Báo cáo nghiên cứu khoa học nghiên cứu ứng dụng chống lún công trình bằng công nghệ bơm vữa polymer

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH  BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỐNG LÚN CÔNG TRÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ BƠM VỮA POLYMER TRƢƠNG VĂN TÀI BIÊN HÒA, THÁNG 5/2012 TRƢỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH  BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỐNG LÚN CÔNG TRÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ BƠM VỮA POLYMER Thực hiện: Trƣơng Văn Tài BIÊN HÒA, THÁNG 5/2012 - 1 - MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn Mục lục 1 Danh mục các từ viết tắt 2 Danh mục hình ảnh 3 Danh mục bảng biểu 5 Chƣơng 1: MỞ ĐẦU 7 1.1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu 7 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu 10 1.3. Mục tiêu nghiên cứu 10 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 11 1.5. Phương pháp nghiên cứu 11 Chƣơng 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 12 2.1. Công trình bị lún, nghiêng và những giải pháp chống lún, nghiêng 12 2.1.1. Tình trạng nghiêng, lún của các công trình 12 2.1.2. Giải pháp chống lún, nghiêng công trình do nguyên nhân nền móng. 12 2.1.3. Nghiên cứu ứng dụng chống lún công trình bằng công nghệ bơm vữa Polymer 15 2.2. Phương pháp khảo sát 17 2.2.1. Phương pháp xuyên tiêu chuẩn (Standard Penetration Test - SPT) 17 2.2.2. Công tác khảo sát địa chất theo phương pháp mới 35 2.2.2.1. Thiết bị 35 2.2.2.2. Phương pháp thực hiện và kết quả 35 - 2 - 2.2.3. Tổng hợp kết quả của hai phương pháp thí nghiệm 40 2.2.4. Tính toán tải trọng của công trình hiện hữu 40 2.3. Phương pháp chống lún, nghiêng cho công trình 41 2.3.1. Các tính năng và tính chất của hỗn hợp vữa Polymer 41 2.3.1.1. Phuơng pháp bơm vữa Polymer nâng lên lấy lại cao độ ban đầu cho tấm bản sàn 42 2.3.1.2. Sửa chữa gia cố công trình bằng phuơng pháp bơm vữa Polymer 44 2.4. Ứng dụng phương pháp bơm vữa Polymer cho công trình cụ thể 50 2.4.1. Các bước của quá trình sử dụng phương pháp bơm vữa Polymer được nêu dưới đây 50 2.4.2. Những ưu điểm của phương pháp bơm vữa Polymer so với kỹ thuật lắp đặt tấm bêtông thông thường 51 2.4.3. Thực hiện bơm vữa Polymer 52 2.4.4. Giá thành 52 2.4.5. Kết quả sau khi xử lý vấn đề lún của đường bê tông bằng phương pháp bơm vữa Polymer 53 2.4.6. Thiết lập phương pháp kiểm tra và đo lường 53 Chƣơng 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 3.1. Kết luận 55 3.2. Kiến nghị 55 Danh mục tài liệu tham khảo 56 - 3 - DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT SPT – Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (Standard Penetration Test). - 4 - DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH ẢNH TRANG Hình 1.1. Các nguyên nhân gây hư hỏng công trình 8 Hình 1.2. Các công trình bị lún. 9 Hình 1.3. Nhà D3 đường Chu Văn An, quận BT, HCM bị lún nghiêng 25cm 9 Hình 1.4. Một căn nhà trên đường Lê Văn Khương, quận 12, TPHCM nghiêng 10 Hình 2.1. Chống lún bằng cọc PowerPile. 13 Hình 2.2. Chống lún bằng cọc thép. 13 Hình 2.3. Chống lún bằng các đoạn cọc bê tông tròn và được nối với nhau bằng dây cáp. 14 Hình 2.4. Bơm vữa Polymer để nâng các bản sàn bêtông 14 Hình 2.5. Biểu đồ kết quả lớp đất trước và sau khi gia cố được khảo sát bằng thiết bị mới 15 Hình 2.6. Tấm bêtông trước và sau khi xử lý nền đất phía dưới. 16 Hình 2.7. Gia cố phần đất phía dưới đường ray tàu hỏa 16 Hình 2.8. Gia cố tấm bêtông tại kho chứa hàng. 16 Hình 2.9. Gia cố phần đất phía dưới bản quá độ của mố cầu 17 Hình 2.10. Gia cố phần đất phía dưới tại các mố cầu. 17 Hình 2.11. Gia cố đường băng sân bay 17 Hình 2.12. Gia cố bãi chứa hàng tại các bến cảng 17 Hình 2.13. Thiết bị thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT tại hiện trường 19 Hình 2.14. Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT tại hiện trường 20 Hình 2.15. Thiết bị khảo sát địa chất theo phương pháp mới 35 Hình 2.16. Khảo sát địa chất theo phương pháp mới tại Khu Nhà Ở Cao Cấp Linh Trung tại Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, Tp. Hồ Chí Minh. 36 Hình 2.17. Một lỗ nhỏ 16mm được khoan xuyên qua tấm bê tông. 43 - 5 - Hình 2.18. Nhiều thành phần, cấu trúc vữa được bơm. Nó mở rộng ngay lập tức, lấp đầy các khoảng trống và nén chặt đất nền. 43 Hình 2.19. Tiếo tục bơm vữa cho tấm bản nâng lên và được kiểm soát cao độ bằng tia laser. 43 Hình 2.20. Sau 30 phút xử lý thì diện tích xử lý có thể hoạt động lại bình thường 44 Hình 2.21. Hình ảnh trước và sau khi gia cố xử lý móng bằng phương pháp bơm vữa Polymer. 44 Hình 2.22. Chống lún tại sân bay tân Sơn Nhất 45 Hình 2.23. Gia cố xử lý đường bêtông ximăng bằng phương pháp bơm vữa Polymer. 46 Hình 2.24. Gia cố xử lý bản quá độ tại các mố cầu bằng phương pháp bơm vữa Polymer 46 Hình 2.25. Quá trình gia cố xử lý bản quá độ tại các mố cầu 47 Hình 2.26. Khu vực đường ray hoạt động của cần cẩu đã được sửa chữa 48 Hình 2.27. Độ dốc thoát nước đã được khắc phục 48 Hình 2.28. Tấm bê tông ở khu vực bến cảng bị lún 50mm 49 Hình 2.29. Quá trình bơm vữa Polymer được kiểm tra theo dõi bằng máy đo Lazer 49 Hình 2.30. Khu vực xử lý đã hoạt động lại bình thường sau 30 phút 49 Hình 2.31. Các loại hư hỏng được sửa chữa bằng phương pháp bơm vữa Polymer. 50 Hình 2.32. Tấm bản đườngbêtông bị lún lệch 51 Hình 2.33. Sơ đồ mặt bằng của đường bê tông xi măng bị hư hỏng 52 Hình 2.34. Khu vực xử lý đã hoạt động lại bình thường sau 30 phút 53 Hình 2.35. Kết quả khảo sát lớp đất trước và sau khi bơm vữa Polymer 54 - 6 - DANH MỤC BẢNG BIỂU BẢNG TRANG Bảng 1: Tiêu chí mô tả trạng thái của đất thông qua chỉ số SPT 19 Bảng 2: Vị trí, cao độ hố khoan 20 Bảng 3: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất 32 Bảng 4: Tiêu chí mô tả trạng thái của đất rời thông qua chỉ số N của phương pháo khảo sát địa chất mới tương đồng với chỉ số N của thí nghiệm SPT. 40 Bảng 5: Tiêu chí mô tả trạng thái của đất dính thông qua chỉ số N của phương pháo khảo sát địa chất mới tương đồng với chỉ số N của thí nghiệm SPT. 40 Bảng 6: Cao độ cho 12 vị trí trên các tấm bêtông ximăng 53 - 7 - CHƢƠNG 1 - MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của các đô thị, đặc biệt là ở các thành phố lớn, việc đầu tư xây dựng các công trình dân dụng phát triển khá nhanh. Tuy nhiên, nhiều sự cố đã xảy ra do nhà bị lún, lún lệch dẫn đến công trình bị nghiêng hoặc sập đổ làm ảnh hưởng lớn đến an toàn công trình và các công trình lân cận, gây thiệt hại về tài sản và gây bức xúc trong xã hội. Các công trình này bao gồm cả công trình xây mới, hiện hữu và cải tạo. Nguyên nhân gây lún nứt công trình.  Lún nứt có thể do hiện tượng lún không đều của nền móng hoặc do tính toán sai kết cấu chịu lực của của các cấu kiện chịu lực của công trình hoặc do thi công không đúng thiết kế…  Đối với các công trình sử dụng kết cấu móng nông (móng băng, móng bè).  Hầu hết các công trình khi xây dựng có khảo sát địa chất; thiết kế kết cấu móng theo tính toán tải trọng nhà và kết quả khảo sát địa chất và thi công theo đúng thiết kế thì nhà sẽ chỉ lún đều vài cm, không ảnh hưởng đến tính ổn định (không xảy ra hiện tượng nứt).  Hiện tượng lún mặt đất do tải trọng của các công trình khi xây dựng trên nền địa chất yếu, làm mất cân bằng áp lực giữa lớp chứa nước và các lớp cách nước sẽ khiến đất từ từ nén lớp chứa nước và các lớp thấm nước yếu tạo ra biến dạng bề mặt đất còn gọi là lún đất. Dấu hiệu nhận biết là giếng khoan ống chống bị trồi khỏi mặt đất, sụt nền, công trình dân dụng bị nứt tường hoặc tình trạng ngập do triều ở các tuyến đường ngày càng tăng theo thời gian.  Bên cạnh đó, do quá trình đô thị hóa, mặt đất bị thảm bê tông, kênh rạch bị san lấp khiến nguồn nước bổ sung cho các túi nước ngầm sụt - 8 - giảm, trong khi nhu cầu khai thác nước ngầm lại tăng mạnh, gây hiện tượng lún.  Như vậy sẽ có 4 nguyên nhân chính dẫn đến việc lún, nghiêng:  Không khảo sát địa chất nền đất xây dựng.  Có khảo sát địa chất, tính toán thiết kế kết cấu sai như không tính đủ tải trọng của công trình (tải trọng tĩnh và tải trọng động), tính sai kết cấu móng…  Có khảo sát địa chất đúng, thiết kế kết cấu đúng theo tiêu chuẩn, nhưng thi công không đúng so với thiết kế, dẫn đến hiện tượng lún, nứt.  Khai thác nước ngầm tăng mạnh. Ngoài ra, còn một số nguyên nhân khác cũng dẫn đến việc nứt, lún như sử dụng không đúng mục đích tính toán (dự kiến làm nhà ở nhưng lại dùng làm sàn [...]... cơng trình Việc ứng dụng cơng nghệ chống lún của các nước tiên tiến như: Anh, Úc, Mỹ … vào điều kiện thực tế tại Việt Nam vẫn còn nhiều hạn chế do  Thiết bị máy móc tại VN khơng có  Các nghiên cứu về vật liệu chống lún chưa có nhiều… 1.3 Mục tiêu nghiên cứu Đưa ra giải pháp ứng dụng chống lún cơng trình bằng phương pháp bơm vữa Polymer đã và đang được áp dụng tại các nước trên thế giới Sử dụng dụng... Với các phương pháp chống lún như: Ép cọc thép, Ép các đoạn cọc bê tơng tròn và được nối với nhau bằng dây cáp, cọc Micrropile, bơm vữa Polymer thì đòi hỏi phải tính tốn cụ thể cho phù hợp với điều kiện địa chất của từng vùng miền tại Việt Nam 2.1.3 Nghiên cứu ứng dụng chống lún cơng trình bằng cơng nghệ bơm vữa Polymer Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài thì chỉ nghiên cứu sử dụng dụng cụ khảo sát địa... cơng trình hiện hữu, sau đó tính tốn khối lượng vữa Polymer cần phải bơm Song song với việc bơm vữa thì phải bố trí các thiết bị đo để kiểm sốt áp lực của vữa tạo ra khi bơm - 12 - CHƢƠNG 2 - NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Cơng trình bị lún, nghiêng và những giải pháp chống lún, nghiêng 2.1.1 Tình trạng nghiêng, lún của các cơng trình Lún là cơng trình bị chuyển vị thẳng ứng hay bị chuyển vị thẳng ứng khơng... Lan… họ khơng sử dụng các phương pháp này mà họ sử dụng một số phương pháp mới như: Ép cọc thép, Ép các đoạn cọc bê tơng tròn và được nối với nhau bằng dây cáp, cọc MicrroPile, cọc PowerPile, bơm vữa Polymer Hình 2.1 Chống lún bằng cọc PowerPile Hình 2.2 Chống lún bằng cọc thép - 14 - Hình 2.3 Chống lún bằng các đoạn cọc bê tơng tròn và được nối với nhau bằng dây cáp Hình 2.4 Bơm vữa Polymer để nâng... mới và ứng dụng chống lún cho cơng trình bằng phương pháp bơm vữa Polymer Phương pháp bơm vữa Polymer dựa vào sức giãn nở của vật tư Polymer khi được bơm vào lòng đất Áp lực đặt lên đất nền có thể lên đến hơn 10Mpa – 17Mpa Áp lực này gia cố nền đất cục bộ tại vị trí được bơm sâu để làm đất cố kết, tăng khả năng chịu tải Khi nền đất chịu được tải trọng của cấu trúc bên trên, khối lượng vữa Polymer bơm. .. vào cơng trình cũng có thể gây nứt, lún cơng trình Hình 1.2 Các cơng trình bị lún Hình 1.3 Nhà D3 đường Chu Văn An, quận BT, HCM bị lún nghiêng 25cm - 10 - Hình 1.4 Một căn nhà trên đường Lê Văn Khương, quận 12, TPHCM nghiêng 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu Hiện nay trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng vẫn đang sử dụng rất nhiều phương pháp chống lún tùy thuộc vào quy mơ cơng trình và... sát bằng thiết bị mới - 16 - Phương pháp bơm vữa Polymer thường được ứng dụng trong cơng tác gia cố và nâng móng, nâng bằng lại đường nhựa, đường bê tơng xa lộ, đường cất và hạ cánh máy bay, đường s t , đầu cầu, bến cảng đường thủy và bến cảng đường hàng khơng, nhà kho, nhà xưởng Phương pháp bơm vữa Polymer cũng còn được dùng để trám bít những khoảng rỗng bên dưới sàn do đất lún, sụt và tạo lớp chống. .. cơng trình bị chuyển vị thẳng ứng hay bị chuyển vị thẳng ứng khơng đều (lún lệch) đưa đến chuyển vị ngang gây nghiêng Tất cả các cơng trình xây dựng đều bị lún, miễn trong giới hạn cho phép (cơng trình dân dụng ít hơn 8cm), khơng gây ảnh hưởng xấu đến sử dụng và cơng trình lân cận thì chấp nhận được Sự cố cơng trình có ngun nhân lún xảy ra thường xun ở một số thành phố lớn như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh... số liệu thống kê tại các địa phương có các nghiên cứu, tổng kết đầy đủ và hệ thống nhất về sự cố nền móng, từ trước tới nay cho thấy:  Hàng trăm nhà ở với quy mơ từ 2 đến 6 tầng có tổng độ lún vượt q cho phép từ 2-5 lần, tương đương độ lún từ 15-40 cm [2]  Các cơng trình bị nghiêng lún đều sử dụng móng nơng đặt trên nền thiên nhiên hoặc trên nền đất gia cố bằng cọc tre, đệm cát, cọc cát với độ sâu... chung cư bị hư hỏng nghiêm trọng do lún, cần thiết đầu tư sửa chữa Một số nhà đã phải dỡ bỏ sau khi đã gia cường vì hiệu quả gia cường khơng theo ý muốn Một số nhà dỡ bỏ để xây mới cơng trình với quy mơ lớn hơn 2.1.2 Giải pháp chống lún, nghiêng cơng trình do ngun nhân nền móng Hiện tại có rất nhiều phương pháp chống lún như: Ép cọc bêtơng, đóng cọc cừ tràm, sử dụng kích thủy lực để nâng móng và gia . TRƢỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH  BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỐNG LÚN CÔNG TRÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ BƠM VỮA POLYMER. TRƢỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH  BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỐNG LÚN CÔNG TRÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ BƠM VỮA POLYMER. 2.1.3. Nghiên cứu ứng dụng chống lún công trình bằng công nghệ bơm vữa Polymer Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài thì chỉ nghiên cứu sử dụng dụng cụ khảo sát địa chất theo phương pháp mới và ứng