Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Ứng dụng giải pháp xử lý đất yếu dưới đáy hố đào để ổn định tường vây cho nhà cao tầng

Tp HCM, ngày thang năm 2014NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨHọ và tên học viên : KHONG HO TO TRAM Phái :NữNgày sinh : 07/08/1989 Nơi sinh: Bến Tre Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Nga

KHÔNG HO TO TRAM

_UNG DỤNG GIẢI PHAP XU LÝ DAT YEU DƯỚI

DAY HO DAO DE ON DINH TUONG VAY CHO NHA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA —DHQG -HCM

CHU TICH HOI DONG TRUONG KHOA

Tp HCM, ngày thang năm 2014

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨHọ và tên học viên : KHONG HO TO TRAM Phái :NữNgày sinh : 07/08/1989 Nơi sinh: Bến Tre

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Ngam MSHV : 130901031- TEN DE TÀI

UNG DỤNG GIẢI PHÁP XU LÝ DAT YEU DUOI DAY HO DAO DE ONĐỊNH TƯỜNG VAY CHO NHÀ CAO TANG

2- NHIEM VU LUẬN VANMớỡ dau

Chương 1: Tổng quan về giải pháp phụt vữa ap lực cao để xứ ly đất yếu dưới đáy hồ

đào

Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán phương pháp phụt vữa áp lực caoChương 3: Ứng dung tính toán chuyền vị tường vây va đấy trồi hỗ đào cho công trìnhKết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

3- NGÀY GIAO NHIỆM VU : cà.4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU : 5- HO VA TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DAN: PGS TS VÕ PHÁNNội dung và đề cương Luận văn Thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIEM BO MON KHOA QL CHUYEN NGÀNH(Ho tén va chit ky) QUAN LY CHUYEN NGANH (Ho tên va chữ ky)

PGS.TS VO PHAN TS LE BA VINH TS NGUYEN MINH TAM

Tôi xin chân thành cám ơn Quý Thay Cô trong bộ môn Địa cơ nền móng, QuýThay Cô đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu và sâu sắc trong hai học kỳ

vừa qua.

Tôi xin chân thành cám ơn Thầy PGS TS Võ Phan, người Thay đã tận tìnhhướng dan, giúp tôi đưa ra hướng nghiên cứu cụ thể, hồ trợ tài liệu, kiến thức quý

báu trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Một lần nữa tôi xin chân thành cám ơn các Thầy PGS TS Châu Ngọc An, TS LêBá Vinh, TS Bùi Trường Sơn, TS Nguyễn Minh Tâm, TS Lê Trọng Nghĩa, TS.Trần Tuấn Anh, TS Đỗ Thanh Hải day nhiệt quyết va lòng yêu nghẻ, đã tạo điềukiện tốt nhất cho tôi học tập và nghiên cứu, luôn tận tâm giảng dạy và cung cấp chotôi nhiều tư liệu cân thiết

Xin chân thành cám ơn các Thây, Cô, Anh Chị nhân viên Phòng Quản lý Khoahọc — Dao tạo sau đại học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trongsuốt quá trình học tập

Một lần nữa xin gửi đến Quý Thầy Cô và Gia đình lòng biết ơn sâu sắc

Chân thành cắm ơn

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng 12 năm 2014

Học viên thực hiện

Không Hồ Tố Trâm

TEN DE TÀIUng dụng giải pháp xử ly đất yếu dưới đáy hỗ dao dé on định tường vay chonhà cao tầng

TÓM TẮTTrong những năm gần đây, việc xây dựng công trình cao tang, có tang ham trênnền đất yếu là một vẫn đề cần được quan tâm, kéo theo việc sử dụng các giải phápkhác nhau để tạo ra hiệu quả tối ưu và kinh tế nhất Giải pháp phụt vữa áp lực cao làmột trong những giải pháp xử lý nền đất yếu mang lại hiệu quả kinh tế Giải phápnày đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới và đang được áp dụng tại Việt Nam

Đề tài nghiên cứu khả năng làm việc của lớp đất yếu sau khi xử lý bằng phụt vữaáp lực cao và những tính toán hợp lý dé có được chất lượng phut cao nhất

Đồng thời dựa trên phương pháp phan tử hữu hạn tính toán, kiểm tra, mô phỏnglớp đất sau khi khoan phụt Tính toán đây trồi đáy hỗ đào dựa trên cơ sở lý thuyết

của giải tích.

Công trình ở quận 7, TP.HCM với 33 tang cao và 3 tầng ham, độ sâu đảo lớnnhất -14m, giải pháp chăn giữ hố đào là tường vây có chiều dày 0.8m, dài 24m Dayhố đào năm trên lớp sét yếu

Kết quả phân tích cho thấy chuyển vị ngang của tường vây lớn nhất nằm ở khuvực gan đáy hồ đào (ở độ sâu -10m), độ lún mặt đất xung quanh hồ đào lớn (cáchthành tường vây khoảng 5m), đây trồi đáy hồ dao cũng là vẫn đề can tính toán trướckhi thi công thực tế Dựa trên những nghiên cứu trên thế giới, tác giả mô tả ứngdụng giải pháp phun vữa cao áp Jet Grouting giảm chuyên vị ngang hồ đảo trongđiều kiện địa chất yếu TP.HCM Đất trong khu vực đáy hỗ đào được thay thế mộtphan băng những coc Jet Grouting (JGPs) nhăm tăng sức kháng bi động Phươngpháp phân tích số được lựa chọn sử dụng đánh giá tính hiệu qua cua Jet Grouting, từđó tìm ra giải pháp mô phỏng dễ dàng và nhanh chóng, giảm bớt khối lượng tínhtoán Việc tính toán dé tìm ra hệ số an toàn chống đây trôi hồ đảo cũng đã cho thayhiệu quả của việc xử ly Jet Grouting dưới đáy hỗ đào Có hai phương pháp mô

phỏng được xét tới:+ Phương pháp RAS (The real allocation simulation) mô phỏng vật liệu riêng

biệt theo tính chất thật của đất nền và JGPs.+ Phương pháp EMS (Equivalent material simulation) mô phỏng qui đối vật liệu

tương đương, xem cọc JGPs và đất nền làm việc như một khối duy nhất.

Tuy theo đường kính cọc và khoảng cách giữa các coc ma chọn phương pháp

thích hop dé việc mô phỏng dé dang hơn

The subject researched capability of soft soil after treatment with Jet Groutingand reasonably calculated to obtain the highest quality Jet.

Also based on the finite element method calculates, test, simulate soil afterdrilling Jet Calculate the bottom of the pit bands based on the theory of calculus.

Buildings in District 7, Ho Chi Minh City with 33 floors and 3 basements, thelargest excavation depth 14 m, the solution is retaining to keep the excavationdiaphragm wall thickness of 0.8m, 24m long The bottom of the excavation islocated on the soft clay layer.

Results of the analysis showed that the horizontal displacement of the largestdiaphragm wall is near the bottom of the excavation (at a depth of -10m), surfacesettlement around the excavation is large (about 5m from the diaphragm), pushingrise the excavation are also issues to be calculates before the actual construction.Based on the review of the world, the author describes the application of JetGrouting solution which reduced horizontal displacement the excavation of weakgeological conditions in HCMC Soil in the bottom of the excavation area ispartially replaced by Jet Grouting piles (JGPs) to increase passive resistance.Methods of analysis have chosen to use to assess the effectiveness of Jet Grouting,thus generating simulation solutions easily and quickly, which reduce the amount ofcalculation The calculation finds out the factors of safety push-ups excavationwhich have shown the effectiveness of the treatment of Jet Grouting the bottom ofthe excavation There are two simulation methods are considered to:

+ RAS method (The real allocation simulation) simulation separate materials onthe characteristics of the real soil and JGPs.

+ EMS method (Equivalent material simulation) as JGPs piles and soil untreatedwork as a single block material.

Depending on the diameter and the distance between of the piles that wasselecting the appropriate method for the simulation easily.

Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, được thực hiêndưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Võ Phán Các nội dung nghiên cứu và kếtquả trong đề tải này là trung thực Những số liệu, trích dẫn phục vụ cho việc phântích, tính toán, nhận xét, đánh giá được tham khảo từ các nguồn khác được ghi chúdẫn và liệt kê chỉ tiết trong phan tai liệu tham khảo.

Nêu có bat ky sự gian lận nào, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hộiđông về kêt quả luận văn của mình.

TP.HCM, ngày tháng 12 năm 2104

Học viên thực hiện

Không H6 Tố Trâm

(m/s*)

N/AN/A

(mm)(m)(m)(m)(KN)(KN/m)(kN/m”

N/AN/A

N/A

N/AN/AN/AN/AN/A

N/A

kN/mỶkN/mỶ

kN/m?

ap suất tại dau phụt tính theo chiều cao cột nước có áptốc độ ban đầu từ đầu phụt

gia tốc trọng trường

hệ số ảnh hưởng bởi chất lượng vòi phụt

số lượng vòi phun trên dau phun.đường kính vòi phun

bán kính cọc

đường kính trung bình của cột xi măng bơm băng Jet

groutingkhoảng cach xói của tiaáp lực trong vòi phunáp lực thúy tinh tác dụng lên dau ra của vòi phuncường độ nén nở hông

khoảng cách giữa hai tim cọc theo hai phươngthông số của đất được cải thiện

thông số của đất không cải thiệnThông số đất tương đương cho khối dat hỗn hợp như là:

Hữu C,V

Thông số của đất được cải tạoThông số của đất không được cải tạoTỷ lệ của bề mặt dat được cải tạođộ bên cắt của đất được xử lýđộ bền cắt của dat không được xử lý

tỷ lệ cải thiện, có nghĩa là diện tích đất được xử lý chia

kN/mN/AkNmN/A

rad

radkNm

tải trọng trên mặt đấthệ số tính toán khả năng chịu lực giới hạn của đất

Moment chống trôihệ số áp lực đất chủ độngđộ sâu cách mặt đất của hàng chống cuối cùng

góc kẹp ngang giữa hàng chống dưới cùng với mặt đào

của hôgóc tam tròn của mặt trượt lây diém chong của hàngchống dưới cùng làm tâm

Moment gay trồitong lực neo giữ của coc ở lớp bơm phụt

Tên bảng Trang

Bảng 2.1 Thông số vận hành của thiết bị Jet Grouting s5 5 sssxsxssẻ 20Bang 2.2 Tổng hợp các thông số vận hành của hệ thong phun don 20Bảng 2.3 Hệ số ảnh hưởng của năng lượng phun vào đất (2xy) -5-5-5¿ 22Bảng 2.4 Mối quan hệ giữa đường kính cọc với các hệ thông thi công khác nhau và

các loại dat khác nhau - - <5 c1 21981100011 11v vớ 23

Bảng 2.5 Tổng hợp các nét chính của hai mô hình MC và HS [8] 26Bang 2.6 Tương quan giữa mô đun biến dạng E theo Nsp+ [§] -. - 27Bảng 2.7 Hệ số thâm k của một số loại đất theo Das, B.M [1ŠT: 28Bảng 2.8 Hệ số thâm điển hình của dat [16] -¿- 5 +s+E+EsEExezezeeeexeed 28Bang 2.9 Đặc điểm cọc Jet Grouting ở TP.HCM [8§] - 5 5 5 5s5s>x+x+s2 30Bảng 2.10.Một số mối quan hệ giữa giá trị Ey và Gy [8] - 5 5 s5s5sesss¿ 30Bang 3.1 Mô tả địa chất công trình - s33 #E#ESESEeExEkrkrkrkekekeed 42Bang 3.2 Bảng tom tat chỉ tiêu cơ lý của đất - - -c-ccccxststsrsrrkrkrkekexeed 44Bang 3.3 Thông số tường Vây + ct ST H1 111 11x x1 cưkg 45Bảng 3.4 Các thông số đặc trưng của thanh chống + << sex sx+xsx4 46Bang 3.5 Thông số đặc trưng sàn tầng hầm - - 5 +x+E+E+ESEExEkrkrkeveeeed 46Bảng 3.6 Các thông số của đất trong mô hình Mohr - Coulomb 48Bang 3.7 Các thông số của đất trong mô hình Hardening Soil - 49Bang 3.8 Ty lệ trộn vữa bơm gia cố thân CỌC -¿- - - c+e+EsEsEEvkrkrkeeeeeed 62Bang 3.9 Áp lực bơm vữa dự tính - <3 EEEESESESExEkrkrkrkrkekeed 62Bảng 3.10.Thiết bị chủ yếu dự kiến cho phương pháp gia cố đất nền xung quanh

Chân CỌC _ LLL cớ 62

Bảng 3.11.Quy đổi chiều dày COC s1 E115 1E 1xx eekg 65Bảng 3.12.Quy đổi vật liệu tương đương - c6 x3 #E#ESESEeEEkrkrkrkeeexeed 66Bang 3.13.Kiém tra 6n định đáy hố đào theo Terzaghi c.c.cccesesesesesesesesseeeeees 78Bang 3.14.Kiém tra 6n định đáy hố đào băng bơm phụt ¿5 5555x552 79

Hình 1.6 Phuong pháp phut vữa truyền thống và phương pháp phut vữa áp lực cao

¬— 4 II

Hình 1.7 Quy trình thi công xử lý đất nền băng công nghệ Jet Grouting 12

Hình 2.1 Sự ảnh hưởng của áp lực và dòng phụt [T] -<<<<<+<+2 16

Hinh 2.2 Anh hưởng của khoảng cách làm xói mon của voi phut va tốc độ áp lực

động trong không khí, nước, và trong nước với không khí phủ kín [H] 17

Hình 2.3 Quan hệ giữa tốc độ rút cần và loại đất [3] <5 ssssxsxsxexd 18Hình 2.4 Tốc độ xoay và chu kỳ lặp lại ảnh hưởng đường kính cọc [3] 19Hình 2.5 Một dòng chảy rối (+ St E1 1111815151111 ckckred 21Hình 2.6 Mối quan hệ giữa Ap và Veo cseessessesssecseessecsecseessecsecseessecsesstessecseestesneenees 22Hình 2.7 Mô hình tia áp lực trong đất của Chu, E.H (2005) [9] 23

Hình 2.8 Cường độ nén của coc Jet Grouting - c5 sSSSSSsirsssses 29

Hình 2.9 Mối quan hệ qụ-I;-im [27] «<< SE k+E£E£E£E+EeEeEeEEevererereexeed 32Hình 2.10 Hỗn hợp đất được cải thiện băng cọc Jet Grouting chịu tải trọng nén [28]

Hình 3.2 Mặt cắt địa Chat esceecsecssessssesssesnsesseesneecneecsseensecusecuecnecneecneenseenseetes 4IHình 3.3 Biểu đỗ Nepr và thí nghiệm cat cánh Su + 2 <5 sxsxsxsxsxd 43

Hình 3.4 Mô phỏng bài toán c1 011101311111 111 111 011111 11g 1 ng ngư 47Hình 3.5 Các bước tính toán trong DÏAXIS - 555 S233 1 333655555115 xxrrree 47

Hình 3.6 Các mốc quan trắc công trình trong quá trình thi công ham 54

Hình 3.7 Quan trắc thực tế chuyển vị ngang của tường vây tại điểm ứng với mốcquan trắc Pi-1 ứng với các giai đoạn đảO - 5s St gEgEeEerrxrees 55Hình 3.8 So sánh chuyển vị ngang của tường vây giữa quan trắc thực tế, mô hìnhMorh - Coulomb, mô hình Hardening Soil khi đào đất -2.5m - -5¿ 56Hình 3.9 So sánh chuyển vị ngang của tường vây giữa quan trắc thực tế, mô hìnhMorh - Coulomb, mô hình Hardening Soil khi đào đất -4.5m - -5¿ 57Hình 3.10 So sánh chuyển vị ngang của tường vây giữa quan trắc thực tế, mô hìnhMorh - Coulomb, mô hình Hardening Soil khi đào đất -m - 5-5-5 5¿ 58Hình 3.11.So sánh chuyển vị ngang của tường vây giữa quan trac thực tế, mô hìnhMorh - Coulomb, mô hình Hardening Soil khi đào đất -1m -5-5¿ 59Hình 3.12.So sánh chuyển vị ngang của tường vây giữa quan trắc thực tế, mô hìnhMorh - Coulomb, mô hình Hardening Soil khi đào đất -14m - -5- -5¿ 60Hình 3.13 Quy trình vận hành thi công Jet Grouting 5555555552 62Hình 3.14 Cọc JGPs làm việc bằng phương pháp vật liệu riêng biệt (PP RAS: thereal allocation sInulafIOTI) s5 2333326311111 1 1111111111111 51 1111k re re 63Hình 3.15.Cọc JGPs làm việc băng vật liệu tương đương (PP EMS: EquivalentMaterial SIMUIUTION) 8227072727 a 64

Hình 3.16 Quy đổi từ cọc tròn sang chữ nhật - - - + s+E+EsEeEExverereexexeed 64Hình 3.17.JPGs bồ trí hình vuông, - ¿<< kk#E#E#EeESEeEEEEkrkrerkeeeeeed 65Hình 3.18 Kết quả chuyền vị tường vây ở giai đoạn đào -14m (PP RAS) 68

Hình 3.19 Kết quả chuyển vị tường vây ở giai đoạn đào -14m (PP EMS) 69

Hình 3.20 Kết quả chuyển vị tường vây ở giai đoạn đào -14m (I,=5%) 71

Hình 3.21 Kết quả chuyển vị tường vây ở giai đoạn đảo -14m (I,=10%) 72

Hình 3.22 Kết quả chuyển vị tường vây ở giai đoạn đảo -14m (I,=15%) 73

Hình 3.23 Kết quả chuyển vị tường vây ở giai đoạn đảo -14m (I,=20%) 74

phurong phap 2 vnn.tỎỒỎ ¬a 75

Hình 3.25 Chuyến vị mặt đất quanh hố đào khi chưa xử lý va xử lý đáy hố bang

phurong phap EMS -4 a 76

Hình 3.26 Sơ đỗ tính ôn định đáy hỗ đào công trình - + << se sxsxsxsxsxd 77

8x“ 1{ Đặt vẫn PR 222.222 222cc nh HH nh hen rryu HF8 2 na 3Ã I3, Phuong pap ng@bien CH na - 24 Y nghĩa khoa học và tính thực HỄN uc cuc nh nhung na re rdk 2SH 086i 8n ố h (-(ddĂ 3CHƯƠNG 1.TÓNG QUAN VE GIẢI PHÁP PHUT VỮA AP LUC CAO DEXỬ LY NEN DAT YẾU DƯỚI DAY HO ĐÀ Ở cuc ca 66.sexeo 4

In co an an 4

"nã 2 1 DO nan nốẲố nên 41.1.2 Những yếu tổ ảnh hưởng đến chuyến vị ngang của hỗ đồO cv 41.1.2.1 Kích thước hỗ dao lu cu các ch ng ae 41.1.2.2 Tình trang DƯỚC n@ ain uc uc cuc nh n2 re 41.1.2.3 Bién nh 6 cố n6 d4 41.1.2.4 Tác động của sự thay đổi ứng suat nép uc cuc nha 51.1.2.5 Ứng suất ngang ban đầu trong đẤT uc con re 5

1.2 TONG QUAN VE CONG TÁC PHUT VỮA ÁP LUC CAO cuc cá nhá hà kh cày 51.3 LICH SU PHAT TRIEN CỦA PHƯƠNG PHAP PHUT VỮA VA UNG DUNG TREN THEz5 8 7

1.4 CÁC THONG SỐ CUA JET GROUTING cuc cuc cuc nh th H1 Hà ko Ll1.5 CÁC YÊU TO ANH HƯỚNG TỚI CHAT LƯỢNG JET GROUTING wees H1.6 THỊ CỘNG FET GROUTING cuc uc cuc nh nh Hà hà H1 Hà khe họ 12

2N: 1i 0i anh nan e 121.6.1.1 Thiết bị thi công Jet Grouting cuc nhan 2n va 121.6.1.2 Trình tự thị CÔNG COD ccc n nh n nh nà HH khe k 121.6.1.3 Trình tự thị công KHỔ uc cuc n nh n nh nàn ngàn vành 131.6.1.4 Phương pháp thị công Jet Grouting dang COC eee [31.6.1.5 Phương pháp thi công Jet Grouting dang tami cess [31.6.1.6 Phương pháp thị công KHẢO LH Tnhh nàn khen xu 131.7 CHẢI PHÁP XỬ LY DAT YÊU DƯỚI DAY HO BAO BE ÔN ĐỊNH TƯỜNG VAY CHO

NHÀ CAO TANG BANG PHƯƠNG PHÁP PHỤT VỮA ÁP LỰC nen [3

1.7.1 Une dụng của giải nhập JGPs dé khắc phục sự cố tại cao de Pacific =

1.7.2 Ủng dụng của giải pháp JGPs dé xử là đất yêu khi thi công công tình862.8 072 .008n8676 áŨDỮđ l4mắn an nh ae l4CHƯƠNG 2.CƠ SỞ LY THUYET TÍNH TOÁN PHƯƠNG PHÁP PHUTJ0 1ả000s9 0 6 Ẳđ 15

2.1 MỘT SỐ ĐẶC TINH CHUNG VE PHƯƠNG PHÁP PHỤT VUA ÁP LUC CAO , 15

2.2 ANH HƯỚNG CAC THONG SỐ ĐẦU VÀO CUA THIẾT BỊ JET GROUTING 152.2.1 Ảnh hướng của dp lực phụt [0] ccccccccccccccccscscccccescsvesvsvsvsesessesvecsevevevsesessen /52.2.2 Anh hướng của tắc độ dàng phut, lưu lượng phụ! [Ï.cccnee 162.2.2.1 Tôc độ dong phÚÍ ác cuc nh n1 nh ng tra 162.2.2.2 Lom brong dong vì (ỉịaadađaiŸẢẢ 162.2.3 Anh hướng của khí AEM [Ha nh nan rau J72.2.3.1 Ảnh hưởng của khí nén phú KÍN uc cán nh Hh HH rrờu 172.2.3.2 Tốc độ và khối 0308418: 8h .ố ố.ốẽốẽ 1822.4 Tốc độ Hang và hạ PP 182.2.5 TOC AG BOAY nắn iy226 SOMGANGD coocccccceccccccccecusesessesvsesessesvssvesereeusevessesvecsusevevsvevevansusevavevevseeseen 192.2.7 Kich thước và số lượng vôi BH nh HH H22 yu iyZLE TUE UOC? XE MAN an na 192.2.9 Aral beg AGC ng ẽẽẻ .<e 2i

2.3 DỰ DOAN CHẤT LƯỢƠNG SAN PHẨM SOHUCRE TL ch xà Hà 212.3.1 Đường kính cọc, khoảng GÁCH XÔI cu cách nn HH HH nh Hà Hs vn ng 2i2.3.1.1 Đường kính COC vu ccc ccccnncnn nhàn kh nan TT KH ke Ho 242.3.E.2 Khoang CACH 6n ccc h6 6 -(-.-(OL-L1 222.3.2 Sức chống cắt của đất nên sau khi được xử lý [8] Lee 23

2.4 LÝ THUYẾT MÔ PHONG DAT NÊN SAU KHI PHỤT VỮA JET GROUTING TRONGPHAN TU HOU HAN PLAXIS 0 ee<ea.- 24

2.4.1 Mô hình sử dung mô phóng trong phan tử hữu hƠN uc con iec 24DAD PRAM te HED 8 nang ố.ố ố.ằ.a 242.4.3 À4ô hình Morh-Coulomb cho tính toan PT HH sự dụng DÌaX 242.4.4 À4ô hình Hardening Soil cho tính toan PTHH sử dụng DÌ4XÍ4 252.4.5 Thông số đấu vào của AG HẾN ào cu ch nh na, 272.4.5.1 Thông sô mô dun E và hệ SỐ poison Voc re ae 272.4.5.2 Hệ số thẤm k cu 221211 reae 282.4.6 Thông số COC Jet GROUT uc nh na nh HH gu 292.4.7 Thiết kế cọc Jet Grouting theo phương pháp hon hop vật liệu tương

2.4.7.1 Thông sô của đất được XỬ lý cu chan na an a nga re 3Í

2.5 LY THUYẾT VE ON ĐỊNH CHONG TROT (BUNG) CUA HO ĐÀO [29] 33

2.5.1 Kiém tra Gn định chẳng trôi hồ dao theo phương pháp Terzaghi — Peck ¬ ee cee e eect eeecueeseaeecesaesceeeeecueessaeeeesaecceseseasecessseeeteeesiueeseseceisesctteeestieeeaas 342.5.2 Phương pháp tính chong tồi day khi động thời xét cổ CVE @ co 362.5.3 Công thức tinh 6n định chéng trôi thee quy trình hỗ đào của Thượng Haicde 372.5.4 Tĩnh 6n định chẳng trôi đáy bằng bơm ĐÌHE con nàn 382.6 NHAN XET nh e ddd(4(.ö-:Ở:Ở|œŒœŒ⁄-ỐỐƠ 39

CHƯƠNG 3, ỨNG DUNG TINH TOÁN CHUYỂN VỊ TƯỜNG VAY VÀ BAYTROT HO ĐÀO CHO CONG TRÌNH vả cuc cekeekrerkerresersssrresee 40

3.1 TONG QUAN VE CÔNG TRÌNH ooocccccccccccccccccccccrccsccerceseeseeseceseesecsuesureucanttseetenres AQSLE GIO HEU CHUTE nan a ẽẽăăẽ 403.1.2 Địa chất CÔng WTA cu nhu nh HH HH at yên 4iSAS Trine tee Hi CON an emH.d||(4445 a a 453.2 PHAN TÍCH QUA TRÌNH THỊ CÔNG HO DAO ooocccccccccccccccaccccccccuttueeventectecseceerencs 45

3.2.1 Phân tích quả trình thi công hồ dao bằng phần từ hữu han (Plaxis V8.5).¬ 453.2.1.1 Các thông số đầu VÀO cu cu uc nh 1n 2n errne 453.2.1.2 Mö hình làm việc của đất trong Plaxis cuc con nen rrne 463.2.2 Phân tích quá trình thi công hồ đào có quan trắc thực FẾ cv 333.2.3 So sánh chuyển vị ngang của tường vậy trong quả trình thi công hồ đàobang phan tit inbbu he ve QUAN IEC 000 ha 56

3.2.3.1 lo ãa di aaaaaiẢỶÝỶÝỶÝỶÝ 363.2.3.2 Khi đào đất TÂN 2 cá cuc ng 373.2.3.3 Khi đào đất LA 3 uc cu ch ae 58

3.3 PHAN TÍCH UNG DUNG JET GROUTING DE GIAM CHUYỂN VỊ NGANG CUA HO5A ; 6l

Sab TRICE BEET CONG an eaaỤŨ.Ả.ốẦ ố.ốố 61

33 1.1 Trình tự thi công cai tạo đất theo phương pháp Jet Grouting 61

3.3.0.2 ao vd Ran Ha 623.3.1.3 Thông số của coc GPs khi thi CÔN Loa ad eee 623.3.2 Má phỏng công trình Petroland trong phần tir hữu hqH co 653.3.2.1 Phương pháp m6 DhÓN su cuc chen HH tk hàn key 633.3.2.2 Mô phỏng coc JGPs làm việc như phương pháp vat liệu riêng biệt(PP RAS: the real allocation Simulation) Lá inch nh nhe nhào 64

3.3.2.3 Mô phòng coc JGPs làm việc như phương pháp vat liệu tương đương(PP EMS: Equivalent material SIMUUHOH} ch ty hyk 663.3.3 Kết quả chuyển vị tường vậy sau khi gia có đổi bằng phương pháp phut)28228/:3s 0N P.4 69

3.3.3.1 Kết qua chuyên vị tường vay sau khi gia có đất bằng phương phápphụt vữa ap lực cao theo phương pháp vật liệu riêng ĐIỆT 693.3.3.2 Kết qua chuyển vị tường vay sau khi gia cô đất bằng phương phápphụt vữa ap lực cao theo phương pháp vật liệu tương đƯƠơnG 703.3.3.3 Kết qua chuyên vi tường vay sau khi gia cô đất bằng phương phápphụt vữa ap lực Cao VỚI ty lệ 5% CL So) LH ng TT nen vn vàn akg 723.3.3.4 Kết quá chuyên vị tường vay sau khi gia cô đất bằng phương phápphụt vữa ap lực cao với ty lệ 1059 (1710) Ly uÀ 733.3.3.5 Kết qua chuyển vị tường vậy sau khi gia có đất bằng phương phápphut vữa ap lực cao VỚI tỷ lệ [96 (171 5 ch nh kê 743.3.3.6 Kết qua chuyển vị tường vay sau khi gia cô đất bằng phương phápphut vữa ap lực cao voi tỷ lệ 20% ( Í, 20 0) ch ng nh hệ 753.3.4 Kết quả độ lún xung quanh hồ À0 con HH gà 763.3.5 Kiểm tra ôn định chẳng trôi đáy hồ đỒO HH han uyg 73.3.5.1 Tính ôn định chống day trôi day hồ dao khi đồng thời xét cá c và 9783.3.5.2 Tính ôn định chống day trôi hỗ đào bang phương pháp bom phut 80

KET LUAN VA KLEN g c8 na 81

H €0 ccccecccscescevecsveesseseevesvevsvevsessesesveveavevanevereasevevsusesevsravnvavevennes R2Hướng nghiên cứu tiếp theo uc uc nh HH cung 83

` ~ xa

TẠI LÍ U THAM KHAO 84SRR Bu _ gu ¿ ELBERT s.099004090009 9008000000009 %0 8.09060095046809 9000000%900809800400409090900809000990990040906

1 Đặt van déCùng với sự phát triển nhanh chong của nên kinh tế, thị trường xây dung ở ViệtNam đã bùng nỗ với hàng loạt công trình nhà cao tang mọc lên nhanh chóng ở cácđô thị lớn, đặc biệt là thành phố Hồ Chí Minh.

Móng nhà cao tang là cau kiện chiếm phan lớn thời gian thi công cũng như kinhphí Đặc biệt đối với móng nhà cao tầng trên nền đất yếu

Van dé xây dựng công trình trên đất yếu là một dé tài được nhiều nước trên thé

giới quan tam va tiễn hành nghiên cứu có hệ thống, bởi day là một hiện tượng rat

thường gặp trong qua trình xây dựng, nếu không có các biện pháp xử lý thích hợpthường dé bị mat 6n định toàn khối dẫn đến ảnh hưởng chất lượng công trình

Ở nước ta, vẫn đề xử lý đất yếu vẫn còn là một công việc mới mẽ Cho đến nayvẫn chưa có một đánh giá mang tính toàn diện vẻ tình hình xây dựng và khai tháccông trình trên đất yếu, chưa có các đối chiếu giữa lý thuyết và thực tế thi công nhưđộ lún, độ 6n định, chuyển vị hay nghiên cứu về sự thay đối các chỉ tiêu cơ lýcủa lớp đất yếu sau khi được xử lý

Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị mất 6n định, sập như côngtrình cao tang, công trình giao thông, cảng do xây dựng trong đất yếu mà chưa cóbiện pháp xử lý đất yếu một cách hiệu quả và triệt dé Đây là một vẫn dé khó khăn,đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức và kinh nghiệm thi công thực tế dé giảiquyết, giảm được tối đa các sự cố không mong muốn

Do vậy, đê đánh giá mức độ ôn định và đảm bảo điêu kiện làm việc lâu dài củacông trình, việc xử lý dat yêu dưới công trình là vân đê can thiệt hiện nay.

Có nhiêu phương pháp xử lý đât yêu cho công trình cao tâng như cọc cát, cọcdat trộn xi măng, cọc vôi, phương pháp hạ mực nước ngâm Một trong những biện

pháp dé xử lý nền đất yếu dưới công trình cao tang là giải pháp xử lý băng phương

pháp phụt vữa xi măng áp lực cao.

2 Mục tiêu nghiên cứu

Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây khi công trìnhcao tầng có hỗ đào sâu trên tầng đất yếu

bê tông nền sau khi phụt.Phân tích hiện tượng day trồi đáy hỗ đào khi công trình cao tầng có hé dao sâutrên lớp đất yếu.

Phân tích, dự đoán lún xung quanh hồ đào trong quá trình thiết kế, nghiên cứu

3 Phương pháp nghiên cứu

Phân tích cơ sở lý thuyết, đánh giá về phương pháp phụt vữa áp lực cao để xửlý nền đất yếu dưới đáy hồ đảo

Phân tích mô phỏng bang phan mềm plaxis V8.5 dé kiểm tra ôn định.4 Y nghĩa khoa học và tính thực tiễn

Giải pháp phụt vữa áp lực cao giúp hạn chế chuyển vị tường vây trong quá trìnhthi công hồ đảo

Giải pháp phut vữa áp lực cao gia cường nên đất nhăm ngăn không cho nên bị

phá hoại trong trường hợp tải trọng tác dụng vượt quá giới hạn cho phép.

Giải pháp phut vữa áp lực cao làm tăng hệ số ôn định của hồ dao.Tránh hiện tưởng hóa lỏng của nên

> Tại Việt Nam, công nghệ phụt nói chung còn đang ton tại nhiều van dé

phụt ngày càng nhiều, sự lạc hậu của quy trình đã và sẽ còn gây khó khăn cho sựthống nhất chất lượng và kiểm tra, giám sát, đánh giá.

5 Pham vi nghiên cứu

Phạm vi dé tai chỉ nghiên cứu sự 6n định của tầng đất yếu sau khi dùng giảipháp phut vữa áp lực cao dé xử lý nền đất yếu dưới công trình cao tầng, chưa xét tớichất lượng bê tông, công nghệ sử dụng trong quá trình thi công

Thời gian nghiên cứu đê tài còn ngăn, kiên thức cũng như kinh nghiệm cònnhiêu hạn chê.

DE XU LÝ NEN DAT YEU DƯỚI BAY HO BAO1.1 Tổng quan về hồ đào

1.1.1 Đặc điểm hỗ đàoCác công trình hiện nay phân lớn tập trung trong các khu dân cư đông đúc, khanăng giao thông hạn chế, xây chen, nên việc thi công hồ dao sâu rất khó khăn Yêucầu tất yêu đặt ra là hố dao phải dam bảo tính ôn định, cũng như chuyến vị của hồđào phải được không chế trong giới hạn cho phép Bên cạnh đó, tình trạng mụcnước ngâm cao gây khó khăn trong quá trình thi công

Công trình ngâm và nên móng bị hư hỏng có thê chiêm tới hai phân ba sự côcác công trình xây dựng Việc thiét kê, thi công nên móng va sử dụng công trìnhngâm gây hư hong có nhiêu nguyên nhân Nguyên nhân có thé do sự thiêu hiệu biệt,

thiêu kinh nghiệm, thiêu nang lực, thiêu tính chuyên nghiệp của người kỹ su, chú

dau tư và nhà quản ly Sự sụp đồ của hệ thông chông đỡ của dat trong hỗ dao sâukhông nhat thiết là sự sụp do của hệ thông ket câu, những kiêu phá hoại khác baogôm sự biên dang quá mức của dat và hệ thông kết câu chồng đỡ của đất, đánh giamực nước ngâm không đây du, và độ bên của kêt câu chồng đỡ của dat dan dén kết

qua sụp đồ trong quá trinh thi công và sử dung.1.1.2 Những yeu to ảnh hướng đến chuyên vị ngang của ho đào

l.!2.1 Kích thước hệ daoDién tích mat băng và độ sâu của bd đào có ảnh hưởng rat lớn toi sự mở rộng vadich chuyên cua dat xung quanh và bên dưới hồ đào Du thành hồ đào có chan giữbình thường thi sự địch chuyên không thê tránh khói cua đât vào trong hỗ daokhoảng Ô - 25% độ sâu của hỗ dao trong dat sói yêu va khoảng 0 — 0.5% độ sâu củahồ đào trong dat sét cứng hoặc dat cát chat.

14.2.2 Tinh trang HUỐC ngam

Tác động cua nước ngâm đổi với độ lún của đất là rat da dang va xảy ra theo

từng giai đoạn khác nhau trong quá trinh thi công đào dat Dong thâm là nguyên

nhân làm giảm áp lực nước ngắm, lam ting ứng suât hữu hiệu và độ lún ngoài biên

hô dao.1.1.2.3 Biện pháp thi côngKhi xây dựng công trình cao tang trong điêu kiện d6 thi thì việc xây chen làđiều thường gặp va luôn phải đôi mat với hàng loạt khó khăn, phức tap Chúng ta1? = ;

phải tiên hiệu được những gi sẽ xảy ra, nên can phải thiết ke một hệ thông quan trac

khá đây đủ với kỳ vọng sẽ chủ động kiêm soát được mọi dién biên bat lợi chăng

những đôi với hỗ dao và còn đôi với các công trình lần cận.Í.1.2.4 Tác động cua sự thay doi ứng SUỐI nén

Sự thay doi ứng suât xây ra ở hai dang phân tử dat: phan tử ở cạnh hỗ đào vàphân tử ở đáy hỗ dao.

Sự giảm ung suât tông theo phương đứng và ngang xảy ra trong qua trình dao

dat dân dén sự thay doi ap lực dat chủ động trong nên và sự thay đôi cân bằng áp

tực nước 16 rong có tac động tới Diện dang của dat.1.4.2.5 Ủng suấi ngang ban đầu trong datTrong các vùng dat cao, ton tại những ứng suat theo phương ngang 6 trong datnhư trong dat sét qua cô kết, gia trị của hệ số áp lực đất lớn hơn ko, biên dang củadat xung quanh hộ dao tang, thậm chí xảy ra ngay trong hỗ dao nong.

1.2 Tông quan về công tác phụt vữa ap lực caoTừ đầu thé ký trước, công nghệ phụt đã được áp dụng trong xử ty nền móngcông trình Trong hơn nửa thé ky, chủ yếu chỉ có hai công nghệ phụt: phụt day mởvà phụt phân đoạn từ trên xuống hoặc từ dưới lên, tức phân đoạn thụ động tùy thuộcđịa tang Từ hơn ba thập niên trước, phụt phân đoạn chủ động tức phụt ông bọc (còngọi là hai nút mới đi vào hoàn thiện công nghệ Tuy nhiên, 20 năm gan đây đánhđấu sự ra đời phong phú của các công nghệ tiên tiên nhất như phụt dong (tia) quét,phụt siêu ap, phụt nén — rung thậm chí không những xử lý móng ma còn tạo chínhnhững cọc móng cho công trình, Khoan cọc nhôi gân đây thực chất cũng là mộtbiến thé của công tác phut

Có nhiều phương pháp gia cô cải tạo dat nên, phut vữa áp lực cao là một trongnhững biện pháp lính hoạt nhất Đây là công nghệ gia cố nền nhằm tang khả năngchịu tải nên đất yêu, tiêu tán lượng nước ngầm tồn tại trong đất sự sắp xếp lạikhung hat trở nên vững chắc mà công nghệ phụt vữa áp lực cao có thẻ dé dang taora Do đó, kỹ thuật phụt vữa áp lực cao trong gia cổ nên đòi hỏi chúng ta cần phảicó sự phôi hợp giữa các yếu t6 kỹ thuật, thiết kế và thi công Sự không chặt chénhững yếu tô cũng làm cho sản phâm tạo ra không đảm báo chất lượng

Đi đầu về công nghệ phụt là những nước phát triển, nơi có điều kiện thuận lợivề kinh tế và kỹ thuật công nghệ Tại những nước đó lại có những đòi hỏi cao về xửlý nền & móng cho các công trình siêu kích thước vả tải trọng, cùng những nguy cơcao của chất thải ngam cực độc về hóa học và phóng xạ cần được ngăn chặn

Tại Việt nam, công nghệ phụt day mo được áp dụng ở miễn Bac từ hơn 40 nam

nay, ban đâu chủ yéu dé xử lý các tô môi rồng trong thân đê Sau này, phut phân

một phân dé xử lý nên dat yếu Từ gân một thập niên cuối, công nghệ phụt ống bọcvà xử lý chống thấm băng tường hảo thăng đứng được công ty Bachy Soletance(Phán) thực hiện thánh công và chuyên giao công nghệ cho một số đơn vị chuyênngành, May năm gân đây là bắt dau các thử nghiệm và thực hiện thành công bướcdau công nghệ phụt dong quét, còn gọi là phut áp lực cao.

Công nghệ phụt trên thé giới thay đối và tiễn bộ theo gia tốc với những ứngdụng tổng hợp từ chế tạo máy, luyện kim đến điện tứ-số hóa Nhưng dù mức hiệnđại phụ thuộc điều kiện kinh té có cao đến đâu, vữa phut van là điều quan trong duynhất va cân đưa được chúng vào môi trường đất đá một cách hiệu qua

Công nghệ trộn xi măng với đất tại chỗ - đưới sâu tạo ra cọc XMĐ được gọi làcông nghệ trộn sầu (Deep Mixing - DM) Hiện nay phố biến hai công nghệ thi côngcọc XMD ia: Công nghệ trộn khô (Dry Mixing) và Công nghệ trên ưới (WetMixing).

Công nghệ trộn khô: Công nghệ nay sử dung cần khoan có gắn các cánh cấtđất, chún g cắt dat sau dé trộn đất với vita XM bơm theo truc khoan

Công nghệ trận rót: Phương pháp nay dựa vào nguyên lý cắt nham thạch băngđòng nước áp lực Khi thi công, trước hết dùng máy khoan để đưa ống bơm có vòiphun bang hợp kim vào tới độ sâu phải gia cô (nước + XM) với áp lực khoảng 20MPa từ voi bơm phun xả phá vỡ tầng dat Với lực xung kích của dong phun va lựcly tâm, trọng lực sẽ trộn lần dung dich vừa, rồi sẽ được sắp xếp lại theo một ti lệcó gui luật giữa dat và vữa theo khôi tượng hat Sau khi vita cứng lại sẽ thành cột ximăng đất,

jet Grouting là một kỹ thuậi gia cô nên băng cách sử dụng tia nước/ vữa/ khívới áp lực cao dé cắt đất — xi măng (soilcrete) có cường độ tốt hơn và hệ số thâmthập hơn (Choi 2005, Essler & Yoshida 2004, Kanthakos et al 1994) Trong hệthống các phương pháp gia có xử lý nén, Jet Grouting là phương pháp được sử dungkhá linh hoạt cho nhiều mục đích khác nhau như: gia cường móng các công trình,làm tường chông thâm, làm giảm và kiểm soát chuyển vị ở các hd dao hay trongquá trình thi công ham

Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi sự khắc khe về kỹ thuật trong thiết kế vàtrong thi công, nếu sai sot trong thiết kế hay sự cô trong thi công cũng sẽ dan đếnsản phẩm soilcrete không dat chất lượng,

Theo Essler & Yoshida 2004, Jet Grouting có nhiêu ưu điểm nồi bật đôi với dat

Hệ^

yên:

+ Kiêm soát mực nước ngầm

+ Hạn chế chuyền vị ngang trong quá trình thi công hé dao hay thi công ham+ Tránh hiện tưởng hóa lỏng của nên

+ Soilcrete được tạo ra từ Jet Grouting có cường độ khá cao trong đất cát vàđường kính cọc từ 0.8-1.3m nhưng kết quả trong lớp sét lần bụi và sét chưa đạt cácyêu cầu mong muốn

1.3 Lich sử phát triển của phương pháp phụt vữa và ứng dụng trên thế giới

Hình 1.1 Mô hình cột xi măng bằng công nghệ phut vữaCông nghệ phụt vữa áp lực cao được dé xuất khá sớm và được áp dụng ở Anhvào những năm 1950 Tuy nhiên, nó thực sự phát triển và ứng dụng pho biến đầutiên ở Nhật Bản Công nghệ này với mục đích dau tiên nhăm vào việc cải tạo nềnđất bão hòa nước, băng việc phụt vữa, băng cách làm xói mòn những vùng đất chưaxử lý hoặc xử lý một phan, sau đó đây chúng lên bề mặt và thay thế bằng một loạivật liệu trộn xi măng cho phan bị day ra Về sau, công nghệ phut vữa này phát triểnvà được ứng dụng đâu tiên trong việc xây dựng tường chắn nước

Dé ngăn dòng thấm, một bản tường được tạo ra bằng công nghệ phụt vữa áp lựccao dé lap day khoảng trong giữa hai hàng coc Bản tường này được tao ra bằng một

trong quá trình rút cân khoan lên.

sản phẩm đạt tiêu chuẩn có chiều dày khác nhau và đôi khi cường độ chịu lực nhỏ.Vào giữa năm 1970, công nghệ quay phut vữa áp lực cao đã xâm nhập vàoChâu Âu và được sử dụng rộng rãi từ khi đó Theo yêu cầu về mặt hình học, có baphương pháp chính khác nhau trong sử dụng công nghệ phụt vữa áp lực cao đã xuấthiện.

Phương pháp đơn giản nhất gọi là phương pháp phụt vữa đơn (single system S),đây là hình thức đơn giản nhất trong hai hình thức còn lại Vữa lỏng được phụt vàotrong đất tạo ra quá trình xói mòn vùng đất xung quanh vả tạo thành hỗn hợp vữavới dat được hình thành Dat được dao lên không thé dé dang vận chuyển lên trênmặt đất, kha năng trương nở cũng xuất hiện Khi khoan thấp hơn mực nước ngầm,khoảng cách xói mòn đất có thé xem xét rút ngăn bởi vì thiếu đi vùng không khí chephủ, là nhân tố làm gia tăng năng lượng cắt

Phương pháp thi công kép ký hiệu (D), phương pháp này có thêm sự xuất hiệnđồng thời của dòng khí nén xung quanh vùng ảnh hưởng phụt vữa làm tăng khảnăng ảnh hưởng xói mòn, đặc biệt bên dưới có mực nước ngâm Tuy nhiên, phươngpháp này vẫn ton tại khuyết điểm can được cân nhắc giữa ty lệ vữa có thé mat trong

nên.Phương pháp thứ ba (T), đây là phương pháp kết hop cả ba quá trình gồm vữaphụt vào kết hợp dòng khí nén và tia nước áp lực cao Hệ thống nay thường baogdm một vòi phut vữa khoảng nửa mét dưới một vòi phụt nước Trong khi hệ thôngđôi có thể đào được nhiều đất hơn dự kiến dựa vào khối lượng đất bị xói mòn,phương pháp này dat được xói mòn và phụt vữa độc lập, do đó có thé được tối ưuhóa dé thực hiện yêu câu Nói cách khác, đây là một phương pháp vượt trội hơn haiphương pháp trước.

Jet Grouting Methods

Air

Atr

Water

Cement- Spoil return Cement- Spoil return ~~ Spoil return

grout grout | Cement- |

i f grout † f

"

Vv ‹ VY

Simplex - Method Duplex - Method Triplex - Method

Hinh 1.3 Phuong phap phut vitaNgoài ra con có hệ thống phun đặc biệt (Super Jet Grouting) Với công nghệphun Super Jet Grouting, tia vữa và khí nén được phun đồng thời với vận tốc cao vàcó thể tạo ra cọc lên đến 3m — 5m Công nghệ Super Jet Grouting đặc biệt hiệu quacho việc xử lý đất nền với diện tích rộng và khối lượng lớn

Vào những năm 1980, dựa vào kinh nghiệm thi công cũng như tính thực tiễn

của việc sử dụng công nghệ phut vữa áp lực cao thì phạm vi sử dụng ngày càngrộng hơn.

Vào đầu những năm 1990, những phương pháp thi công mới hơn được pháttriển trong phụt vữa áp lực cao dé tạo ra những cột vữa có đường kính lớn hơn trongquá trình gia cố nền dựa trên mức giá thành và phương tiện thi công Đường kínhcột tạo ra đạt từ 5m đến 9m trong nên sét mềm băng phương pháp phụt vữa áp lực

cao Phương pháp này có thé thay đổi đến 20 lần thé tích đất gia cố so với phươngpháp truyền thống, bởi quá trình phát triển phương tiện máy móc tao ra dòng phutmạnh hơn dưới áp suất cao hơn.

Kết quả quá trình phụt vữa áp lực cao cho thay no phu thudc vao thiét bi phutva loai dat vung gia có Dé đưa ra được kết luận này, rat nhiều nghiên cứu thínghiệm với các thông số khác nhau đã được tiến hành và đo đạc; tuy nhiên nhữngđánh giá này vẫn chưa đưa ra được một con số hợp lý vì việc tiễn hành nghiên cứuvới đất rất phức tạp

Cuối năm 1980, một khái niệm mới được sử dụng cho việc cải tiến quy trìnhphụt vữa áp lực cao được gọi là hệ thống “phụt kép va chạm” Đây là phương phápcải tiễn nhằm hạn chế vùng ảnh hưởng do tia áp lực phụt ra để tạo ra những cột cóđường kính chính xác hon cho mọi loại dat nền gia có

So sánh giữa phương pháp truyền thống và phương pháp phụt Với cột đượcxây dựng băng phương pháp phụt vữa truyén thống thì đường kính cột phụ thuộc vàthay đổi theo đặt tính đất nền Trong khi đó, với những ưu điểm của phương phápphụt va chạm đôi giúp kiểm soát được chất lượng thiết kế, đồng thời phạm vi ápdụng trở nên rộng rãi hơn Vào đâu 1990, phương pháp này ngày càng phát triểnbao gôm cả phương pháp trộn sâu

Hơn nữa, nhằm mục đích nâng cao chất lượng phụt vữa hơn 4 lần trên cùngthiết bị phụt

.$

ó<=

-<

Ss2SSs

-<

—-Hình 1.6 Phương pháp phut vita truyền thong và phương pháp phụt vita dp lực

cao

1.4 Các thông số của Jet GroutingCác thông số can xác định trong công tác khoan phut là đường kính của cọc datgia có, tốc độ thi công, tính chat cơ lý của cọc đất mới tao ra, hiệu quả kinh tế Mỗithông số ứng với mỗi loại đất ở một vị trí nhất định Tuy nhiên can phải tiễn hànhcác thí nghiệm tại chỗ nhăm tìm được các thông số thích hợp

1.5 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng Jet GroutingÁp lực phun

Thể tích lưu lượng phun

Tốc độ rút cần, tốc độ xoay canLoại x1 mang, vữa

Ảnh hưởng dat tại hiện trường

1.6 Thi công Jet Grouting

1.6.1 Thiét bi thi cong1.6.1.1 Thiết bi thi công Jet GroutingMay khoan

Trạm trộn va bom vữaÔng dẫn cao áp nối bơm với máy khoanThiết bị điều khiến áp lực, lưu lượng, thé tích bơm, tốc độ xoay, tốc độ rút can,chiều sâu khoan

Đối với hệ đơn pha: một đường ống chịu áp lực cao dẫn đến vữa đâu phun.Đối với hệ hai pha: hai đường ống riêng biệt dẫn hai dung dịch (khí và vữa hoặcnước và vữa) đến đầu phun

Đối với hệ ba pha: ba đường ống riêng biệt dẫn nước áp lực cao, khí nén và vữađến đầu phun

16.12 Trình tự thi công tươiTrinh tự mà các phan tử Jet Grouting được thi công liên tiếp nhau

Trinh tự ma các phân tử Jet Grouting được thi công xen kẻ nhau, trong đó phan

tử nam xen giữa chi được thực hiện sau một thời gian chi định đề các phân từ thicông trước đó ninh kết hoặc dat được một cường độ thiết kê nao đó.

1.6.1.4 Phương pháp thi công Jet Grouting dang cocCác bước thí công thông thường gồm có:

+ Khoan tạo lễ tới độ sâu thiết kế+ Sau khi khoan tạo 16, đưa đâu khoan xuống day 16+ Phụt vữa đồng thời vừa xoay vừa rút cân khoan theo tốc độ xoay, tốc độ ritcan và lưu lượng bơm đã được định trước

1.6.1.5 Phương pháp thi công Jet Grouting dạng tam:Các bước thi công tương ty trên nhưng trong quá trình phụt vữa, can khoan ritlên ma không xoay Miội dạng khác là có xoay nhưng chỉ xoay một sóc nhỏ Cactâm được tạo ra năm trong mặt phẳng chứa trục của cần khoan hoặc hai tâm trở lênghép nhau thành tâm nằm trong mặt phẳng chứa trục của cân khoan,

1.6.1.6 Phương pháp thi công khácNêu điều kiện địa chat đòi hoi phải sử dung cá hai phương pháp cọc và tâm.Một trong các phương pháp hay dùng nhất là phương pháp phụt trước Trongphương pháp nay, mỗi phan tử Jet Grouting được tao ra qua các bước: dau tiên, mộtđoạn năm đưới miện g hỗ khoan được xử lý va dé nính kết đến một cường độ nàođó Sau đó khoan tao lỗ xuyên qua đoạn đã xứ lý tiếp đoan năm đưới nó và cứ nhưvậy cho đến khi dat độ sâu thiết kế

1.7.1 Ứng dụng của giải pháp IGPs để khắc phục sự cô tại cao Oe Pacifc —

TP.HCM:Sự cô công trình:

¢ “Tường tầng hâm có khuyết tật 20x80 cm ở độ sâu khoảng 21m Nước và dat

tran vào hỗ mong đã gây sập tòa nhà Viện phat triên bên vững Nam Bộ thuộc ViệnKhoa học Việt Nam.

® Cac môi nội của tầng hâm bi thâm nước.® Sự CÔ mat của lớp cái ram, cái trung với chiêu day 18m, xuất hiện ở độ sâu12m, cô hệ sô thầm cao.

e Nước ngắm thâm và chảy vào hô dao trong qua trình dao móng đã gay lún

dat nên xung quanh hỗ dao là nguyên nhân chủ yéu nên sự cô.khặc phục sự cô:

® Chủ đâu tư đã cho thị công cọc bơm phun Jet Grouting) đến độ sâu 25m ở

bên ngoài tường vay, nơi có môi nội 2 cọc Barrette.

® Chủ đâu tư đã thi công cho các cột gia CƯỜNG tại vi tri mdi nội giữa hai cocBarrette phía bên trong tang ham.

® Kết qua khoan cho thay các lớp dat dén độ sâu 25m đã được tron với xi mangvà có hệ sô thâm thập.

1.7.2 Ung dụng của giải pháp JGPs để xứ lý đất yếu khi thi công công trình

Sài Gòn Phương Đồng

Công trình có 2 tang hầm, cao 11 tang với điện tích đất xây dựng gần 650m”năm trên đường Phan Kế Bính — Quận 1

Tang dat yêu bên dưới được xứ lý băng giải pháp JGPs dé nâng cao cường độ

của đât nên.1.8 Nhận xét

JGPs là phương pháp xử ly dat yêu được ứng dụng nhiêu trên thé giới, Nhưng

đây van con là vận dé cần được nghiên cứu nhiêu trong điều kiện ở Việt Nam vì

nhiêu ly do khách quan khác nhau,Có nhiều phương pháp thi công phụt vữa áp lực cao khác nhau, tùy theo yêucâu thiết kế, điều kiện địa chat, máy móc thiết bị và chi phí đầu tư Phương phápcàng tiễn bộ cho kết qua chất lượng cọc Jet Grouting cảng cao Tuy nhiên chi phicũng tăng lên theo đó Vì vậy cân phải nghiên cứu, lựa chọn phương pháp thí côngphụt vữa áp lực cao nào dé cho ra kết quả tôi ưu về chất lượng cũng như chi phícông trinh.

CHUONG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TINH TOÁN PHƯƠNG PHÁP PHUT

VỮA ÁP LỰC CAO

2.1 Mật số đặc tính chung về phương pháp phụt vữa áp lực caoThiết kê về phương pháp phut vita ap lực cao chủ yêu là xác định ty lệ chịu tải,chiêu dai cọc và lựa chọn ty lệ xi mang Khi thiết ké cọc x1 mang dat chịn lực phải

làm cho sức chịu tai của cọc theo dat gan băng sức chịu tai của cọc theo vật liệu.Nhiêu chỉ sô ảnh hưởng dén hiệu suất và hiệu qua của quá trình phut vữa áp lực

cao nên cân phải cân nhắc và suy xét khi thiệt kê và thi công cọc băng phụt vữa áp

lực cao.Bộ trí mặt băng coc Xi măng đất chịu lực có thể căn cứ yeu cầu về lực chịu tảivà biến dang của nền móng đối với kiến trúc phan trên cũng như đặc điểm kết cấuphân trên, sử dụng các hình thức gia cổ như hình trụ, kiểu tường, hình vay quanhhoặc hình khôi, cọc có thé chỉ bế trí trong phạm vi mặt băng nền móng Chiêu daicọc phải căn cứ vào các yêu tô về biến dang của kết cầu bên trên

Tính toán biến dang của đất móng hỗn hợp cọc xi măng dat chịu lực bao gồmtổng biến dane co nên của cum cọc xi măng đất và co nén biển dang của lớp datchưa gia cô đưới mỗi coc

Thông số của Jet Grouting bao gầm hai phân chính là các thông số về thiết bị,vận hành và các thông số về sản phẩm soilcrete,

+ Các thông số về thiệt bi, vận hành bao gôm: áp lực vữa, Hữu lượng vữa, áp lựckhí, hưu lượng khi, tộc độ nâng cần, tốc độ xoay can, kích thước voi phụt, thành

N

phan vữa (tỉ lệ w:c, ham lượng xi mang)

+ Các thông s6 của san phẩm sau khi phụt vữa áp lực cao bao gồm: cường độ

nén nở hong của soilcrete, đường kính cọc, m6 dun dan hồi,2.2 Anh hướng các thông số dau vào của thiết bị Jet Grouting

2.2.1 Ánh hướng của áp lực phụt [1]Khi xói dat với xịt nước ap lực cao thi khoảng cách Dị xôi cơ ban được nâng lênkhi ap lực cua voi nude VƯỢT qua kha nang chịu được bién dang cua dat Với ap lựcthap dé xói mòn với cing một khoảng cách thì cần mội khoáng thời gian lâu hon áplực cao Tuy nhiên, với áp lực nước cao tiết kiệm thời gian cho hầu hét các ứngdụng thực tế, Điển hình, ap lực nước từ 30MPa đến GOMPa sẽ xói mon tốt nhật chocác loại dat như: cát, bùn, đất bôi tích và hơn 200MPa cho các loại đá

Đề hồ vữa có thé thấm nhanh vào phan lỗ rỗng, tức tầng cường đưa vữa vào dat,thì cần yêu cầu có áp lực phụt đáng ké Mặt khác điều này lại là nguyên nhân làmmột phan khói đất bị đời chuyên hoặc thay đối cầu trúc, do vậy áp lực phụt phải có

giới han tối đa thích hợp Theo kinh nghiệm thì áp lực này chiém khoảng 25% củaứng suất có hiệu tại độ sâu phụt Ngưỡng áp lực phụt sẽ ảnh hưởng đến câu trúc đấtcó thé xác định trước băng tính toán.

Ngoài ra, áp lực phụt còn phụ thuộc vào công suất máy bơm mà đơn vị thi côngcó được, số lượng vòi phụt và đường kính vòi phụt sử dụng

2.2.2 Ánh hưởng của tốc độ dòng phụt, lưu lượng phụt [1]2.2.2.1 Tốc độ dòng phut

Khi tăng áp lực nước trong voi phut, sẽ thiết lập được công thức theo định luậtbảo toàn năng lượng.

Nếu một vòi phụt 5mm của cùng một hiệu quả được sử dụng, trường hop dé đạtđược cột có đường kính tương tự, thì tốc độ dòng chảy phải được điều chỉnh tươngứng với bình phương đường kính vòi phụt.

2.2.3.1 Ảnh hưởng của khí nén phủ kinVòi phụt nước thì giống như bình chữa cháy hiệu quả giảm đáng kể khi ở trongnước Bởi vì phut vữa áp lực cao hầu như được xử lý đối với dat bên dưới mựcnước ngầm, chỉ xịt nước thì khả năng cải thiện dat nền không đáng kẻ

Distance from the nozzle (cm)

© 0.005

0.00!

Hình 2.2 Anh hưởng của khoảng cách lam xói mòn của vòi phut va tốc độ áplực động trong không khi, nước, và trong nước với không khí phủ kin [1]Về mặt này, khí nén bao phủ của vòi phụt chất lỏng là một kỹ thuật chính trongviệc loại bỏ nước dưới đất xung quanh vòi phụt, do đó tạo thành một điều kiện ápsuất khí

Biểu đồ này thể hiện rõ nguyên tắc răng một vòi phụt chất lỏng với áp suất40MPa thông qua một vòi phụt với đường kính 2mm, có thé dat được khoảng cáchlà 3m trong không khí, được giảm được xuống còn nửa mét trong nước, trong điều

kiện nén khí xung quanh vòi phụt nước đường kính được mở rộng từ 1,1m đến1,2m.

2.2.3.2 Tốc độ và khối lượng của khi nénNhư đã nêu, đơn thuần sự hiện diện của khí bao phủ không phải lúc nào cũngđưa đến sự thành công, nhưng nó cũng nên duy trì một tốc độ cao hơn một nửa vậntốc âm thanh để bảo đảm sự hình thành của điều kiện áp suất Ngoài ra, một vòiphụt khí có được vòng tròn, xung quanh các vòi phụt tốt nhất bao gồm một chiềudài thăng tối thiểu trước điểm xả khí

Chiêu rộng của vòng tron này khoảng 1mm dày như là tiêu chuẩn và nên cungcấp đủ luồng khí và không cho phép bat kỳ các hat ở ngoài như cát, sỏi chảy vào.Khí nén được tạo với áp suất thấp được đánh giá tại 0,7MPa có thể làm việc tới độsâu 20m; Tuy nhiên, một máy nén áp suất cao là cần thiết để chịu được áp lực nướcở độ sâu hơn.

Hình 2.3 Quan hệ giữa toc độ rút cân và loại đất [3]

Theo [2] dé nghị giá trị tốc độ nâng cần đối với phun don từ 15 — 100 cm/phit.Theo [3] tốc độ rút cần cho các loại đất khác nhau với chỉ số SPT (Hình 2.3)

Năng lượng của Jet Grouting tao ra trên mỗi đơn vị chiều dài thi công cọc (E)phụ thuộc bởi ba nhân tố: áp lực phun (P), lưu lượng phun (Q), và tốc độ nâng/ hacan (VỤ):

7 (2.5)2.2.5 Tốc độ xoay cần:

Tốc độ xoay cân đối với phun đôi từ 5-15 vòng/phút, phun đơn từ 4-8vong/phut [2].

2.2.6 Số lần lặp:[3] chỉ ra cần thiết phải xoay thanh can từ 4 đến 6 vòng để đủ trộn đất và vữa.Kết quả thí nghiệm số lần lặp lại tia xói, chỉ ra tần suất lặp lại lớn hơn 5 thì việctăng đường kính soilcrete không đáng kề (Hình 2.4)

40£ 35 Rs (Rotating speed:rpm

2.2.8 Tỉ lệ nước: xi măng (w:c)Dựa vào nghiên cứu và lý thuyết của [7] đã đưa ra tóm tắt những ảnh hưởng cácthông số thiết bi Jet Grouting tùy thuộc vao phương pháp phut (Bảng 2.1)

Bảng 2.1 Thông số vận hành của thiết bị Jet Grouting

System

Treatment parameter Symbol Unit Single fluid Double fluid Triple fluidLifting step As mm 40-50 40-80 40-I00Average lifting speed V, mm/s 4-10 I-8 0.5—5Rotational velocity 6) rpm 5—40 3-30 1-40Nozzle diameter d mm 2-8.0 2-8 2-8

Number of nozzles M - 1-2 1-2 |—2

Grout pressure P; MPa 30-55 20-40 2-10Air pressure Pp, MPa ~ 0.5-2.0 0.5—2.0

Water pressure P„ MPa - - 20-55

Grout flow rate Q, Lis 2-10 2-10 2.0-5Air flow rate Q Lís - 200-300 200-300

Water flow rate Q„ L/s " s 0.5-2.5W-C ratio by weight W/C — 0.60—1.25 0.60—1.25 0.40-I.0

Bên cạnh đó, [8] cũng đã tổng hợp thông số vận hành của hệ thống phun đơn(Bảng 2.2).

Bảng 2.2 Tổng hợp các thông số vận hành của hệ thong phun donThông số Bruce (1994) YBMCo., | Covil & Skinner (1994)

Áp lực (MPa) 30-55 20-40 20-40Lưu lượng,

(m°/phút) x10° 60-150 60-100

Dk vòi phun (mm) 1.8-3 2.8-3.2 1.2-3Số lượng vòi 2-6

Toc độ xoay can(vòng/phút) 10-30 6-20 20

Tốc độ nâng/ hạcân (m/phút)

Trong trường hợp muốn tạo soilcrete có cường độ cao, tỉ lệ nước: xi măng (w:c)thường dùng giá trị vào khoảng 0.5 — 1.5 Cho mục đích chống thấm can bồ sungBentonite (hơn 5% trọng lượng dat) [3]

0.125-0.33 0.08-0.25

Thực tế thử nghiệm hiện trường cho thấy, tỉ lệ w:c = 1:1 thường gây ra nghẹtvòi và lượng bùn dư trào lên rat hạn chế Theo [3], dé cho trong quá trình khoanphụt không xảy ra hiện tượng tắt nghẽn vòi phut thi ty lệ nước và xi măng hop lý là0.7.

2.2.9 Anh hưởng khácChat lượng của vật liệu, mặt trong cua voi phụt cũng như kích thước hình hoccủa nó cực kì quan trọng Hơn thé trong thực tế việc bảo quản phải được thực hiệnngay cả một vòi phut hoàn hảo trước khi sử dụng, vì nó có thé dé dang bị hư hỏngdo các tạp chất do trong dòng phụt hoặc các hạt bên ngoài trong đất.

Vì vậy các điều kiện của vòi phụt trước và sau mỗi lần phụt cần được kiểm trangay sau khi phụt xong Việc kiểm tra tối ưu là kỹ thuật kiểm tra sử dụng thựcnghiệm động kết hop với các phím nhạy áp lực với một phạm vi đã xác định trước

Đối với một vòi phụt khiếm khuyết phím nhạy áp lực sẽ phản ánh một điểmcùng một màu, không có sự xuyên thấu tại trung tâm

2.5 a) Turbulenet flow (Dòng chảy rối) 2.5 b) Focused (Dòng chảy tập trung)

Hình 2.5 Một dòng cháy rồiNgoài áp lực động và tốc độ của dòng phụt còn có các thông số khác ảnh hưởngđến năng lượng xói mòn của vòi phụt Bằng thực nghiệm các nhà nghiên cứu đã đưara công thức sau:

R=KP'Q°N `, (2.6)

2.3 Dự đoán chat lượng sản phẩm soilcrete2.3.1 Đường kính cọc, khoảng cách xói2.3.1.1 Đường kính coc

Theo [3], bán kính của cọc được xác định như sau:

Bảng 2.3 Hệ số ảnh hưởng của năng lượng phưn vào đất (A,,)

Energetic eflicendy Volumetric specific

Soil À; (m?/M)) energy lÍÀ; (MJ/m*)

From sandy gravel to silty sand 0.077-0.125 8-13

From sandy silt to clayey silt 0.077-0.025 I3-40

(low consistency)From sandy silt to clayey silt <0.025 >40

(high consistency)

Source: Modified from Flora, A.and S Lirer, Interventi di consolidamento dei terreni, tecnologie escelte di progetto Proceedings of the 24th National Conference of Geotechnical Engineering ‘Innovazionetecnologica nell’Ingegneria Geotecnica’, Napoli, Italy: pp 87-148 [in Italian], June 22-24, 201 1.

Volume of injected grout per unit length of columns V, (m3/m)

Hình 2.6 Môi quan hệ giữa 1, va VgDựa vào đó, [7| đã dua ra công thức don giản xác định đường kính trung bìnhcua cọc xi mang:

Dyean = 1.128, p.V, Ay (2.8)2.3.1.2 Khoang cach xoi

L Œ;=P)

wallZ Entrainment of

Jet penctration distance, |;

Hình 2.7 Mô hình tia áp lực trong đất của Chu, E.H (2005) [9].Bên cạnh đó, [7] cũng đưa ra mối quan hệ giữa đường kính cọc với các hệthống thi công khác nhau và các loại đất khác nhau

Bảng 2.4 Mỗi quan hệ giữa đường kính cọc với các hệ thong thi công khácnhau và các loại đất khác nhau

Mean diameter of columns (m)Treatment

system Moderately stiff clay Soft silt and clay Sitysand Sand and/or gravelSingle fluid NR* 0.4-0.8 0.6-I.0 0.6-1.2Double fluid 0.5-1.0 0.6-1.3 |.0-2.0 |.2-2.5Triple fluid 0.8-1.5 I.0-I.8 |.2-2.5 |.5-3.0

Source: AGI, Jet Grouting Guidelines: Associazione Geotecnica Italiana [in Italian], 69 pp., 2012.*NR, not recommended.

2.3.2 Sức chống cắt của dat nền sau khi được xử lý [8]Tuy thuộc vào lượng dùng xi măng, loại đất, thời gian ninh kết mà đất nên saukhi được xử lý băng công nghệ phụt vữa áp lực cao Jet Grouting (JGPs) sẽ có sựphát triển về cường độ khác nhau

Hiệp hội Jet Grouting của Nhật Bản đưa ra thông số lực dính tiêu chuẩn dùngtrong thiết kế cọc Jet Grouting là c=q,/2 và ø, =0

Hệ số Poisson: mặc dù có sự phân tân tương đối lớn trong các dữ liệu thínghiệm, hệ số Poisson của đất được cải tạo từ 0.25-0.45