề xuất giải pháp công nghệ xử lý chống thấm nền đập đất ven biển Nam Trung Bộ bằng cọc xi măng - đất

chon giải pháp xử lý chống thắm cho nền đập đắt phải dim bảo thắm ở mức độ cho phép, đắp ting mục tiêu vẻ kính ế, kỹ thuật phủ hợp với điều kiện thiết bị thi công ở Việt Nam là một 9 cầu

LOI CAM ON

Tác gia được giao nhiệm vu thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu

cơ sở khoa học va đề xuất giải pháp công nghệ xử lý chống thấm đập nền dat

ven biên Nam Trung Bộ bang cọc xi măng - dat”.

Với sự phan đấu nỗ lực của bản thân cùng sự tận tình giúp đỡ của Giáo viên hướng dẫn, bạn bè đồng nghiệp và các đơn vị thực hiện dự án, luận văn đã được

hoàn thành đúng thời gian quy định.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc PGS.TS Đỗ Văn Lượng, giáo viên

hướng dẫn chính, đã định hướng, hướng dẫn, tận tình chỉ bảo trong quá trình làm luận văn đề đạt được thành quả như hôm nay.h

Tác giả xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đối với Ban Giám hiệu, các thầy, cô

Khoa Đại học và sau Dai học, Khoa công trình trường Đại hoc Thuy lợi đã giảng

day, giúp đỡ nhiệt tình trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.

Xin chân thành cám ơn lãnh đạo Viện Dao tạo va Khoa học ứng dụng Miền

Trung — Trường Dai học Thuỷ loi, Ban lãnh đạo Viện thủy công, Ban QLDA Nông

nghiệp, BQLDA ODA Ninh Thuận, Sở NN&PTNN Ninh Thuận các đơn vi liên

quan va bạn bè đồng nghiệp đã giúp đở và tạo mọi điều kiện dé bản thân được tiếp

cận nghiên cứu hô sơ tai liệu phục vụ tot cho việc hoàn thành luận văn.

Xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy, cô giáo Trường Đại học Thủy lợi đã

tận tình giảng dạy để tác giả có đủ kiến thức tiếp cận nội dung và hoàn thành tốt đề

tài của mình /.

Ninh Thuận ngày tháng năm 2012

Tác giả

Lê Quang Cảnh

-KPALC: — Khoan phụtấp lực cao

- TCXDVN: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam.

3 Doi tượng và phạm vì nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

3.2 Pham vì nghiên cứu.

4, Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1 Cách tiếp cận

4.2 Phương pháp nghiên cứu,

4.2.1 Nghiễn cứu lý thuyết da tiên các nguồn tà liệu

4.2.2, Nghiên cứu thực nghiệm

5 Kết qua dự kiến dat được

h chất Việc của dip đất

1.5.1, Phân loại theo chigu cao cột nước lớn nhất

1.5.2 Phân loại theo kết cấu mặt cắt ngang đập [6]

1.5.3 Phân loại theo thiết bị chống thắm nên đập [6]

1.7.1 Tường nghiêng, sin phủ bằng đất sé.

1.7.2 Tường nghiêng bang mà

1.73 Lai giữa bằng đắt sét, ha sét hoặc vật liệu khác)

1.7.4 Tường hào Bentonite hoặc ximãng xế),

bằng khoan phut (khoan phụt truyền thông)

1.7.6 Tường

18 KẾ luận chương 1

ơng 1 TÔNG QUAN VỀ DAP DAT VA CÁC GIẢI PHÁP CHONG THÁM

ig HDPE, thảm: sót địa kỹ thuật,

10

10

"

4 1S 1S 1S 15 l6 16 0 1s 21

Chương 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC SỬ DỤNG TƯỞNG HẢO XI MĂNG

DAT DE CHONG THÁM CHO DAP DAT 22.1 Tang quát về phương pháp cọc xi mang đất 2

2.11, Tong quit : 2 2.1.2 Các yêu tổ ảnh hướng đến cọc xi ming 23 2.2 Quy tinh công nghệ thi công cọc xi mang dit 24 2.2.1, Giới thiệu chung về công nghệ trộn sâu coe xi mang dit 24 2.22 Phương pháp khô 26 2.2.3, Phương pháp ướt 2 2.3 Nguyên lý tinh toán 3B 2.3.1 Nguyên lý cột cứng 33 23.2 Nguyên ý cột nữa cig 3 2.4 Phường phíp tính toán 3

2.4.1 Khả năng chịu tải theo đất nen (17) 33

3.42 Khả năng chịu tải theo vt iệu cọc [17] M 2.43 Khả năng chống thắm (9] 4 2.4.4 Phương pháp thi nghiệm xe định {Jal 35

2.5 Mat số cách bổ trí tường chống thắm bang ximang-dat rong dip dit 7

2.5.1, Tường lõi xi mang - dit 37 2.52 Tường danh XMD ket hop trờng nghiêng 38

2.5 3,Tưởng ngằm XMB cat gua lớp xen kep : 38

2.6 Ung dụng cọc xi mang dat làm tường chồng thắm trong đập đất 3

2.6.1 Cơ sở bộ bí tưởng xi ming đất trong đập dat 38

2.62 Các hình thúc bộ trí 40 2.6.3 Lựa chọn phương phip tinh toàn 40

2.6.4 Tinh toán kiêm ta cọc xi ming đt trong nền dip đất 4

2.7 Kết luận chương 2 46

Chương 3 NGHIÊN CUU THỰC NGHIEM KHẢ NANG CHONG THÂM CUA.TƯỜNG XI MĂNG DAT 473.1 Một số yếu tổ ảnh hưởng đến hệ số thấm của tưởng xi măng đất 48

3⁄11 Ảnh hưởng của lỗ 48 3.1.2 Ảnh hưởng của chắt kết dính 48

3.2 KẾt qua nghiên cứu trên mẫu hiện trường xá định độ bin thắm của XMB 49

3⁄21 Điều kiện đất én 493.2.2 Kết quả thí nghiệm mẫu xỉ mang dd rộn hye Lẻ ở hiện rường 30

3.3 Nghiên cứu bổ sung của mẫu XMD trên mẫu chế bị rong phòng 35

3.3.1 Vật liệu gia cố 5s

3.32 Trên, đúc mẫu và bảo dưỡng 5

3.3.3 Thí nghiệm nén I trực không hạn chế ng hong của mẫu dit gia cổ (UCT) 553.3.4 Thí nghiệm thắm cột nước thay đôi 37

3.35, Tổng hop và so sánh số liệu thí nghiệm 5

Chương 4 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ XU LÝ CHONG

THÁM NEN DAP DAT VEN BIEN NAM TRUNG BỘ BANG COC XI MĂNG.

-122 Các nguyên nhân chính gây ra sự cổ T0 4.3 Khái quát về công tình Hỗ Núi Một, tỉnh Ninh Thuận 7 4.3.1 Nhiệm vụ của công trình WM

4.5 Chon chiều dày tường theo him lượng xi măng và bentonite 9

-4.5.1 Tính toán kiểm tra chiều day tường 93,

4.5.2 Nhận xét va lựa chọn chiều day tường hợp lý 9

4.6 Kết luận chương 4 %KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 9T

1 Những kết quả đã dat được 97

2 Những tên tại ong quá tình thực hiện luận văn 98

3 Những kiến nghị 99

4 Hướng nghiên cứu tgp theo 99

Hinh 1.10 Cit dọc, cất ngang hỗ chứa nước Đá Bạc

Hình 1.11 Sơ đồ thi công để quây Thủy điện Sơn La

Hình 2.1 Sơ đồ thí công cọc xi măng đất theo phương pháp khô

Minh 2.2 Tinh tự thị công cọc xi măng đất theo phương pháp trộn khô,

Tình 2.10 Tường đanh XMD kết hợp tường nghiêng

Hình 2.11 Tường ngằm XMD cắt qua lớp xen kẹp.

Tình 2.12 Sơ đồ thí nghiệm ly tâm (Kitazumi et a, 2000)

Hình 2.13 Phá hoại xô lệch tụ và uốn try (Kitazumi etal, 2000)

Hình 2.14 Các dang phá hoại của tưởng xi măng đất

Tình 3.1 Quan hệ giữa hệ số thấm và độ rỗng

Tình 3.2 Quan hệ k với him lượng ximăng cho mẫu chế bị và mẫu thực tế

Tình 3.3 Đồ thị quan hệ k và H ở tuổi 28 ngày

Hinh 3.4 Đồ thị quan hệ k và H ở t

Tình 3.5 Đồ thị quan hệ K và H 6 tuổi 28 ngày (không có bentonite)

Tình 3.6 Nền mẫu xi măng đất không hạn chế nở hong

Hình 3.7 Thí nghiệm thắm mẫu xi măng đất bằng Hộp thắm Nam Kinh

Minh 3.8 Dụng cụ gradient dp lục thay đổi

Tình 3.9 Biểu đồ quan hệ giữa q, với các him lượng xi măng không bentonite

19 20 20 27 27 27 28 28 29

36 37 37 38 38 41 41 41 48 49 52 52 53 55

5

sĩ 59

Hình 3.10 Biểu đồ quan hệ giữa qu v6i các him lượng xi măng + 5kg bentonte 60Hình 3.11 Biểu đồ quan hệ giữa Esp với các him lượng xi mang

Hình 3.12 Biu đồ quan hệ giữa Esp với các him lượng xi măng *Skg bentoniteHình 3.13 Biu đồ quan hệ giữa C và hàm lượng xi mang

Hình 3.14 Biểu đồ quan hệ giữa C và him lượng xi mang+Skg bentonite

Hình 3.15 Biểu đồ quan hệ giữa ọ và him lượng xi mang không bentonite

Hình 3.16 Biểu đồ quan hệ giữa ọ và him lượng xi ming + Skg bentonite

Hình 3.17 Biểu dồ quan hệ giữa k và hàm lượng xi mang không bentonite

Hình 3.18 Biểu đồ quan hệ giữa k và hàm lượng xi mang + Si bentonite

Hình 4.1 Biểu đồ số lượng -ỷ 1 hư hỏng

Hình 42 Biểu đồ mức độ hư hỏng công tình.

Hình 443 Vị trí đập dự kiến xây dựng ở Ninh Thuận

Hình 44, Cat dọc địa chit tim đập

Hình 43, Mặt cắt ngang đập phương

Hình 4,6 Mặt cắt ngang đập phương én 2

Hình 47 Sơ đồ thì công tường

Hình 48, Sơ đồ tường cọc xi mang đất (đoạn 2 hàng)

Hình 49 Sơ đồ công nghệ thì công cọc xi mang đất

Hình 4.10, Sơ đồ tính toán him và ổn định PAL

Hình 4.1 Sơ đồ đường bão hòa và đẳng cột nước PAL

Hình 4.12 Sơ đồ đường bão hòa và Gradien thắm PAL

Hình 4.13 Sơ đồ két quả tính toán ôn định má hạ lưu PAL

Hình 4.14 Sơ đồ tính toán thắm và dn định PA2

Hình 4.15 Sơ đồ đường bão ha và đẳng cột nước PA

Hình 4.16 Sơ đồ đường bão hòa và Gradien thắm PA2

Hình 4.17 Sơ đồ két quả tính toán ôn định mắt hạ lưu PA2

Hình 4.18 Sơ đồ chuyên vị ổng thể của đập PA2.

Hình 4.19 Biểu đồ chuyển vị theo chigu sâu cọc phương (X) và (Y) PAZ

Hình 4.20 Biểu đồ ứng suất pháp và ứng suất cắt theo chiều sâu cọc PA 2

Hình 421 Sơ đồ tính toán thắm và ôn định PAS

Hình 422 So đồ đường bão hia và đẳng cột nước PA3

Hình 423, Sơ đồ đường bão hòa va Gradien thắm PA3

Hình 424, Sơ đồ kết quả tính ôn định mát hạ lưu PA3

Hình 428, Sơ đồ chuyển vị tổng thể cia đập PAS.

Hình 426 Biểu đồ chuyển vị theo chiều sâu cọc phương (X) và (Y) PAS

Hình 427 Biểu đồ ứng suit pháp và ứng suất cắt theo chiều sâu cọc PA3

ông trình,

lo bentonite,

61 61 2 6 6 6 6S 6S 69 70 7 73 16 16 7ï 78 78 84 84 84 85 85

$6

$6

$6 87 87 87 88 88 88 89 89 90 90

THONG KE CÁC BANG BIEU

Bảng 1.1 Phân cắp đập dit theo tiêu chun Việt Nam TCXDVN 285: 2002 8 Bảng L2 Tỷ lệ vỡ đập qua các thời kỷ [18] 0 Bảng 2.1 Các thông số khoan phụt áp lực cao 31 Bảng 2.2 Gradient thắm kiểm tra cho phép 37

Bảng 2.3 Hệ số an toàn cho phép của đập đắt 46

Bảng 3.1 Các chỉ tiêu cơ lý của đắt nén 49 Bảng 3.2 Kịch bản thí nghiệm thắm 50

Bảng 33 Hệ số thắm k (10cm) với him Iungng_XM=100kg/m' đt nền; Tuổi bê

tông: 28 ngữy tuổi 51

Bảng 3.4 Hệ số thắm k (10 m9) với hàm lượng XM = 200kg/m' đắt nền: Tuổi

bê tông: 7 ngày tuổi 51

Bảng 3.5 Hệ s thắm k (10“em/s) với him lượng Ximăng kg/m' dit nên, không

(B); Tuổi bê tông: 28 ngày ti 51

Bảng 3.6 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm qụ 59Bảng 47 Bang tổng hop kết quả xác định Es 60Bảng 38 Bảng tổng hop ket qua thí nghiệm lực dính C 62Bảng 3.9 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm xác dinh góc ma sắt trong @ 63Bang 3.10 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm xác định hệ số thắm k 65

Bảng 4.1 Chỉ iêu của các lớp đắt nền đập 73 Bảng 4.2 Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đắt đắp đập 1

Bảng 4.3 Các thông số của hồ chứa và dp chính 15

Bảng 44, Các chi tiêu cơ lý của đắt dip đập và nền dip si Bảng 45 Các chi tiêu của tường xi mang đất 82 Bảng 4.6 Tổng hop kết quả tinh toin ác trường hợp 90

Bảng 47 Bảng tổng hợp kết quả kiểm tr ổn định thắm và ôn định trượ 0l

Bảng 4.8 Kết quả tinh toán các chỉ tiêu ứng với chiều day tường khác nhau và theo him lượng XMB khác nhau 9

MỠ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

'Việt Nam có hệ thống công trình đập tạo hồ rất đa dạng, phong phú, nhưng.

chủ yếu là đập vật liệu địa phương, trong dé có 1% là đập đất đ hỗn hợp, côn lại

99% là đập đất, được phân bổ theo vùng, lãnh thổ Việc xây dựng đập thường ở trên.

nền thắm nước nên thắm qua công trình là không tránh khỏi, đặc biệt là khỉ xâydmg đập trên nền bai tích ven biển cổ chiều dày cát, cội, ởi lớn, hệ số thắm cao

làm mat nước hỗ chứa, gây xói lở, vỡ đập, trượt mái công trinh Do vậy việc lựa.

chon giải pháp xử lý chống thắm cho nền đập đắt phải dim bảo thắm ở mức độ cho

phép, đắp ting mục tiêu vẻ kính ế, kỹ thuật phủ hợp với điều kiện thiết bị thi công ở

Việt Nam là một 9 cầu quan trọng trong thiết kế, thi công công trình thủy lợi

ĐỂ xử lý chống thắm cho đập đất, các giải pháp thường áp dung như: tường

nghiêng chân danh tường nghiêng sin phủ bằng dit sé; tường nghiéng bằng các loại vit liệu mới như màng HDPE, thảm sét ĐKT; lõi giữa (bằng đắt sét, pha sết

hoặc vật liệu khác); tường hảo Bentonite (hoặc ximăng-sét); chống thắm bằngkhoan phụt truyền thông Tuy nhiên đối với một số công trình trên nỀn đất bồi tích

thì các phường án trên đều chưa đảm bảo, Trường hợp xử lý bằng thay đất nền

nhưng đảo bóc móng đập gặp khó khăn do ting thắm sâu, mực nước ngầm cao, điều

kiện thi công phức tạp làm tăng khối lượng và giá thành xây dựng công tinh

Việc nghiên cứu ứng dụng cọc xi măng đất đã được thực hiện ở một số nơi

để xử lý nền khối dip như đường giao thông, sin bay, bén cảng, chống thắm qua

nền, thân đập một số công trình thủy lợi nhưng xử lý cho dip trên nền đắt có hệ

số thắm lớn của các ‘hita ven biển Nam Trung Bộ chưa duge nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi, vin dé đáng quan tâm là phải tạo ra được một tường chồng thấm nim

dưới nền dat, đồng thời phải lắp bịt được các hang hốc ở nên; Độ sâu xử lý phải cắtaqua được các lớp bồi tích nằm siu dưới đấy dip; Thi công trong điều kiện địa hìnhchật hẹp, thậm chí phải thi công trong nước Vấn dé thứ hai là địa điểm bổ trí, cách.thức bổ tr cọc như thể nào để đảm bảo độ kin khít giảm hệ số thắm, không gây Kin,

sây võng, làm nứt đập cục bộ Ngoài ra còn phải quan tâm đến diễn biến cổ kết, lún

trong quá trình dap đập

Đổ làm rõ thêm vấn đề trên, việc nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giảipháp công nghệ xử lý chống thắm đập cho đập bằng cọc xi mang đắt được tác giả

lựa chọn, nhằm đánh giá một cách cu thể và khả năng ứng dụng giải pháp này trong thiết kẻ, thi công đập đắt trên nỀ bồi ích ven biển Nam Trung Bộ.

2 Mục dich của đề tài

- Đánh gid được thực trạng làm việc của đập vật liệu địa phương, nguyên

nhân hư hỏng sự cố công tinh;

~ Cơ sở khoa học và thực iễn của các giải pháp chống thắm cho đập đất trên

các nén địa chất, ưu nhược điểm và phạm vỉ ứng đụng từng giải pháp

- Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực nghiệm của cọc xi mang đất; quy trình

công nghệ khoan phụt áp lực cao (Jet-Grouting) tạo tường chống thắm cho đập đắtnhằm đem lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao, với mục tiêu là phải dim bảo các tiêuchuẩn về cường độ, dang, thấm và xói ngầm.mì định,

- ĐỀ xuất các giải pháp thiết kế, thi công, kiểm soát chất lượng của cọc xi

măng làm tường chống thắm.

3 Déi tượng và phạm,

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là cọc xi ming đất sử dụng làm tường chồng thắm

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Pham vi nghiền cứu là chống thắm cho nn đập đất ven biển Nam Trung Bộ

ủng khoan phụt áp lực cao Uet.Groutne) Trong dé, trọng tâm là công trình Hồ

Nai Một - huyện Ninh Phước - tỉnh Ninh Thuận.

4 Cách tip cận và phương pháp nghiên cứu

4.1 Cách tiếp cận

- Tiếp cận có kế thừa

+ Điều ta, thụ thập, tổng hợp và phân tích tà liệu:

+ Khảo sát thực tẾ những công trình đã ứng dụng công nghệ xử lý chống

thắm đập đất của Việt Nam:

+ Nghiên cứu ti liệu tiêu chuẳn rong và ngoài nước đã công bổ về cọc xỉmăng đất để có hướng đi đúng đắn.

+ Tiếp cận bằng thực tiễn và xuất phát từ thực tiễn

Tiến hành điều tra, thông kê, phân loại hư hỏng công trình thủy lợi, từ đó

nắm bit được nguyên nhân hư hỏng và đề xuất phương pháp chống thắm cho côngtrình trên các loại dit nền

- Tiếp cận trên cơ sử hiệu quả kinh t& kỹ thuật

Việc ứng dung công nghệ Jet-grouting là điều tương đổi mới chưa được ấp

dụng nhiều cho việc chồng thấm: nén công trinh thủy lợi do vậy phải xem xét điều

Âu kỹ thị

hiệu quả kinh tế - xã hội

kiện áp dụng: ưu nhược điểm của phương pháp và phải đảm bảo yêu.

tiến độthỉ công, mức dẫu tr, giải phông mat bằng và

4.2 Phương pháp nghiên cứu

4.2.1, Nghiên cứu lý thuyết dựa trên các nguồn tài liệu

- Báo cáo tổng kết dé tài độc lập cấp Nhà nước "Nghiên cứu giải pháp.KHCN để nâng cắp sửa chữa cổng đưới đế" Trong bảo cáo này đã trình bay một số

kết quả nghiên cứu bước đầu về hệ số thắm của XMB, kết quả chống thắm cho các

công trình đã thử nghiệm:

- Báo cáo kết quả thí nghiệm cọc và vật liệu XMD thi công bằng phương

pháp Jet-grouting tại bãi thử cọc Đỗ Sơn - Hải Phòng do Viện KHCNXD thực hiện,

năm 2004 trong khuôn khổ của đề ải Cổng đưới độ:

- Báo cáo tổng kết dự án sản xuất thử nghiệm độc lập cắp Nhà nước "Hoàn

thiện công nghệ khoan phụt vita áp lực cao nhằm tang khả năng chẳng thắm cho

công trình thuỷ gi” do Viện Khoa học Thủy lợi thực hiện năm 2009,

+ Tải liệu nghiên cứu của nước ngoài đã công bổ như:

+A Porbaha at al: “State of the am in deep mixing technology” bat I and

1I-Ground improvement (1998), Trong tai liệu này đã công bố một số kết quả

nghiên cứu khá toàn diện và đầy đủ về công nghệ vật liệu, trong đó có hệ số thắm của cọc xi mang đất;

+ Tiêu chuẩn Châu Âu EN 12716: 2001 Tiêu chuẩn thực hit các công tác

địa kỹ thuật đặc bigt: Khoan phụt cao ấp (Jet grouting), được CEN thông qua ngày

16 tháng 4 năm 2001 Các thành viên cua CEN bắt buộc phải tuân thủ các quy định.nội bộ của CEN/CENELEC nhằm tạo điều kiện đưa tiêu chuẩn này vào sử dung ởmỗi nước như iêu chuỗn quốc gia của nước đó ma không có bắt cứ thay đổi nào về

nội dung

~ TCXD VN 385.2006: Xử lý dit yếu bing cột ximang dit Tiêu chuẫn này

do Viện KHCNXD soạn thảo Nội dung chủ yếu liên quan đến ứng dụng cột ximing đất để gia cố nén công tình, công nghệ cập chủ yếu cho cột xi măng đất

trộn cơ khí (vữa phun khô hoặc ướt với áp lực thấp từ 5

4.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm.

~ KẾ thừa các thí nghiệm trong phòng:

+ Thí nghiệm mẫu đúc trong phòng với đất lấy từ công trình Hỗ Núi Một;

+ Lay mẫu khoan hiện trường về thí nghiệm thắm trong phỏng.

~ Kế thừa thí nghiệm hiện trường:

+ Các cọc hiện trường sau khi khoan đổ nước thi nghiệm trong các hỗ khoan

48 đánh giá hệ số thắm của tường;

+ Thí nghiệm đánh giá độ kin khí, khuyết tật của tường theo yêu cầu của

thất kế bằng đo điện trở suất

5 Kết quả dự én đạt được

- Néu ra được hiện trạng và các nguyên nhân hự hồng gây mắt an tin đập đấu

so sánh, đánh giá, phân tích được mức độ an toàn của các đập đắt được xây dựng

trên nền địa chất khác nhau;

Lựa chọn hình thức kết cấu, giải pháp và công nghệ thi công xử lý ch

thắm phù hợp với điều kiện đập đắt trên nền bai tích ven biển Nam Trung Bộ;

Đề xuất, giới thiệu cơ sở khoa học công nghệ chống thắm nén dip bằng cọc

xi măng dat phù hợp với địa chất chung của ven biển Nam Trung BO;

- Vận dung kết quả nghiên cứu để it kế, thi công đập đất Hồ Núi Một

huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận.

Chương 1

TONG QUAN VE DAP DAT VÀ CÁC GIẢI PHÁP CHÓNG THÁM

NEN DAP DAT

1.1 Tình hình xây đựng đập vật liệu địa phương trên thé giới

Tir mẫy nghin nim trước công nguyễn, dip đã được xây dmg ở nhiều nướcnhư Ai Cập, An Độ, Trung Quốc và các nước Trung A của Liên Xô với mục dichdng và trữ nước để tưới hoặc phòng lũ Theo thông kê của Hội đập cao thé giới(COLD) tính đến năm 2000 trên thể giới c6 khoảng 45.000 đập lớn

Bang thống kê số lượng dip các châu lục xem bảng Phụ lục 1

“Các thống kê vé thể loại đập của ICOLD - 1986 cho thấy: 78% xây dựng là

đập đắt, 5% đập đá đổ, 12% đập bê tông trọng lực, đập vòm 4% Điển hình là ở

Mỹ, nếu tính từ năm 1963 trở lại đây thì đập bằng vật liệu địa phương, rong đó chủvyếu là đập đất chiếm đến 75% trong toàn bộ những dip đã xây dựng trong cing thời

gian Còn ở Canada cũng trong thời gian đó chỉ xây đựng 1 đập bê tông duy nhất

còn lại là đập bằng vật liệu địa phương Ở Anh, trước năm 1964 đập vật liệu địa

phương chỉ chiếm 4%, từ năm 1964 ở lại đây, đập vật liệu địa phương đã chiếm

én 6T% số lượng dip được xây đựng Trong các nước thuộc Liên Xô cũ và Trung

“Quốc đập vật liệu địa phương cũng phát triển mạnh mẽ [18, 19]

“Trong số các đập vật liệu địa phương đã được xây dựng thi loại hình đập xâycdựng bằng dit là phd biến Bang thống kê số liệu về đập dat lớn xây dựng trên thế

giới xem bảng Phụ lục 2 và một số hình ảnh đập trên thể giới được trích từ

'VNCOLD “Hi đập lớn và phát triển nguồn nước Việt Nam”

"Hình 1.1 Đập dt Nurektrén sông Vokhsh ở Tajititen

1.2 Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương trong nước

“Cùng với lịch sử xây dựng vả phát triển các hồ chứa nước trên thế giới, hàng

loạt các đập ở nước ta cũng đã và đang được xây dựng Theo cách phân loại của Hội

đập cao thé giới (ICOLD) cho đến nay nước ta có gần 500 đập cao (H>10 m), trong

446 chủ yếu là đập vật liệu địa phương

"Đập vật liệu địa phương của Việt Nam tương đối đa dạng Đập đất được dipbằng các loại đất: Đắt pha tin tích sườn đổi, đắt bazan, đất ven biển Miễn Trung.Phin lớn các đập ở Mi

đồng chất hoặc đập có thiết bị chống thấm tường nghiêng, tường tâm, chânkhay bằng đất

lõi chống thắm bằng các tim bê tông cốt thép liên kết khớp ở đập Tring

Bắc và Miễn Trung được xây dựng the hình thức đập đt,

ve Một số năm gần đây sử dụng một số công nghệ mới như tường

sham

sẽ Bentoite cho đặp Núi Mot, hào Bentonite cho dip Eaksup Đắc Lắc,

Xem hình L2, hình 1.3 và được thống kê qua bảng Phu lục 3.

“Hình 1.2 Đập đắt Hàm Thuận “Hình 1.3 Đập Sông sắt Ninh Thuén1.3 Sự edn thiết xây dựng đập đất

Công trình thủy lợi có vai trở vô cùng quan trọng trong nén kính tế quốc dân,

trong đồ có những hồ chứa nước loại cực lớn có ý nghĩa sử dụng tổng hợp, hingtrăm loại vừa và nhỏ, nhiều hệ thống công trình đầu mồi và kênh tưới tiêu, hệ thong

48 điều, cống ngăn mặn, công tình dé quai lin biển cóp phần giảm nhọ thiên ta,

cải tạo môi trường, cắp thoát nước, phát điện, ạo điều kiện cho việc phát tiễn

kinh tế, năng cao không ngimg đời sống mọi mặt của nhân din,

Trong xây dựng hd chứa dp đắt chiếm tu th trong hệ thống công tinh đầu

mỗi chin giữ nước do tin dụng được nguồn nguyên liệu ti chỗ, giá thảnh rẻ, thi

công không phức tạp, thích hợp với nhiều điều kiện địa hình, địa chất Tuy nhiên,

đc điểm chính của các đập dit a thường xuyên chịu p lực nước nh và động Qua

phân tích sự làm việc đập đất là loại công trình có nhiều vẫn để kỹ thuật hơn cá Sit

có mặt thường xuyên cia dang thấm trong thin và nén của các công trinh đã dẫnđến sự tăng kích thước mặt cất ngang cũng như đòi hỏi quá trin thi công nghiệmngặt Để hạn chế đến mức tối thiểu tác hại do các loại ngoại lực bên ngoài tác động.lên các đập đất đá mã vẫn đảm bảo tính inh tế kỹ thuật, nhất thiết phải higu đượcbản chất của các loại nội lực phát sinh trong thân va nền công trình

Neiy nay, cũng với sự phát t của các công cụ tính toán, đặc biệt là sự

phát triển cực kỳ nhanh chóng của các phần mềm ứng dụng, đã cho phép chúng ta

giải quyết được rt nhiễu vin để khoa học và công nghệ phức tp đặt ra đối với các

công trình thuỷ công.

"Đập đất và tính chất làm việc của đập đất

1.4.1 Khái niệm về đập đất

Đập đất là đập xây dụng bằng các loại vật iệu có sẵn ở địa phương từ các

sản phẩm của bởi tich, sườn tích hoặc phong hod như st, sé, š cắt, cubis

Dap đất có hình dang cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, bên, chẳng động đít tốt,

có khả năng cơ giới hóa cao trong thi công, dễ quản lý dé tôn cao, đắp day và có thể

ấp dip trên mọi loại nén đây là loại đập được ứng dung rộng rãi nhất ở nhiều nước

trên thé giới và ở Việt Nam.

1.4.2 Đặc điểm và tinh chất làm việc của đập đất

= Đập đất thường là loại không cho nước tràn qua bể mặt và có nhiệm vụ

dâng, giữ nước tạo nên hỗ chứa và kết hợp với các công trinh khắc cùng tham gianhư dip trần, cổng lấy nước rong hệ thống công trình

~ Có khối lượng xây dựng lớn và chịu tác dụng của ngoại lực rất phức tạp

nên thin đập và nn đập đòi hồi phải dim bảo điều kiện chị lực Đặc biệt phải đảm

bảo điều kiện dn định về thắm va chống trượt của nền vả mái dốc.

~ Mãi đập thường xuyên chịu tác động trực tiếp của sóng, gi, mưa nắng nên

nguy cơ gây sạt lờ mái rit ao, vi vậy mái dip dắt thường được gia cổ bằng các loại

vật liệu khác như lát đá, tắm bê tông, trồng cỏ bảo vệ.

Đồng thắm trong thân đập không những làm giảm khả năng én định chống

trượt của mái mà nó còn có thé gây ra xói ngằm làm hư hỏng công trình Dang thắm

xuất hiện ở cả trong thân đập, nén đập và vai đập với những trị số và phương tác,

dung khác nhau Tại các vị tí tiếp gip, cửa ra do gradien của đồng thắm lớnthường gây ra hiện tượng tb, đùn đất, Vì thé đập đất phải cổ các thiết bị lọc ngượctrong thân đập hoặc mái hạ lưu đập nhằm ngăn cin sự chuyển địch của hạt đất theophương dòng thắm

- Đề với đập đắt nằm trên nền yếu hoặc đập làm việc trong thi im đồi,

hiện tượng thắm gây hậu quả nghiêm trọng và nguy eo mắt an toàn đập rất cao.

Có nhiều cách phân loại đập dit: Theo chiều cao cột nước ding tong hi,theo phương pháp xây dựng, theo cấu tạo mặt cắt ngang đập, thiết bị chống thắm

nền đập và theo cấp công trình.

1 Phân loại theo chiều cao cột nước lớn nhất

Bang LI Phân cp dp đẫ theo tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 285: 2002

2 Phân loại theo kết cầu mặt cắt ngang đập [6]

đồng chit A đập chỉ xây dựng bằng một loại đắt thường dùng vớinên không thắm hoặc ít thắm (hình 1.4a)

Đập hỗn hợp: La đập được xây dựng bằng nhiều loại đất có tính cơ lý khác

nhau Trong loại đập này, đắt có tính chống thắm tốt được đặt ở phía thượng lưu

hoặc ở giữa thân dip Ngoài ra còn cổ loại đập hỗn hợp đất đá (hình 1.4),

- Đập có tường nghiêng: Là dip có vật chống thắm loi đẻo (như sé, sé, vai loc ) hoặc cứng (như bê tông, bể tông cot thép, kim loại) đặt ở mái thượng lưu,

thường ding khi cổ yêu cầu chống thắm cao đối với thân đập (hình 1.4)

- Đập có lõi giữa: Là đập có vật chống thắm loại cứng hay loại dẻo đặt giữa

Dùng khi ting thắm không lớn (hình 1.4)

lữn tường răng: Ko di li giữa xuống tin ting không thắm

~ Đập có tường nghiêng chân răng: Kéo dài tường nghiêng xuống tận tingkhông thắm Ding khi ting thắm không lớn (hind 1.4)

- Đập có bản ege (côn gọi là tường eit): Bản cọc ding trong trường hợp nénthắm nước không phải là đã Nếu nền thắm nước có bề diy giới hạn thi bản cọc có

thể cắm xuống tin ting không thắm (hình I.ám ) Còn néu ting thắm nước rất sâu

hoặc được xem như võ han thi bản cọc chỉ đóng xuống một giới hạn nhất định (hình.l.ân) nhằm gia tăng chiều dài đường thắm, giảm gradient thắm và giảm độ thấm

nước qua nền đập.

= Đập có ming phun xi măng: Dùng ming xỉ ming để chống thẳm trong

trường hop đá bị nứt nẻ, mạch thắm ngằm, đá vôi có hiện tượng các tơ, ng cuội

sỏi tương đối dày Tuy theo độ sâu của nén đá bị nứt nẻ va khả năng thi công mang

xi măng mà có thể cắm sâu đến ting không thắm (hình 1.4p) hoặc chỉ sắm sâu đến

một giới han nhất định (hình 14).

- Đập có tường nghiêng sân trước: Trong trường hợp nén thẳm nước rit

sâu hoặc vô hạn thì có thể dùng hình thức chống thấm cho nền là sân trước San

trước có thể làm bing vật liệu xây dưng đồng chất hoặc vật liệu như tường nghiêng,

lõi giữa (hình 1.40)

Hư hỏng đập đất

1.6.1 Những sự cổ về đập đất trên thé giới

Theo thing kê đánh giá của Ủy ban Quốc té về đạp lớn (ICOLD) thi ỷ lệ vỡ

đập qua các thời kỹ được thể hiện ở bảng 1.2.

Bang 1.2 Tỷ lệ vỡ đập qua các thời kỳ [18]

Trong đ ch châu Âu là những châu lục xây dựng nhiễu đập

nên tỷ lệ vỡ đập cũng nhiều nhất Theo sé liệu của (ICOLD) thì đến năm 1998 tỷ lệ

vỡ đập của các châu lục theo biểu đồ (hình 1.4) sau:

“Tinh trang thẩm là tỉnh trạng xây rat phổ biến ở ác đập đất, nhiễu hỗ chứa

bị thắm rit nghiêm trong dẫn đến sự cổ công trình, sau diy là một số diễn hình1.621 Trên thé gi

Dip dit Teton được xây dựng trên sông Teton, bang Idaho, tây bắc nước Mỹ

có chiễu cao 93 m, chiều dài ở định 940 m, đầy rộng 520 m, tạo hi chứa có dung

tích 289 triệu mÌ Đập được khởi công năm 1975 và hoàn thành sau hơn | năm khi

"hồ đầy nước, khi lũ lớn về thì bị vỡ ngày 5/6/1976 Nguyên nhân được xác định lànền dé rhyolite có nhiều nứt né nhưng khoan phụt không đạt yêu cầu, nước hỗ dângcao tạo thành dòng thắm mạnh, đập bị xói ngằm nghiêm trọng rồi vỡ đập

>| ==

năm 1998, chiều cao 55m, chiều dài 407m, dung tích hd 126 triệu m` nhiệm vụ cấp

nước Năm 1998 xuất hiện 3 hỗ sụt trên định đập kích thước mỗi hỗ gin 2m Kết

quả đo thắm vượt mức cho phép 1200 ~ 6000 mỶ/ngày đêm dẫn đến sụt đắt Từ cao

trình 113 đến 125 của lõi đất sét trong thân đập do thi công không tốt, kim thành.một ting xung yếu chạy suốt chiều đãi đập, Khi hồ th nước đã xuất hiện dòngthắm qua chỗ xung yếu này

Hinh 1.8, Mặt cắt ngang đập Unmun (Han Quốc) bị về:

2.2 6 Việt Nam

* Đập cũ: Với các đập vừa và nhỏ do chit lượng thi công dip đập khôngđảm báo kỳ thuật gây ra thấm, thậm chí gây vờ đập Điễn hình như vụ vờ đập Suối

“Trầu (1998), đập Suối Hanh (1999), dip Zách 20 (2009), Hiện tại côn có hingloạt đập thắm nghiêm trọng phải xử lý như t lớn qua nền đập Dau Tiếng (TayNinh) đã phải xử lý bằng tường ximăng- Bentonite; thấm qua thân các dip Khe

“Chè, Chúc Bài Sơn (Quảng Ninh), Kim Son (Hà Tinh), Hoà Trung (Đà Nẵng), Hội

Sơn (Binh Định), Củ Lay (Hi Tinh), Am Chúa (Khánh Hòa), Nước Ngọi, Sông Biểu, Phước Trung (Ninh Thuận) có những công tinh thậm chỉ đã phải cho thio

+ Đầm sót một số đập chia cho 2 đơn vị thi công, ti vị trí ranh giới giữa 2nhà thầu thường rất dé gây thấm do dm sót Cũng có đập do giảm sát không chặtchế nên đơn vị thi công lấy đất ở vùng khác không dat tiêu chuỗn đến để dip, đến

khi tích nước dòng thắm xuất hiện tại vị trí này;

+ Xứ lý tiếp giáp: tại x tỉ tiếp giáp với cổng lấy nước, vùng vai đập dim

máy không xử lý được phải dùng đầm cóc th công Don vị thì công không quan

tâm đúng mức, không theo đôi chặt chẽ cũng dễ gây ra thẳm tai các vi tr tiếp giáp

hấm do thiết kế:

+ Quy định chỉ tiêu kỹ thuật trên bản vẽ không chặt chẽ: nhiều bản thiết kế

chỉ quy định dung trọng khô khi đắp đập Điều đó chỉ đúng khi mỏ vật li

đồng đều Nếu trong khi thi công gặp phải vùng mỏ vật liệu dip có lẫn nh

thì dung trọng đạt nhưng độ chặt không dat cũng gây thắm lớn;

+ Xử lý vật liệu dip đập: vũng vậtiệu đt đấp có tính trương nổ, tan rã hoặc

vùng dat có him lượng sét quá cao din đến độ ẩm lớn nhưng thiết kế không chỉ rõ.biện php xử ý khi đấp cũng cổ nguy co gây nứt dp thấm lớ

+ Xử lý tiếp giáp: vùng vai đập có độ đốc lớn nếu không xử lý đúng kỹ thuật

cũng dé gây trượt giữa đất dip và nên khi dip xong gây thắm Hoặc bản vẽ quy định

mi đốc của đợt đấp trước quá đc, khi dip đợt sau cũng gây trượt giữa 2 khối dp.

+ Đắt đắp không đạt yêu cầu về thắm: Nhiều vùng do khan hiểm vật liệu có

tính chống thắm, nhưng thiết kế không có giải pháp chống thắm tăng cường cũng dễ

gây r thắm,

- Thắm do nguyên nhân kh

+ Hong khớp nổi cổng: khớp nối cổng bị hỏng, ding chủy có áp phun ra

xung quanh gây thắm dọc theo cống;

+ Tắc thoát nước: rong quả tình vận hành các hạt đắt chui vào các kết cầu

thoát nước (lãng thể đ hạ lưu, dng khối thoát nước giữa dp, làm tắc lọc Đường

bio hòa trong thân đập ding cao, ding thắm xuất iện ngay trên mái hạ lưu đập.

* Đập đang t ông

- Thắm qua nền: đây là hiện tượng gặp rất nhiều ở các đập đang xây dựng

biện nay Đập xây dựng ở vùng Duyên hải Miền Trung thường nằm trên ting cátđây 10 đến 20m, gặp trường hợp này thường phải có biện pháp xử lý thắm qua nềntrước khi dip Vùng Trung du có những thấu kính cất nằm dưới lòng sốt, trong giai

đoạn khảo sắt không đẩy đủ nên không phát hiện ra, đến khi tích nước mới phát

sinh dòng thấm quá mức phối xử lý;

= Thắm qua thân đập: Vũng khan hiểm vật liệu đắp, nếu chở vật liệu từ xa

cến thì giá thành cao Giải pháp lựa chọn là vẫn đắp đập với dung trọng đảm bao én

định và bổ sung kết cấu chống thắm sau khi dip xong Giải pháp bổ sung có thé là

rải màng chống thắm mái thượng lưu, làm tường hào chống thắm trong thân đập

Theo sé liệu của “Chương trình an toàn hỗ ~ Bộ Nong nghiệp và Phát triển

[Nong thôn” điều ra nim 2002, số lượng các hồ chứa cha xử lý thắm gồm:

+ Loại Wtữ > 10 triệu m’: 39/79 hồ

+Loại Wert = 5+10 triệu m’: 5/66 hd (thấm nhẹ 40 hồ),

+ Loại Werit = 1+5 triệu m’: 61/442 hồ

+ Loại Wert <1 triệu mì 255/1.370 ho

.Ä, Hư hỏng đo mỗi

“Trong qui tình vận hành, do sự thay đổi về khí hậu các mia khác nhan nên

hình thành và phát triển cúc tổ mỗi trong thin, vai đập vào mùa khô thường phát

triển rắt nhanh Các tổ mỗi này phát triển ngày một lớn tạo nên các vùng đắt xốp,rng trong thin đập, khỉ mia mưa tối, mực nước trong hồ dng cao, ác tổ mỗi bị

tan rã dưới tác dụng của cột nước áp lực và dong thắm gây phá huỷ thân đập.

Chính vi vậy, trong quả tỉnh lập dự án sửa chữa, năng cấp cúc đập đắc BộXông nghiệp và phát triển Nông thôn đã lu ý đến việc khảo sắt và xử lý mỗi nhằm

tránh hậu quả đáng tiếc xảy ra

-4, Hư hông do các nguyên nhân khác.

Ngoài các nguyên nhân hư hỏng đập đắt nói trên còn có sự tác động của một

tguyên nhân khác như công tắc thi công, công tác quản lý, vận hành; đảo tạo

trình độ cho cán bộ cơ sở, di biển thời tết phức tạp

“Tôm lại, cắc nguyên nhân gay hư hỏng dp đất th rắt nhiễu Nhưng chi yéu

là việc thắm qua nén, Sự mắt Gn định thắm kéo theo sự mắt nước hỗ chứa, sự xôingằm, din đắt ở hạ lưu và hậu quả là din đến mắt ôn định và phả hoại dp Vi vệnghiên cứu giải pháp dé chống thắm cho dip đất a nhiệm vụ quan trọng hàng di

trong việc đánh giá, thiết kế và vận hành hỗ chứa.

1.7 Các công nghệ chẳng thắm cho đập đất

Với tinh hình lâm việc của đấp đất như vậy, hiện nay trong quá tình thết kế

mới và sửa chữa các đập đất đã áp dung khá nhiều phương án và giải pháp kỹ thuật

để xử ý Tiêu điểm la biện pháp chống thắm qua thin, nỄn dip và hạ thấp ở cửa ra

“đường bão hòa trong thân đập, Các biện pháp xử lý được áp dụng hiện nay:

17:1 Tường nghiêng, sân phủ bằng đất sét

Tường nghiêng, sản phủ có tác dụng kéo dài đường viễn thắm Là giải pháp:

thường vẫn áp dụng ở nhiều công trình Ưu điểm dễ thi công, giá thành rẻ Tuy.nhiên, nhiễu công trình nén thắm nước có chiều diy lớn lại không có sẵn đất st

(như khu vực Nam Trung Bộ, Tây Nguyên) thi giải pháp này không kinh tế;

Véi các hồ dip đang tích nước thi giải pháp này thường không được chọn vi

phải tháo cạn hỗ để thi công

1.7.2 Tường nghiêng bằng màng HDPE, thảm sét địa kỹ thuật

Phương pháp nảy đã được áp dụng ở một số công trình cỡ vừa và nhỏ

(H<20m), tuy nhiên số lượng cũng chưa nhiều Ví dụ: khi sửa chữa đập phụ Dầu

“Tiếng đã chọn giải pháp kéo dai sin pha bằng màng HDPE Đập Đá Bạc, đập Nhà

Đường (Hà tinh) sử dụng HDPE phủ lên mái thượng lưu, đập Sông Biểu (Ninh Thuận) sử dụng thảm sét địa kỹ thuật (Geo-clay) lảm tưởng nghiêng trên mái thượng lưu, đập phụ Dau tiếng sử dụng màng HDPE dày 1,Smm, VỀ lau dai côn

cần phải tiếp tục theo đöi, đánh giá hiệu quả kinh tế - kỳ thuật của giải pháp này:

Cũng như tường nghiêng sin phủ bằng đất sé, với các hỗ dip dang tích nước

thì giải pháp này thường không khả thi vì phải thio cạn hd để thi công,

lệu khác)

Giải pháp chống thắm qua đập đất bằng tường lõi so với tường nghiêng có

1.7.3 Lõi giữa (bằng đất sét, pha sét hoặc vi

khối lượng nhỏ hơn và thi công hơn Đặc biệt thích hợp cho

khối với thiết bị thoát nước kiểu ông khói được áp dụng nhiễu ở khu vực Miễn

“Trung và Tây Nguyên

Hệ số thắm của tường lõi không được lớn hơn 10 em/st ra cũng phải nhỏ

hon 100 lần hệ số thắm của đất đắp đập thì mới phát huy hiệu quả) Do đó, những nơi không có sẵn đất sét thi giải pháp nay không kinh tế Một số công trình như

Tring Vinh làm tường lõi bằng BTCT

1.7.4 Tường hào Bentonite (hoặc ximing-sét)

Công nghệ này sử dung máy đào hào chuyên dụng để moi dit và thay thé

vào đó bằng vật liệu (dung địch ximang + bentonite hoặc ximang + đắt sét tại chỗ

nghiỄn mịn) có tinh chống thắm cao Trong quả trình đảo phải chống sip vách bằng

vữa bentonite Hệ số thắm của tường hào có thể dat từ 10 ems đến 10” cm/s tùy

thuộc nhiều vào công nghệ vit iệu cầu thành và tình độ thi công của nhà thầu Là

công nghệ mới được áp dung trong vài năm gần đây, rit thích hop với các dip có

nên thấm nước diy (trên 10m) khi mà xét thấy việc bóc bỏ để làm chân đanh bằng,

đất tốt là khó khăn và tốn kém,

+ Ưu điểm của công nghệ này là có độ tin cậy cao, chủ động kiểm soát chấtlượng: vật liệu chống thắm dễ mua trên thị trường

+ Nhược điểm là thiét bị thi công công kénh, phải chuyển bằng thiết bị siêu

trường - siêu trong (xe có tải trọng >40T), không thích hợp với các đập vùng sâu

vũng xa; mặt bằng thi công yêu cầu tối thiểu rộng 10m; không thi công được trong

nước, hoặc nền lẫn đá lăn, đá tảng vì gầu đào hoạt động theo cơ chế tự trọng; thời

gian thi công dais giá thành công trình tương đối cao.

Voi một số đập đất cũ (như Dầu Tiếng, Dương Đông, ) cho kết quả tốc,nhưng với đập mới đắp (như Easup Thượng, la Mld ) thì có hiện tượng nứt - táchgiữa tường và thân đập; vi vay hiện nay khuyến cáo chỉ nên áp dụng để chồng thắmcho các đập cũ Với các đập dip mới, chỉ nên áp dụng cho nén đập, thân đập sử

khác

.5 Chống thắm bằng khoan phụt (khoan phụt truyền thống)

6 nút bịt (1 nút, 2 nút); nguyên lý của nó là bom dung dich chất kết dinh (ximang, đắt sét, hoá chất )

Khoan phut truyền thống còn được gọi là khoan phụt

vào trong đất dưới một áp lực phù hợp (thường tử vài at đến vải chục at tùy thuộc.đối tượng xử ý, loi đất và tiết bị công nghệ Nit bịt cổ ức dạng bị: không cho

dung địch trào lên miệng hỗ khoan.

Xuất sử của khoan phụt truyn thống là để lấp bit các kế nút trong nén đáSau đô đã o6 những cải tiền để khoan phụt cho đập đắt Để khoan phụt được trong

người ta đ có những ci ến về nút bị và điều chỉnh tăng áp suất: sử dụng nút bịt kép (Ống mang ét công nghệ tiền hoàn ngược), Với các ting oust ôi cũng

đã ding bằng cách bổ sung thêm công đoạn bổi tường (như đề quây Nhà mây Thủy

điện Sơn La đã làm).

Vu điểm: Thich hợp với chống thắm ni đá nứt né; thiết bị thi công đơn giản, yêu cầu kỹ thuật đơn giản, máy móc phổ biển, gọn nhẹ, tính cơ động cao; vật

liệu đem xử lý dé mua, dễ kiếm trên thị trường.

Nhuge điểm: Khó kiểm soát mức độ lấp diy của vita rong lỗ rồng; không

áp dạng tốt đối với nỀn cuội sỏi, nén cát và ndn đắt có mực nước ngằm; b Mu qua thi

công không cao trong điều kiện ngập nước; dé bị xô, dồn ép cốt liệu khi nền rời và

có kết cấu mềm yếu: chỉ ứng dung được cho chiều sâu xử lý đưới 20m, môi tưởng

xử ý không bị bão hòa nước và có đồng thắm di qua bán kính ảnh hưởng nhỏ do

áp lực phụt bị hạn chế

Qua thực t cho thấy, nhiều đập đất cũ bị thắm đã tiến hình khoan phụt xi

măng - sốt, nhưng kết quả không đồng đều nhau Một số đập cho kết quả lu di,

nhưng công có đập bị thấm trở lại Nguyễn nhân cần phải tiếp te nghiên cứu

1.7.6 Tường bằng cọc xi măng-đất

1.7.6.1 Nguyên lý công nghệ

Công nghệ khoan phụt áp lực cao là phương pháp trộn ớ tạo ra cột dt ga

cổ từ vữa phụt và đất nền Nhờ tia nước và vữa phun ra với áp sua

400 atm), vận tốc lớn + 100 m/s), c

hòa trộn với vữa phụt, sau khi đông cứng tạo thành một khối đồng nhất gọi là cọc xi

phần tir xung quanh

măng đất Coe XMD vừa có tá

-Uu điểm:

dụng chịu lực vừa có tác dụng chống thắm.

+ Phạm vi áp dung rộng, thích hợp mọi loại đất, từ bùn sét đến cuội sỏi:

+ Xử lý lớp đất yếu một cách cục bộ, không ảnh hưởng đến các lớp dắt tố + Có thể xử lý dưới móng hoặc cấu kiện không ảnh hưởng đến công trình: + Thi công được trong nước hoặc nén có mực nước ngằm cao;

++ Mặt bằng thi công nhỏ, it gây chin động, ít tiếng én, hạn chế tối đa ảnh

hưởng đến các công trình lin cận

++ Thiết bị nhỏ gọn, có thé thi công trong không gian có chiều cao hạn chế,

nhiễu chưởng ngại vật

= Nhược di

bạn trong lòng dit Ap lực siêu cao còn cổ khả năng gây nên ran nứt nn đất ln cận

Co thể gây ra trương nở nền và gây ra các chuyển vị quá giới

và tia vữa có thể lọt vio các công trình ngằm sẵn có như hỗ ga, ting him lân cậnĐối với nén đất chứa nhiều túi bồn hoặc rác hữu cơ thi axit humic trong đất có thểlàm chậm hoặc phá hoại quả trình ninh kết của hỗn hợp xi mang đt

1.7.6.3, Công trình thực té đã áp dụng cọc đắt xi ming

+ Cống tiêu D10: Thuộc để hữu sông Đây đoạn thị xã Phủ Lý, tỉnh Hà Nam,

tng đây 3m; tiếp theo là lớp

được xây dụng xong năm 2002 Móng đặt trên lớp ds

cất bụi, hạ nhỏ đây ẩm; tiếp đến l lớp sét mẫu nâu xâm,

Mù lũ năm 2002, khi đi vào vận hành xây ra sự cổ mạch sti phía đồ

Địa phương đã phải dip đề quai phia đồng để dâng cao mực nước phía

đồng, giảm chênh lệch nước Đây là giải pháp tạm th

‘Thing 11/2004, Viện Khoa học Thuỷ lợi đã ding công nghệ khoan phụt áp

lực cao (KPALC) để xử ý chống thắm cho cổng D10 như sau: Lâm một tường cọc

xi măng đất liên tục nối hai mép bờ kênh thượng lưu và dưới bản đây cổng ti vị trícách khe phai 20em Các thông số của tường như sau: Đường kính cọc 60 cm chiềudây tường hiệu quả 40 em; chiều sâu tường 11 m; hệ số thắm thiết kể k < 10°ems

Qua theo dõi của Chỉ cục Để điều và Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Hà

Xăm, tháng § năm 2005, có chênh ch mục nước thượng hạlưi cổng như cũng thời

điểm năm 2004 nhưng cống không còn hiện tượng thấm nữa.

dung die.

Hình 1.9 Mặt cắt ngang cổng DIO

nước Đá Bạc: Thuộc thi xã Hồng Lĩnh tinh Hà Tình Nền

át thô lẫn sỏi sạn nhỏ, hệ số thắm K=10" ems, chiều day từ 13 đến

- Đập

có một lớp.

17m Tinh đã tinh bai phương ấn là (1) Khoan phụt dung dich ximang sét tạo min

chống thắm cho nén đập: (2) Lim tường hào bentonite nhưng chưa được chấp nhận

vi kinh phi lớn và khả năng xử lý thắm triệt để là rất khó Viện khoa học Thuỷ lợilip phương án ching thắm cho nén bằng một tường cọc ximing dit đã được BộNN&PTNT duyệt cổ các thông số chính như sau: Đường kính cọc 60 cm: chiều diy

tường hiệu quả 40 em; chiều sâu tường lớn nhất 18 my; chiều dài tường 262 m; hệ sốthắm thấết kế k < 10° emis Công tác thi công đã hoàn thành vào năm 2005 Cáccông tac kiểm tra, ảnh giá bằng phương do địa vật lý, khoan và ép nước kiểm trađều đạt kết qua và đảnh giá ắt cao Đến nay, công trình da tích nước an toàn

“Hình 1.10, Cắt doc, cắt ngang hỗ chứa nước Bé Bac

~ Công trình Thuỷ điện Sơn La

draco

“Hình 1.11 Sơ di thi công dé quây Thủy điện Som La

[én lòng sông Da có điều kiện dia chit hết sức phức tap, gồm cất, cuội si

kích thước lớn. chống thắm đạt yêu cầu của thiết kể là một việc cực kỳ Khókhăn, hơn nữa Chủ đầu tr lai yêu cầu gắp về tiền độ Giải pháp mà Công ty Tư vẫn

n với yêu cầu tiến độ mà Chủ đầu tư đơa ra là rt khó đáp ứng Viện Khoa học

“Thuỷ lợi đã tình bổ sung thêm phương án thi công tưởng chống thắm bằng tường

cọc ximing đất bằng công nghệ KPALC Giải pháp là thi công hai hàng cọc xỉming dit tạo thành một tường chống thắm có bÈ dày hiệu quả là 90 em ở nhữngđoạn có điều kiện địa chất nền là cát lẫn it cuội sỏi va đã được chấp thuận

Sau khi thi công xong hệ số thấm giảm rit nhiều so với yêu cầu của thiết kệ

Nhu vậy, việc dp dụng công nghệ Jet - Grouting đã mang lại hiệu quả cao.

1.8 Kết luậ

Chồng ú

chương 1

m cho nén công trình thủy lợi là vẫn để phải quan tâm hàng đầu

Khi thiết kế và th công, Hiện nay các công nghệ về xử lý nền phat triển rt mạnh,tiy thuộc vào dia hình, địa chất nền móng và yêu cầu kỹ thuật, kinh tế mà đưa raphương pháp xử lý khác nhau Đôi khi có thể áp dụng hai đến ba phương pháp xử lýcho một công trinh, Dối với khu vục Nam Trung Bộ là nơi có digu kiện dia hình,

địa chất phức tạp việc nghiên cứu áp dụng các giải pháp xử lý nền, ngoài những

như cọc tre, trim, cọc cất, chân

phương pháp vẫn thường áp dụng để xử lý nỀ

khay, cục cử hay tường nghiên sân phủ e: có thé áp dụng một số phương pháp mới rit hiệu quả như khoan phụt, màng chống thắm HDPE, hào bentonite, Các phương

pháp xử lý nền này đều có thể áp dụng rt tốt vào từng công tinh cụ thể

‘Tuy nhiên khó khăn nhất là chống thám cho nền đập có lớp cát, cuội, soi

dây, không thé bóc bỏ được, nễu khoan phụt vữa xi măng = ớt thi không hiệu quả, hiện trường không cho phép làm tưởng hào bentonite, Để đáp ứng nhu cầu của thực.

tế và ứng đụng khoa học công nghệ vào xử lý nén, công nghệ khoan phụt áp lực caoet- Grouting) tạo cọc xi mang đất dé chống thim cho dip có tinh khả thi cao, gon

nhẹ vả hiệu quả.

“rong thết kf tường hào bằng cọc xỉ mang dit phải dim bao an toàn thắm:

cấp phối vật liệu phụt phải hợp lý vừa đảm bảo yếu tổ kỹ thuật vừa mang lại hiệu

quả kinh tổ Cách bổ tí tường, chiễu diy tường chống thắm trong nén đập phải

khoa học để biển dạng và dn định cho phép tốt nhất, phải tuân thủ đúng quy trình

thi sông và giám sát để công trình đảm bã chất lượng Những vấn dnay chưa có nhiều tả liệu để cập vì là ng dụng mới gin đây, do vậy đề tiếptục nghiên cứu các cơ sở khoa học, thực nghiệm nhằm đưa ra giải pháp chống thắm

hiệu quả khi sử dung cọc xi mang đắt cho nền đập đất ven bién Nam Trung Bộ,

Chương 2

CO SỞ KHOA HỌC CUA VIỆC SỬ DỰNG TƯỜNG HAO XI MĂNG - BAT

ĐỀ CHONG THẤM CHO DAP DAT

2.1 Tổng quát về phương pháp cọc xi ming đất

2.1 Tổng quit

Việc dùng vơi hoặc xi ming để cải tạo và gia cố nỀn được sử dụng ở ThuyĐiễn, Nhật Ban và một số quốc gia khác trong một khoảng thời gian dai, đặc biệt liBengt Broms đã thực hiện để cãi tạo nn cho mĩng và các cơng trình đất đắp cũng

như cơng tác đảo đt,

Phương pháp này dùng thiết bị chuyên dụng để trộn xi ming với đất tg chỗ

dưới sâu nhằm:

~ Nâng cao sức chịu tải của đất nền, giảm độ lún cơng trình Sau khi thi cơng, khả năng chịu tai của nén đất tăng nhanh, rút ngắn thời gian thi cơng

~ Giảm ảnh hưởng chắn động đến cơng trình lân cận, tránh hiện tượng biến

lộng (hỏa lịng) của đất rời;

~ Chống trượt các mái đốc, sườn dĩc, chân nền đường đắp cao bờ sơng, sườn.

núi hay bi sat lở:

= Ơn định nền đường, gia cổ mồng cho các cơng trình xây dựng, gia cố

&u xung quanh đường him, gia đường, mi Im.

~ Bảo vệ các cơng tỉnh xung quanh hỗ mĩng dio, dn định ting chắn, c lậpphần đất bị ơ nhiễm;

- Lâm tưởng hào chống thắm cho dé đập, kênh mương, sửa chữa thắm mang

va đầy cổng,.

So với một số giải pháp nền hig

là khả năng xử lý sâu (đến 50 m), thích hợp với các loại đất yếu (từ cát thơ cho đếnbùn yếu), thi cơng được cả trong điều kiện nền ngập sâu trong nước hoặc điều kiện

hiện trường chật hep, trong nhiều trường hợp đã đưa lại hiệu quả rõ rột so với các giải pháp xử lý khác.

2.1.2 Các yêu tổ ảnh hưởng đến cục xi ming đắt

2.1.2.1, Các yêu tô ảnh hưởng đến cường độ

Có tắt nhiều yếu tổ ảnh hưởng dén cường độ của đất sau khi đã được keohóa Các yếu tổ đồng vai trồ quan trọng như sau:

~ Một số yếu tổ hóa học trong đất như: thành phần khoáng vật của đất, đườngcong thành phần bạt, độ âm, cht hữu cơ, pH ;

- Chất lượng và tỷ lệ chất keo và các hóa chất khác;

- Điều kiện trộn và thôi gian phản ứng:

- Phương pháp lấy mẫu và thử mẫu (tốc độ gia ti, loại thí nghiệm )

a) Ảnh hưởng của loi đất

Các chỉ tiêu vật lý và hóa học của đất (hành phần khoáng vật của đường

cong thành phần hat, độ âm, chit hữu cơ, pH ) ảnh hưởng rit nhiều đến kết quả

sau khi dit được cải tạo Thông thường, nếu lượng đất sết ting lên thì lượng chấtkết dinh cần ding cũng cin phải ting (ting bề mặt của hạt dit) Ảnh hưởng củakhoảng chất tong đất dén cường độ của đất đã được nghiên cứu bởi Hilt vàDavidson (1965): Wissa và các cộng sự (1965) Lay ví dụ là đắt sét montmorillonite

phân ứng dễ dàng hơn so với illite do có cẩu trúc gắn kết tồi (Hilt and Davidson,

1965)

b) Tác dụng của thành phần keo xi măng

Nếu lượng xi măng trong thành phần bột tn tăng lên thi cường độ của dắt

sau khi trộn cũng tang lên tiy thuộc vào tinh chất của dit và của bột trộn Chỉ số

hít triển cường độ được dịnh nghĩa bằng tỷ số giữa cường độ của đất sau vi trướckhi xử ý thông qua thí nghiệm cắt trực tiếp

$) Ảnh hưởng của độ âm

Độ âm cảng cao thì cường độ của đất sau xử lý cảng bị giảm mà không phụ

thuộc vào lượng keo gắn kết

d) Ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình xử lý.

Lượng keo gắn kết nm trong khoảng 20-3 trọng lượng với nhiệt độ trong quá trình trộn là 10 đến 50 độ C Như dự đoán, nhiệt độ cảng cao, quá trình gắn kết hóa học xây ra cảng nhanh.

.©) Biến dang ở trạng thái phá hoại

‘Tai cường độ nén dưới IMPa, biển dang nằm trong khoảng 1-3% Mặc dit

vây, khi vượt qua giá trị này, biến dạng là khoảng 1% Độ cứng của đắt được xử lý

là độ cứng của thành phần keo gắn,

2.1.2.2 Những chỉ tiêu cơ học khác.

Cường độ của xi mang đt thu được trong phòng thí nghiệm bằng thí nghiệmnên một trục nở hông, thí nghiệm 3 tre, thí nghiệm cất nhanh, tí nghiệm kéo

Loại đt được cải tạo là yếu tổ quan trọng nhất ảnh hưởng đến cường độ của

xi mang dit, phương pháp củi tao trên những loi dắt khác nhau sẽ cho những kết quả rit khác nhau

Mỗi quan hệ giữa độ bén nén nở hông và cường độ cắt thủ được từ thí

nghiệm thi nghiệm cắt nhanh có thể được tinh theo công thức của Sait (1980)

0.53 + 0374, — 0.0014q,ˆ Qa)

“rong đó: „cường độ cắt xác định bing thi nghiệm cắt nhanh (kG/em”

qu! được xác định tir thí nghiệm nén một trục nở hông (kG/em’)

Hệ số thắm của đất sau khi được keo hóa à một yếu tổ rất quan trong trongthiết kế đặc biệt là đối vớ tường chắn, để, đập v Rất nhiều yếu tổ ảnh hưởng đến

hệ số thắm tương tự như đối với cường độ của đắc Một số trường hợp, bentoniteđược xử dụng để giảm hệ số thấm của đất (Jefferies, 1981; Chapuis và cộng sự,

1.983; Kilpatrick and Gamer,1993; Deschenes và cộng sự, 1995)

Môdun biến dang (Es) cia xi mang đất tỷ lệ với độ bền nén nở hông (q.)

theo ty lệtừ 350 ~ 1000 (Saito-1980) và chịu ảnh hưởng bởi các yếu tổ giống với

các yêu tổ ảnh hưởng đến cường độ của xi mang đắt Với đắt dính có hàm lượng cát

íthơn 10 =1 Yo thì tỷ lệ giữa E4 và q, nằm trong khoảng 400 ~ 600,

Độ bin tến của xi mãng đất vào khoảng 0,1~0,6 của độ bén nén một trục nở

hông (q,) và độ bền kéo vio khoảng 0,15 gy

Quy trình công nghệ thi công cọc xi măng đắt

thiệu chung về công nghệ trộn sâu cọc xi mang

Công nghệ trộn sâu (DM) tạo cọc xi ming dit là công nghệ trộn xỉ ming với

đất ti chỗ, dưới sâu Coc XMD sử dung kh rộng rãi tong xử lý nén móng các

công trình xây dựng Những nước ứng dung công nghệ DM nhiều nhất là Nhật Ban

và các nước vùng Seandinaver Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bi

năm 1970, mặc di ngay từ coỗi những năm 1960, các ky sư Trung Quốc đã hoe hi

phương pháp trộn vôi dưới sâu và CDM ở Nhật Bản Thiết bị DM ding trên dit liền

xuất hiện năm 1978 và ngay lập tức được sử dụng để xử lý nn các khu công nghiệp

ở Thượng Hai, Từ năm 1987 đến 1990, công nghệ DM đã được sử dung ở cảng

“Thiên Tân để xây dựng 2 bến cập tiu và cai tạo nén cho 60 ha khu dich vụ Tổngcông 513.000m` đất được gia cổ, gồm các móng kẻ, mỏng của cúc tường chắn phía

sau bến cập tu

Tai Châu Âu, nghiên cứu và ứng dụng bit đầu ở Thụy Điển và Phần Lan

“Trong năm 1967, Viện Địa chất Thuy Điễn đã nghiên cứu các cột vôi (SLC) theo để

xuất của Jo Kjeld Páue sử dụng thiết bị theo thiết kế của Linden-Alimak AB(Rathmayer, 1997) Thử nghiệm đầu tiên tại sân bay Ska Edeby với các cột vôi cổ

đường kính 0.5m childs

hoá (Assarson và mk, 1974) Năm 1974, một để đt thir nghiệm (cao 6m, đãi 8m)4a được xây đụng ở Phin Lan sử dụng cột vôi đất nhằm mục phân tích hiệu quả

iu tối da 15m đã cho kinh nghiệm mới về các cột vôi cứng.

của hình dang và chiều dai cột về khả năng chịu tải (Rathmayer và Liminen, 1980)

“Tại Mỹ, việc xử lý và nâng cắp các đập đắt nhằm đáp ứng an toàn trong vậnhình và ngăn ngừa hiện tượng thắm rit được quan tâm DM đã được ứng dụng đểning cấp các đập đất hiện có, tạo ra các tường chống thắm Để kiểm soát đồng

thắm, các tường bằng bê tông đất được cắm vào đã gốc xuyên qua đập đất và lớp trim tích Tường day 0.6m và dai 51~6lm, sâu 43m, Cường độ nền của vật liệu là

2254 KPa, hệ số thắm 1x10® ens Hàm lượng xi măng 350-550 kg/m’ Tổng diện

tích tưởng là 1733 mỞ Một trường hợp khác là ở hồ Jackson Lake, tường chống

thắm bằng bê tong đất được xây đụng để chống thắm và ngăn ngừa nén có khả năng

hoá lo hi có động đất Còn tại đập Lockington, tường bê tông đất Lim nâng cao lõi chống thắm để đảm bao yêu cầu an toàn.

Nói chung, ti nhiều nước trên thể giới việc sử dụng công nghệ cọc xi măng

n đất yêu trong các dự án đường bộ, đường sắt, thủy lợi đã cho hiệu quả kinh tế - kỹ thuật rt cao

Ở Việt Nam, từ năm 2002 đã có một số dự án bit đầu ứng dụng cọc XMĐ

vào xây dựng các công trinh trên nền đất yếu như: Dự án cảng Ba Ngồi (Khánh

Hòa) sử dụng 4.000m cọc XMB đường kính 600cm thi công bằng trộn khô; xử lý

nên bên chứa xăng dẫu đường kính 35m, cao 4m ở Cần Thơ, Năm 2003, một Việtkiều ở Nhật đã thành lập công ty xử lý nén móng tại TP Hồ Chí Minh, ứng dung

thiết bị trộn khô để tạo cọc XMĐ lồng ống thép Coc XMĐ lồng ống thép cho phép

ứng dụng cho các nhã cao ting (đến 15 ting) thay thé cho cọc nhi, rẻ va thi công

nhanh hơn Năm 2004 cọc XMB dược sử dụng để gia cỗ nén móng cho nhà máy

nước huyện Vụ Bản (Hà Nam), xử lý móng cho bồn chứa xăng dầu ở Định Vũ (Hải

Phòng) Các dự án trên đều sử dụng công nghệ trộn khô, độ sâu xử lý trong khoảng 20m Thing 5 năm 2004, nhà thầu Nhật Ban đã sử dụng Jet-grouting để sửa chữa

khuyết tật cho các cọc nhi của cầu Thanh Trì (Hà Nội Năm 2005, một số dự án

cũng đã áp dụng cọc XMB như: dự án thoát nước, khu đô thị Đồ Sơn- Hải Phong,

dự án đường cao ốc TP Hồ Chí Minh di Trung Lương, Cảng Bạc Liêu,

Nam 2004, Viện Khoa học Thuỷ lợi đã tiếp nhân công nghệ Jet-grouting từ Nhit Bản ĐỀ tải đã ứng dụng công nghệ và thiết bị này trong nghiên cứu sức chịu tải của cột đơn và nhóm cột, khả năng chịu lực ngang, anh hưởng của him lượng xi ming đến tính chất của XMĐ, nhằm ứng dụng cọc XMĐ vào xử lý đất yêu, chống thắm cho các công trình thuỷ lợi Nhóm đề tải cũng đã sửa chữa chống thấm cho Cổng Trại (Nghệ An), cổng D10 (Hà Nam), Công Rạch C (Long An),

C6 hai phương pháp là phương pháp khô và phương pháp tới.

2.2.2 Phương pháp khô

‘Thich hợp đối với loại tải trong phân bổ đều hơn là tải trong tập trung lớn.

Trong phương pháp này, bột xi ming được khí nền bơm vào trong đất ở dưới sâuaqua một ống có lỗ phun sau đồ bột được trộn cơ học bằng các cảnh quay Phươngpháp này thục chất là quả trinh khoan phun xi măng và trộn với đất dé tạo ra các

cọc đất gia cổ xi mang có cường độ lớn hơn, tổ hợp nên và cọc làm việc tốt hơn, cải

thiện rõ rệt sức chịu tải của nền

"Nguyên lý của phương pháp phun khô là dùng một bộ thiết bị dựa trên cơ sở

như một máy khoan có cánh một gà thi công cọc đắt trộn chit gia cổ trong dắt yítheo hai pha pha hạ mũi khoan đến độ sâu dự dịnh đồng thời làm tơi đấu pha ritmũi khoan lên đồng thời phun chất gia cổ bằng khí nền ở đầu mỗi trộn và trộn đềuhoặc ngược lại Sau hai pha hình thành một cột dit hỗn hợp dược gia cổ từ đất yếu

đã được trộn đều với chất gia

tông, tỷ lệ nước - xi măng đóng vai trỏ quan trọng trong việc hình thành cường đội của hin hợp.

Để khoan phụt chống thắm cho đề đập, v„ a

phương pháp này gọi la khoan phụt áp lực cao x

2.2.3.1 Tôm tit về công nghệ trộn sâu [9] xa

‘Coc xi măng - đất tạo ra bằng ba cách: +

a) Công nghệ đơn pha (Công nghệ S)

‘Vita phụt ra với vận tốc 100ms, vừa cắt đất

vừa trộn vữa với đất một cách dng thời, tạo ra một

sọc ximăng đất đồng đều với độ cứng cao và hạn chế Minh 23 Công nghệ S

đất trio ngược lên Cấu tạo đầu khoan gm một hoặc nhiều lỗ phun vữa Các lỗ

phun được bố trí ngang hàng hoặc lệch hàng, và có độ lệch góc đều nhau.

Công nghệ đơn pha ding cho các cọc đất có đường kính từ 0.5.0.8m

b) Công nghệ hai pha - (Công nghệ D) wư Diratio raveĐây là hệ thông phụt vita kết hợp vữa với không `” Lê lana

Khí Hn hợp vữa ximang được bơm ở áp suất cao, tốc độ ae

100m/s và được trợ giúp bởi một tia khí nén bao bọc 4

“quanh vai phun Vòng khí nén sẽ làm giảm ma sắt và cho

phép vữa xâm nhập sâu vào trong đất, do vay tạo ra cọc,

th

ximăng có đường kính lớn Tuy nhiên, đồng khí lại

làm giảm độ cứng của cột đất so với phương pháp phụt don Hinh 2.4 Công nghệ D tia và đất bj trio ngược nhiễu hon,

Cấu tạo đầu khoan gồm có một hoặc nhiều lỗ phun (bổ trí ngang hing hoặc

lệch hàng, có độ lệch góc đều nhau) để phun vừa và khí Khe phun khí nằm bao.

“quanh lỗ phun vữa

Công nghệ hai pha tạo ra các cọc có đường kính lớn hơn công nghệ một pha,

đạ tới L2-l 5 m

©) Công nghệ ba pha - (Công nghệ T) os _ Quá trình phụt có cả vữa, không khí và nước XỔ — „

cốt

Không giống phạt đơn pha và phụt hai pha, nước được

bơm dưới áp suit cao và kết hợp với dòng khí nền xung,

quanh vòi nước Điều 46 đuổi khí ra khôi cột ga có

‘Vita được bơm qua một voi riêng biệt nằm dưới vòi khí.

y khoảng trống cia khí, Phụt bapha là phương pháp thay thé đất hoàn toàn Đắt bi thay /fàng 2.5 Công nghệ Tthể sẽ trào ngược lên mặt đất và được thu gom, xử lý

Cấu tạo đầu hoan gồm một hoặc nhiều lỗ dip để phun nước và khí đồng

thời một hoặc nhiều lỗ đơn nằm thấp hơn dé phun vữa Nói chung mỗi cặp lỗ phun.

khínước và vữa đều nằm đối xửng nhau qua tâm trục của đầu khoan Các cặp lỗ

được bổ tri lệch góc đều nhau

Coe xi măng đất tạo ra bằng công nghệ này có thể đạt đường kính tới 3m

2.2.3.2 Quá trình thi công theo phương pháp wot [9]

~ Ông din cao ip nỗi bơm với mấy khoa:

~ Thiết bj điều khiển áp lực, lưu lượng, thé tích bơm, tốc độ xoay, tốc độ rit,chiều sâu khoan

Đường dẫn KPVCA

~ Đối với hệ đơn pha: Một đường ống chịu áp lực cao dẫn vữa đến đầu phun;

~ Đối với hệ hai phu: Hai đường ống tiên biệt dẫn hai dung dịch (kh và vữa,

hoặc nước va vữa) đến đầu phun;

với hệ ba pha, ba đường ống riêng din nước áp lực cao, khí nén và vita

đến đầu phun

Các ống nỗi chịu áp lực cao và đường cáp diễu khiển nổi máy bơm với máykhoan Cần khoan dai tử 1,5m đến 3m Lỗ khoan được nỗi với rãnh thu dé đưa bùn

chảy vào vị trí may hút bùn Tại đây hỗn hợp nước- đất- ximăng được bơm ra khỏi

hiện trường hoặc sử dụng lại.

Thiết bị trộn và bơm KPVCA cho hệ thing KPVCA khác nhau gồm:

- Đổi với hệ đơn phar thùng chứa ximing và các vật liệu khác, thiết bị trộn

khô, thùng khuấy, bom vữa cao áp:

- Đối với hệ hai pha (kh): giống như trên và có thêm một may nén kh;

- Vi hệ ba pha: như hệ ai pha và cổ thêm một máy bơm nước cao áp

b) Phương pháp khoan

Công tác khoan thực hiện bằng công nghệ khoan xoay và xbi nước bằng tia

thing đứng (phân biệt với co chế phut vữa: tia vữa đi ra theo phương nằm ngan),

sử dụng loại cần khoan và mũi khoan chuyên dung

©) Phương pháp phụt vita

Sau khi đưa mũ khoan đến cao độ thiết kể, quả mình phụt vữa bắt đầu, Via

được phạt qua lỗ phun nằm ở bên thành mũi khoan, áp suất và vận tốc cao của ta

vữa làm phá vỡ kết cầu của đất và tạo thin thể xi măng đất Nhiễu kết cấu và kích

thước hình học có thé đạt được bằng cách thay đội các chỉ iu phun,

CQuá tình nồi trên ạo thành cọc xi măng đất bằng cách xoay liên tục ở tốc độ cần thit và nhắc cần khoan lên dẫn.

Quá tình phat vữa được thực hig từ đưới lên rên, vừa phun vừa xoay và

hắc cin khoan lên Hn hợp đất-nước-xi măng thừa sẽ tro lên mặt đt theo khe hởbên thành hỗ khoan Dang trio ngược là một trong những ya tổ quan trọng phảnánh chất lượng của vật iệu xỉ mãng - đất tạ thành, nên cần được lấy mẫu theo một

quy tình nhất định để phân ích, thí nghiệm Ngo

theo dõi các thông số thiết kế khác như áp lực phụt vữa, lưu lượng vữa tiêu hao,

+a, quá trình phụt phải liên tục

4) Hin hợp vữa

Vi tắt cả các công nghệ S, D và T thì vữa đều có tác dụng phá hủy đất Sựhỗn loạn do tỉa vữa gây ra trong vùng ảnh hướng có tắc dụng trộn đều đất với dung

dịch phyt Trong khi chưa bắt đầu phụt thì phải rot dung dich giữ vách vào trong lỗ

khoan và bổ sung liên tụ,

- Giới han Atterberg

Các thông số cần xác định trong công tác khoan phụt là đường kính cọc đấtgia cổ, tốc độ thi công, tinh chất cơ lý của cột đất mới tạo ra, hiệu quả kinh tế, Mỗi

thông số ứng với một loại đắt ở một vị tí nhất định xác định được qua tính toán

Tuy nhiền, cần phi tiến bảnh các thứ nghiệm ti chỗ nhằm tim được các thông số

thích hợp Có thể tham khảo theo bảng 2.1

Bang 2.1 Các thông số khoan phụt áp lực cao

lên khoan phụt Tpha 2pha 3pha Thông số Đơn | Min | Max | Min | Max | Min [Max

Ap ta via MPa | 20 oof 30 | 3| 7 Tưu lượng vữa Tena | 40] 120] 70] 150] THỊ 150

Ấp suất tia khí MPa 06[ 12] 06] 12

Tốc độ rút cần sm)| 10 50 7| MỊ 3] 30

“Trình tự tính toán sơ bộ các thông số khoan phụt như sau:

1) Bước đã tiên là sơ bộ chọn cường độ cột đất sau xử lý Với thông số đãchọn, kết hợp với biểu đồ kinh nghiệm dé hiệu chỉnh lượng xi mang, sau đổ xác

định lượng xi măng trên một m* đắt phải xử lý Nếu là vữa khác chứ không phải là

vữa xi ming thì phải căn cứ vào kết quả thí nghiệm trong phòng;

2) Chon đường kính cột đắt sẽ tạo ra và tính ton lượng xi măng sẽ ding;

3) Chọn cấp phổi vita Cin chỗ ý đến các thông số cơ bản của vữa phải phù

hợp với bơm Trong trường hop hỗn hop chỉ là nước và xỉ măng, lệ này sẽ ảnh

hưởng đến khả năng bơm cũng như cường độ cột dat gia có Ti lệ N/X cảng cao thicảng dễ bơm nhưng cường độ đạt được lại thi

Khi chọn cấp phối vita cần quan tắm đến các yêu tổ: điều kiện tự nhiên của

phối hạt; khả năng thắm và hàm lượng nước:

- Trong ving đất cĩ tỉnh thắm lớn, nước trong vữa cổ thể thốt ra khỏi vũng

xử lý t lệ NIX cần chọn tăng lê

- Bit dính, độ thấm nước nhỏ thi chọn tỉ lệ NIX nhỏ để đạt cường độ cao:

- Với đắt cĩ độ thắm cao, mà yêu cầu vỀ cường độ khơng cao lắm, cĩ thể pha

thêm Bentonite vào vữa dé giảm mắt nước;

= Tílệ N thơng thường chọn từ 1 đến 15.

4) Từ (1), 2), (3) tính số lượng vữa cần bơm cho 1 cột đất cần tạo ra

5) Chọn dps t phun (thơng thường từ 40 đến 50 atm) Ly tưởng nhất là xác

inh bằng kinh nghiệm kết hợp với thí nghiệm hiện trường Thơng số này đồng thời

cũng là hàm số giữa năng lực của bơm áp lực cao và điều kiện thực tế của đất, ápsuất bơm vữa cảng cao, năng lực của tỉa phụt ra cảng lớn và kết quả là hiệu quả phádat cảng cao, áp suất càng cao đường kính cột dat càng lớn Đường kính cột đất cịnphụ thuộc vào thời gian bơm, tức là thời gian giữ cần khoan cổ định tai một chỗ để

bơm và lượng vữa bơm ra tai vịt đĩ;

6) Chọn kích thước và sử

lượng" để xác định vữa bơm;

phủ hợp với cần khoan từ biểu đỗ “áp suất ~ lưu

7) Từ (4) và (6) tinh tốn thời gian bơm vữa cho T mét cột đất cin to rủ;8) Chọn mức độ rút cin khoan lên (thường 3 đến 8cm /phút) và tinh tốn thời

sian cần thiết để bơm một lượng vữa cần thiết cho mỗi đoạn;

9) Chọn tốc độ quay của cần khoan khi rút lên ít nhất là 1 đến 2 vịng cho

mỗi đoạn:

Sir dụng các thống số tính tộn qua bước 9 nĩi trên, tiến hành một số thínghiệm hiện trường, it nhất phải làm tại bốn vị tí, mỗi vị tí lâm ba cột, mỗi vi tícần thay đổi giá trị cắp phối vữa, lưu lượng và bước thời gian;

cú

Sau khi thiết lập xong các thơng số cần thi "hành dio kiểm tra cột đất

để xem lại đường kính của nĩ, thí nghiệm kiểm tra cường độ, hệ số thắm Nếu cột

dắt nằm quá sâu, ĩ thể khoan lấy mẫu để thí nghiệm: