nghiên cứu giải pháp hợp lý trong quản lý tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ jet - grouting

LỜI CẢM ƠN Luận văn “Nghiên cứu giải pháp hợp lý trong quản lý tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet - grouting” được hoàn thành tại trường Đại học Thủy Lợi. Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS.Lê Văn Hùng và TS.Phan Trường Giang đã tận tình hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn các giảng viên Khoa công trình – trường đại học Thủy Lợi, các đồng nghiệp trong và ngoài ngành đã cung cấp các tài liệu phục vụ cho luận văn này. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo, các đồng nghiệp tại Trung tâm công trình Hồ Đập – Viện Thủy Công – Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, những người thân trong gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã khích lệ, ủng hộ, động viên về mọi mặt cho tác giả hoàn thành luận văn này. Do hạn chế về mặt thời gian, kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn, chắc chắn khó tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được những nhận xét và đóng góp của các nhà chuyên môn. Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Tác giả Vũ Thị Kim Liên BẢN CAM ĐOAN Tôi là Vũ Thị Kim Liên, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào. Tác giả Vũ Thị Kim Liên MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của Đề tài 1 2. Mục đích của đề tài 1 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2 4. Kết quả dự kiến đạt được 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CỌC XI MĂNG ĐẤT 3 1.1. Đặt vấn đề 3 1.1.1. Khái niệm 3 Ưu điểm của Cọc xi măng đất: 3 1.1.2. Phương pháp thi công cọc xi măng đất 4 1.2. Công nghệ Jet – grouting 7 1.2.1. Công nghệ thi công cọc xi măng đất Jet - Grouting 7 1.2.2. Nguyên lý tạo ra cọc xi măng đất 8 1.2.3. Quá trình thi công 10 1.3. Ứng dụng của cọc xi măng đất 12 1.3.1. Ứng dụng của cọc xi măng đất cho giải pháp công trình 12 1.3.2. Ứng dụng cọc xi măng đất trên Thế giới 15 1.3.3. Ứng dụng cọc xi măng đất tại Việt Nam 18 1.3.4. Ứng dụng của cọc xi măng đất cho các công trình thủy lợi 20 CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH TỔ CHỨC THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT THEO CÔNG NGHỆ JET - GROUTING 27 2.1. Các tiêu chuẩn, quy phạm về thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting 27 2.1.1. Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 9403:2012 “Gia cố nền đất yếu - trụ xi măng đất” 27 2.1.2. Tiêu chuẩn TCCS 05:2010/VKHTLVN 28 2.1.3. Tiêu chuẩn châu Âu EN 12716:2001 29 2.2. Định mức áp dụng trong thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet - grouting 30 2.2.1. Nội dung của định mức 30 2.2.2. Hướng dẫn áp dụng 31 2.3. Ứng dụng thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting cho các công trình thủy lợi 33 2.3.1. Ứng dụng cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting xử lý chống thấm cho các công trình thủy lợi 33 2.3.2. Ứng dụng cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting xử lý nền đất yếu cho các công trình thủy lợi 41 2.4. Nghiên cứu giải pháp hợp lý trong quản lý tổ chức thi công cọc Xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting (khoan phụt cao áp) 49 2.4.1. Quản lý kỹ thuật trong tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting 51 2.4.2. Quản lý chất lượng trong quá trình thi công cọc xi măng đất bằng công nghệ Jet – Grouting 55 2.4.3. Quản lý nghiệm thu cọc xi măng đất 61 2.4.4. Quản lý hồ sơ thi công 63 2.4.5. Quản lý sau khi thi công 64 CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HỢP LÝ TRONG QUẢN LÝ TỔ CHỨC THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT THEO CÔNG NGHỆ JET-GROUTING CHO NỀN ĐẬP HỒ CHỨA NƯỚC KHE NGANG – TỈNH THỪA THIÊN HUẾ 66 3.1. Giới thiệu tóm tắt về công trình 66 3.2. Địa chất nền đập chính 67 3.2.1. Các lớp đất tầng phủ và đá gốc phong hóa hoàn toàn: 67 3.2.2. Đá gốc: 68 3.3. Ứng dụng kết quả nghiên cứu giải pháp hợp lý trong quá trình quản lý tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ jet – grouting 69 3.3.1. Quản lý kỹ thuật 69 3.3.2. Quản lý chất lượng trong quá trình thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – grouting xử lý nền đập Khe Ngang 77 3.3.3. Quản lý kiểm tra chất lượng và nghiệm thu cọc xi măng đất 83 3.3.4. Quản lý hồ sơ thi công 86 3.3.5. Quản lý sau khi thi công 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87 1. Các kết luận chung 87 2. Những mặt hạn chế 87 3. Các kiến nghị 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Thi công cọc xi măng đất theo phương pháp trộn khô (Dry jet mixing) 4 Hình 1.2 Sơ đồ thi công trộn khô 5 Hình 1.3 Sơ đồ dây chuyền thiết bị khoan phụt cao áp 6 Hình 1.4 Sơ đồ thi công trộn ướt 6 Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ Jet - grouting 7 Hình 1.6 Công nghệ S 8 Hình 1.7 Công nghệ D 9 Hình 1.8 Công nghệ T 10 Hình 1.9 Một số sơ đồ ứng dụng của cọc xi măng đất 12 Hình 1.10 Gia cố nền móng 13 Hình 1.11 Gia cố thành hố đào 13 Hình 1.12 Hàng cọc chống thấm 13 Hình 1.13 Ổn định tường chắn 14 Hình 1.14 Gia cố đường hầm 14 Hình 1.15 Thi công cọc xi măng đất tại Nhật Bản 15 Hình 1.16 Một số hình ảnh thi công cọc xi măng đất ở Đức 17 Hình 1.17 Chống thấm cho cống dưới đê 20 Hình 1.18 Chống thấm cho đập đất 21 Hình 1.19 Xử lý nền cho đê điều 22 Hình 1.20 Xử lý nền đập, kè sông, kè biển 23 Hình 1.21 Xử lý nền cống 24 Hình 2.1 Chống thấm cho cống dưới đê bằng công nghệ Jet - Grouting 35 Hình 2.2 Tường lõi bằng cọc ximăng - đất áp dụng cho các đập cũ bị thấm 35 Hình 2.3 Tường ngầm bằng cọc xi măng đất cắt qua lớp xen kẹp 36 Hình 2.4 Thứ tự thi công cọc xi măng đất (1 hàng) 37 Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thi công cọc xi măng đất (2 hàng) 37 Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thi công cọc xi măng đất (2 hàng) 38 Hình 2.7 Mô tả tường xi măng đất cắt qua tầng cuội sỏi thấm nước để chống thấm qua đáy cống D10 39 Hình 2.8 Công trình bị lún sụt nghiêm trọng 40 Hình 2.9 - 1: bố trí dạng dải; 2: bố trí theo nhóm; 3: bố trí theo lưới tam giác (hoa thị); 4: bố trí theo lưới ô vuông 45 Hình 2.10 Bố trí cọc trùng nhau theo khối 45 Hình 2.11 Bố trí cọc trùng nhau, thứ tự thi công 45 Hình 2.12 Bố trí cọc trên mặt đất: 1 Kiểu tường, 2 Kiểu kẻ ô, 3 Kiểu khối, 4 Kiểu diện 46 Hình 2.13 Bố trí cọc trên biển:1 Kiểu khối , 2 Kiểu tường, 3 Kiểu kẻ ô, 4 Kiểu cột, 5 Cột tiếp xúc, 6 Tường tiếp xúc, 7 Kẻ ô tiếp xúc, 8 Khối tiếp xúc 46 Hình 2.14 Hiện trạng công trình 47 Hình 2.15 Bố trí cọc xi măng đất trên mặt cắt ngang 48 Hình 2.16 Đoạn đê bị lún sụt nghiêm trọng 48 Hình 2.17 Mô hình về sự chịu trách nhiệm của Chủ đầu tư về chất lượng 57 thi công cọc xi măng đất thông qua các đơn vị và thí nghiệm hiện trường 57 Hình 2.18 Sơ đồ quản lý chất lượng 61 Hình 3.1 Cách bố trí cọc 70 Hình 3.2 Phân đoạn thi công cọc xi măng đất 72 Hình 3.3 Mặt bằng thi công 77 Hình 3.4 Quy trình thi công cọc thử nghiệm 78 Hình 3.5 Thí nghiệm nén mẫu 79 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Số liệu về một số công trình sử dụng cọc xi măng đất 20 Bảng 2.1 Hệ số điều chỉnh hao phí xi măng trong 1 m 3 31 Bảng 2.2 Hệ số điều chỉnh hao phí nhân công 32 Bảng 3.1 Bảng thống kê số liệu cọc theo từng phân đoạn 72 Bảng 3.2 Tiến độ thi công cọc xi măng đất đập Khe Ngang 74 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của Đề tài Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện nền kinh tế thị trường, ngành xây dựng tất yếu cần phải phát triển không ngừng và ngày càng lớn mạnh. Tiếp cận các công nghệ tiên tiến của thế giới và đưa vào ứng dụng trong nước để tạo ra sản phẩm có chất lượng, đạt hiệu quả kinh tế cao là một phần chiến lược phát triển khoa học công nghệ của Nhà nước hiện nay. Để nâng cao chất lượng trong lĩnh vực xử lý nền các công trình thủy lợi, công trình giao thông có rất nhiều công nghệ mới được đưa vào ứng dụng rộng rãi như bấc thấm, vải địa kỹ thuật…và không thể không nói đến công nghệ khoan phụt cao áp (jet - grouting). Tuy ra đời muộn nhưng công nghệ khoan phụt cao áp đã được các nhà chuyên môn đón nhận và quan tâm vì những ưu điểm nổi bật của nó, đặc biệt để giải quyết những khó khăn trong thi công. Việc sử dụng phương pháp gia cố nền bằng cọc xi măng đất theo công nghệ jet - grouting tại Việt Nam chưa được áp dụng rộng rãi vì lý thuyết, phương pháp tính toán cũng như giá thành máy móc, chưa có những nghiên cứu nâng cao chất lượng trong quá trình thi công. Với những đặc điểm và yêu cầu nêu trên, đề tài “ Nghiên cứu giải pháp hợp lý trong quản lý tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting ” mang ý nghĩa thiết thực, cần thiết nhằm nâng cao chất lượng trong quá trình thi công, xử lý kịp thời các sự cố xảy ra đối với công trình, đem lại hiệu quả kinh tế cao. 2. Mục đích của đề tài Một là, nắm được đặc điểm kỹ thuật của cọc xi măng đất và quy trình thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting để có giải pháp quản lý đảm bảo chất lượng công trình; 2 Hai là, đề xuất giải pháp để đảm bảo chất lượng và kiểm tra đánh giá chất lượng trong quá trình thi công và nghiệm thu; Ba là, áp dụng giải pháp hợp lý để quản lý tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet - Grouting vào xử lý nền đất yếu Đập Khe Ngang – tỉnh Thừa Thiên Huế; 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Cách tiếp cận: - Tìm hiểu các tài liệu đã được nghiên cứu và ứng dụng; - Tìm hiểu các công trình thực tế đã thi công ở Việt Nam; - Tìm hiểu các báo cáo, đề tài nghiên cứu khoa học của các chuyên gia. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp điều tra khảo sát thu thập phân tích tổng hợp tài liệu; - Phương pháp phân tích và tổng kết kinh nghiệm; - Phương pháp quan sát khoa học và tiếp cận thực tế. 4. Kết quả dự kiến đạt được Tổng quan về thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting đã ứng dụng vào các công trình ở Việt Nam. Từ đó, đề xuất giải pháp hợp lý trong quản lý tổ chức thi công nhằm nâng cao chất lượng cho công trình, áp dụng cụ thể cho công trình đập Khe Ngang. [...]... đề về thi t kế, thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet - grouting mà chỉ tập trung vào cơ sở lý luận và quy trình tổ chức thi công Luận văn sẽ vận dụng kết quả nghiên cứu để đưa ra giải pháp hợp lý trong quản lý tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet - grouting áp dụng cho một công trình Thủy lợi cụ thể 27 CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH TỔ CHỨC THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT THEO CÔNG NGHỆ JET - GROUTING. .. áp dụng cho công nghệ này còn chưa hoàn thi n Chính vì vậy mà công tác thi t kế, thi công, quản lý chất lượng cọc xi măng đất thi công bằng công nghệ Jet – Grouting còn nhiều hạn chế 1.2.1 Công nghệ thi công cọc xi măng đất Jet - Grouting Sơ đồ công nghệ Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ Jet - grouting 8 Các thi t bị chính dùng trong công nghệ Jet – Grouting bao gồm: - Thi t bị khoan: Máy khoan SI-15S II, đường... có mà không ảnh hưởng đến công trình Phân tích trên cho thấy việc sử dụng giải pháp cọc xi măng đất vào các công trình Thủy lợi ở Việt Nam là hoàn toàn khả thi Với nhiều ưu điểm nổi bật thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – grouting đang là sự giải pháp hợp lý cho việc xử lý nền công trình Tuy nhiên việc sử dụng cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – grouting trong công trình Thuỷ lợi tại Việt... tại Việt Nam chưa được áp dụng nhiều Vì vậy lý thuyết cũng như các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm tính toán thi t kế, tổ chức thi công, kiểm tra cọc còn nhiều hạn chế 26 Từ nghiên cứu tổng quan, tác giả chọn vấn đề nghiên cứu giải pháp hợp lý trong quản lý tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet - grouting làm hướng nghiên cứu của Luận văn Trong điều kiện thời gian quy định, Luận văn... rãi 1.1.2 Phương pháp thi công cọc xi măng đất Hiện nay, phổ biến hai phương pháp thi công cọc xi măng đất là: Phương pháp trộn khô (Dry Jet Mixing) và phương pháp trộn ướt (Wet Mixing hay còn gọi là Jetgrouting) 1.1.2.1 Phương pháp trộn khô (Dry Jet Mixing) Phương pháp trộn khô (Dry jet mixing) là phương pháp trộn sâu dạng khô, dùng không khí để dẫn xi măng bột vào đất ( độ ẩm của đất cần phải không... Hình 1.1 Thi công cọc xi măng đất theo phương pháp trộn khô (Dry jet mixing) - Bột xi măng được phụt sâu vào trong đất thông qua ống nén khí Bột này được trộn một cách cơ học nhờ thi t bị quay - Trong phương pháp này không cho thêm nước vào trong đất, do đó hiệu quả cải tạo đất sẽ cao hơn phương pháp trộn ướt 5 Phương pháp thi công trộn khô: Hình 1.2 Sơ đồ thi công trộn khô Quy trình thi công gồm... cho thi t kế, thi công có tiêu chuẩn TCCS 05:2010/VKHTLVN – Hướng dẫn sử dụng phương pháp Jet – grouting tạo cọc đất xi măng để gia cố đất yếu, chống thấm nền và thân công trình đất Phạm vi áp dụng: + Tiêu chuẩn này hướng dẫn việc khảo sát, thi t kế, thi công và nghiệm thu cọc đất ximăng thi công bằng công nghệ Jet- grouting (trộn kiểu tia) cho mục đích xử lý nền đất yếu, chống thấm cho nền và thân công. .. cọc xi măng đất ngày càng hoàn thi n và đáp ứng ngày càng tốt các yêu cầu thực tiễn Cọc xi măng còn là mới ở Việt Nam và đặc biệt là trong ngành Thủy lợi Tuy nhiên, với những tính năng phù hợp và ưu việt trong nhiều trường hợp nêu trên đặc biệt là thi công nhanh, nền yếu, địa hình phức tạp, … Chính vì vậy cần thi t đầu tư nghiên cứu giải pháp tổ chức thi công loại cọc này theo công nghệ Jet - grouting. .. thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting 2.1.1 Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 9403:2012 “Gia cố nền đất yếu - trụ xi măng đất Tiêu chuẩn TCVN 9403:2012 – Gia cố đất nền yếu – Phương pháp trụ đất xi măng được chuyển đổi từ TCXDVN 385:2006 do Viện Khoa học công nghệ Xây dựng – Bộ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và công nghệ. .. ngầm sẵn có như hố ga, tầng hầm lân cận; - Đối với nền đất chứa nhiều túi bùn hoặc rác hữu cơ thì axit humic trong đất có thể làm chậm hoặc phá hoại quá trình ninh kết của hỗn hợp xi măng đất 1.2 Công nghệ Jet – grouting Công nghệ thi công cọc Xi măng đất Jet – Grouting đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới từ nhiều năm nay Tuy nhiên đối với nước ta đây là công nghệ còn tương đối mới mẻ, chưa được ứng . đất theo công nghệ Jet – Grouting xử lý nền đất yếu cho các công trình thủy lợi 41 2.4. Nghiên cứu giải pháp hợp lý trong quản lý tổ chức thi công cọc Xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting. 2.4.1. Quản lý kỹ thuật trong tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting 51 2.4.2. Quản lý chất lượng trong quá trình thi công cọc xi măng đất bằng công nghệ Jet – Grouting. của Cọc xi măng đất: 3 1.1.2. Phương pháp thi công cọc xi măng đất 4 1.2. Công nghệ Jet – grouting 7 1.2.1. Công nghệ thi công cọc xi măng đất Jet - Grouting 7 1.2.2. Nguyên lý tạo ra cọc