Biện pháp thi công Cọc xi măng đất và Jet grouting

Biện pháp thi công cọc xi măng đất và Jet grouting trong gia cố, xử lý nền đất yếu trong công tác xây dựng, thi công công trình giúp người đọc có sự phân biệt và cái nhìn toàn diện về các biện pháp này.

PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT VÀ PHUN VỮA CAO ÁP (JET GROUTING)

Prepared by DzungDQ

A CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT

1 Giới thiệu chung về cọc xi măng đất

- Cọc xi măng đất (hay còn gọi là cột xi măng đất, trụ xi măng đất) - (Deep soil mixing columns, soil mixing pile)

- Cọc xi măng đất là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố và xi măng được phun xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun Mũi khoan được khoan xuống, vừa khoan vừa bơm vữa vào (đối với công nghệ trộn ướt) và vừa khoan vừa phun xi măng trộn đều trong đất (đối với công nghệ trộn khô) cho đến khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cố thì quay ngược lại và dịch chuyển lên

2 Phạm vi ứng dựng

- Khi xây dựng các công trình có tải trọng lớn trên nền đất yếu cần phải có các biện pháp xử lý đất nền bên dưới móng công trình, nhất là những khu vực có tầng đất yếu khá dày Một trong những biện pháp xử lý hiệu quả và kinh tế là dùng Cọc xi măng đất

- Cọc xi măng đất được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý móng và nền đất yếu cho các công trình xây dựng giao thông, thuỷ lợi, sân bay, bến cảng…như: làm tường hào chống thấm cho

đê đập, sửa chữa thấm mang cống và đáy cống, sử dụng tường chắn, gia cố đất xung quanh đường hầm, chống trượt đất cho mái dốc, gia cố nền đường, mố cầu dẫn…

3 Ưu điểm nổi bật của cọc xi măng đất

- Tốc độ thi công cọc rất nhanh, kỹ thuật thi công không phức tạp Tiết kiệm thời gian thi công đến hơn 50% do không phải chờ đúc cọc và đạt đủ cường độ

- Hiệu quả kinh tế cao Giá thành hạ hơn nhiều so với phương án xử lý khác

- Rất thích hợp cho công tác xử lý nền, xử lý móng cho các công trình ở các khu vực đất yếu như: bãi bồi, ven sông, ven biển

- Thi công được trong điều kiện mặt bằng chật hẹp, mặt bằng ngập nước

- Khả năng xử lý sâu (có thể đến 50m)

- Địa chất nền đất pha cát càng phù hợp với công nghệ gia cố ximăng, độ tin cậy cao

- Hiệu qủa kinh tế cao

4 Tiêu chuẩn áp dụng

Hiện nay Việt Nam đã ban hành tiêu chuẩn thiết kế, thi công và nghiệm thu theo TCVN

9403:2012 “Gia cố đất nền yếu – Phương pháp trụ đất xi măng” do Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng- Bộ xây dựng biên soạn

5 Công nghệ trộn ướt

5.1 Tổng mặt bằng thi công

Hình 1: Sơ đồ bố trí thiết bị thi công

5.2 Quy trình thi công

Hình 2: Quy trình công nghệ thi công

Hình 3: Chi tiết lưỡi khoan công nghệ cọc xi măng đất

6 Công nghệ trộn khô

6.1 Tổng mặt bằng thi công

Hình 4: Sơ đồ bố trí thiết bị thi công

6.2 Quy trình thi công

Hình 5: Sơ đồ bố trí thiết bị thi công

B CÔNG NGHỆ THI CÔNG JET-GROUTING

1 Giới thiệu về công nghệ Jet-grouting

- Jet grouting (Khoan phụt cao áp-KPCA) là quy trình kỹ thuật đặc biệt tạo ra hỗn hợp vữa ximăng và đất ngay tại vị trí thi công Sau khi khoan tới độ sâu theo yêu cầu, cần khoan vừa quay và rút dần lên trên bề mặt với vận tốc nhất định, và tiến hành bơm vữa xi măng với áp suất cao, tạo thành một cột đất – vữa xi măng Với hình dạng như thiết kế, các cột này sẽ chống đỡ rất hiệu quả các khối đất lớn Cột vữa bơm trám tạo sự ổn định cho đất và chống đỡ cho các trụ cột, chịu được tải trọng lớn Phương pháp bơm vữa xi măng đem lại hiệu quả kinh

tế như mong muốn

- Đây là phương pháp được sử dụng nhiều nhất cho các công trình kết cấu phức tạp hoặc dễ biến động Vữa xi măng thuần túy được bơm qua một ống thủy lực nhỏ với áp suất cao và được trộn ngay với đất ở tại vị trí cần trám Phương pháp này tạo ra hỗn hợp vữa xi măng đất đồng đều nhất có độ bền cao

- Phương pháp Jet grouting là quá trình làm rời đất hoặc đá yếu trộn với hoặc thay thế một phần bằng tác nhân dính kết xi măng; Quá trình làm rời đạt được bằng một tia dung dịch có năng lượng cao, trong đó bản thân dung dịch có thể là tác nhân dính kết xi măng

2 Phạm vi ứng dụng

- Ổn định chống trượt đất, mái dốc, chống đỡ cho công tác khai thác quặng mỏ

- Gia cố cấu trúc móng, tường chắn, gia cố nền đường, mố cầu dẫn

- Xử lý môi trường…

Hình 6: Phạm vi ứng dụng Jet grouting

Hình 7: Phạm vi ứng dụng Jet grouting (2)

3 Ưu điểm nổi bật của khoan phụt cao áp

- Độ bền nén của đất đá lớn hơn so với các phương pháp gia cố khác

- Xử lý đất đồng bộ hơn

- Có khả năng cải thiện theo từng vùng riêng biệt

- Hiệu qủa kinh tế cao

4 Tiêu chuẩn áp dụng

- BS EN 12716:2001 “Execuation of special geotechnical works – Jet grouting” / Tiêu chuẩn

BS EN 12716:2001 “ Tiêu chuẩn thực hiện các công tác địa kỹ thuật đặt biệt – Khoan phụt cao áp”

5 Biện pháp thi công

5.1 Phân loại

- Hệ đơn pha (Simplex – Method): Phương pháp KPCA, trong đó quá trình làm rời đất và trộn với xi măng được thực hiện bằng một tia dung dịch có năng lượng cao, thường là vữa xi măng

- Hệ hai pha (Duplex – Method)

+ Hệ hai pha (khí): Phương pháp KPCA, trong đó quá trình làm rời đất và trộn với xi măng được thực hiện bằng một tia dung dịch có năng lượng cao, thường là vữa xi măng được bao bọc bằng một tia khí hỗ trợ

+ Hệ hai pha (nước): Phương pháp KPCA, trong đó quá trình làm rời đất được thực hiện bằng một tia nước có năng lượng cao, đồng thời quá trình xi măng hóa được thực hiện bằng một tia vữa riêng biệt

- Hệ bap ha (Triplex – Method): Phương pháp KPCA, trong đó quá trình làm rời đất được thực hiện bằng một tia nước có năng lượng cao, được bao bọc bằng một tia khí hỗ trợ, đồng thời quá trình xi măng hóa được thực hiện bằng một tia vữa riêng biệt

Hình 7: Phân loại Jet Grouting (theo pha)

5.2 Tổng mặt bằng thi công

- Hệ đơn pha và Hệ hai pha (khí)

- Hệ hai pha (nước) và Hệ ba pha

5.3.Trình tự thi công

Hình 8: Trình tự thi công Jet grouting (KPCA)