Xu thế kết cấu thi công hiện đại. Công nghệ trộn ướt trong thi công cọc xi măng đất (Jetgrouting). Công nghệ thi công cọc xi măng đất với kết quả là tạo ra cột đất gia cố từ vữa xi măng phụt ra hòa trộn với bản thân đất nền. Nhờ có xi măng bơm phun ra với áp suất cao, các phần tử đất xung quanh lỗ khoan bị xới tơi ra và hoà trộn với xi măng, sau khi đông cứng tạo thành một khối đồng nhất gọi là Cọc xi măng đất (soilcrete). Cọc xi măng đất hình thành sẽ đóng vai trò ổn định nền và gia cường độ cho nền. Cường độ chịu nén của xi măng đất từ dao động khoảng 20 250 kG cm2, tuỳ thuộc vào loại, hàm lượng xi măng và tỷ lệ đất còn lại trong khối xi măng đất và loại đất nền.
MỤC LỤC Khái niệm Công nghệ thi công xây dựng 2 Bản chất Công nghệ thi công xây dựng Mục đích nghiên cứu công nghệ Cách thức thay đổi công nghệ Ví dụ minh họa đổi công nghệ .3 5.1 Khái niệm 5.2 Phạm vi ứng dụng cọc xi măng đất 5.3 Ưu điểm bật cọc xi măng đất 5.4 So sánh công nghệ cọc khô cọc ướt 5.5 Công nghệ trộn ướt thi công cọc xi măng - đất (Jet-grouting) KẾT LUẬN……………………………………………………………………… 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………… 11 1 Khái niệm Công nghệ thi công xây dựng Là tập hợp trình kỹ thuật để làm sản phẩm định Là đặc trưng cho q trình sản xuất Bản chất Cơng nghệ thi công xây dựng Bản chất công nghệ bao gồm: CN = VL + Th.B + QTr - Đầu vào nguyên vật liệu (VL): + Vật liệu đầu vào q trình sản xuất, nguyên liêu hay chế phẩm Vật liệu có sẵn hay chế tạo theo yêu cầu thiết kế - Cơng cụ, máy móc (thiết bị-Th.B): + Là phương tiện sản xuất; + Là sản phẩm công nghiệp khí; + Chế tạo theo yêu cầu sản xuất, định trình độ sản xuất ln ln cải tiến xuất hệ - Cách thức thực (quy trình-QTr): + Là thứ tự, nhiệt độ, thời gian, mơi trương, chế độ q trình sản xuất + Là số liệu, số, tỷ số thành phần tham gia sản xuất Mục đích nghiên cứu cơng nghệ Nghiên cứu cơng nghệ xây dựng tìm cơng nghệ thi cơng có hiệu cho trình sản xuất xây dựng Nghiên cứu cơng nghệ để cải tiến, đại hóa, đổi công nghệ để thúc đẩy phát triển SX Cách thức thay đổi công nghệ - Đổi công nghệ việc chủ động thay phần hay tồn cơng nghệ sử dụng công nghệ khác tiên tiến nhằm nâng cao hiệu sản xuất - Có cấp để thay đổi công nghệ: + Thay đổi vật liêu – đổi công nghệ; + Thay đổi thiết bị - đại hóa cơng nghệ; + Thay đổi quy trình – cải tiến cơng nghệ Ví dụ minh họa đổi công nghệ Đặc điểm ngành xây dựng cơng trình, phụ thuộc nhiều vào vị trí, đất đặt cơng trình Việc gia cố đất yếu chiếm phần chi phí khơng nhỏ tổng mức đầu tư, thời gian thi công dài ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cơng trình, cơng nghệ gia cố đất coi trọng đổi liên tục năm trở lại Một công nghệ ứng dụng giới nước Công nghệ thi công cọc xi măng đất Sau học viên xin giới thiệu công nghệ này: 5.1 Khái niệm Cọc xi măng đất - deep cement soil mixing (hay gọi cột xi măng đất - deep soil mixing columns, trụ xi măng đất - soil mixing pile), vấn đề tên gọi “cọc”, “cột”, hay “trụ” tùy theo quan niệm nước khác khu vực giới Cọc xi măng đất chất hỗn hợp đất nguyên trạng nơi gia cố xi măng phun xuống đất thiết bị khoan phun Mũi khoan khoan xuống làm tơi đất đạt độ sâu lớp đất cần gia cố quay ngược lại dịch chuyển lên Trong trình dịch chuyển lên, xi măng bơm phun vào đất (bằng áp lực khí nén hỗn hợp khô bơm vữa hỗn hợp dạng vữa ướt) Cọc xi măng - đất nghiên cứu phát triển Thụy Điển Nhật Bản từ năm 1960 Hiện công nghệ cọc xi măng - đất phổ biến toàn giới ứng dụng nhiều Nhật Bản nước vùng Scandinaver Công nghệ thi công phát triển hoàn thiện trộn sâu, trộn tổ hợp có phun tia trộn bề mặt Việt Nam nước ta, nghiên cứu manh nha từ năm 1980, số lượng cơng trình áp dụng cơng nghệ cọc xi măng - đất đến khiêm tốn 5.2 Phạm vi ứng dụng cọc xi măng đất Khi xây dựng cơng trình có tải trọng lớn đất yếu cần phải có biện pháp xử lý đất bên móng cơng trình, khu vực có tầng đất yếu dày Một biện pháp xử lý hiệu kinh tế dùng Cọc xi măng đất Cọc xi măng đất áp dụng rộng rãi việc xử lý móng đất yếu cho cơng trình xây dựng giao thơng, thuỷ lợi, sân bay, bến cảng…như: làm tường hào chống thấm cho đê đập, sửa chữa thấm mang cống đáy cống, sử dụng tường chắn, gia cố đất xung quanh đường hầm, chống trượt đất cho mái dốc, gia cố đường, mố cầu dẫn… 5.3 Ưu điểm bật cọc xi măng đất - Tốc độ thi công cọc nhanh, kỹ thuật thi công không phức tạp Tiết kiệm thời gian thi công đến 50% chờ đúc cọc đạt đủ cường độ - Hiệu kinh tế cao Giá thành hạ nhiều so với phương án xử lý khác - Rất thích hợp cho cơng tác xử lý nền, xử lý móng cho cơng trình khu vực đất yếu như: bãi bồi, ven sông, ven biển - Thi công điều kiện mặt chật hẹp, mặt ngập nước - Khả xử lý sâu (có thể đến 50m) - Địa chất đất pha cát phù hợp với công nghệ gia cố ximăng, độ tin cậy cao - Hiệu qủa kinh tế cao Cọc xi măng đất (hay gọi cột xi măng đất, trụ xi măng đất) -(Deep soil mixing columns, soil mixing pile) - Cọc xi măng đất hỗn hợp đất nguyên trạng nơi gia cố xi măng phun xuống đất thiết bị khoan phun Mũi khoan khoan xuống làm tơi đất đạt độ sâu lớp đất cần gia cố quay ngược lại dịch chuyển lên Trong trình dịch chuyển lên, xi măng phun vào đất (bằng áp lực khí nén hỗn hợp chất kết dính khơ “xi măng” bơm vữa xi măng hỗn hợp dạng vữa ướt) 5.4 So sánh công nghệ cọc khô cọc ướt Ở Việt Nam phổ biến hai công nghệ thi công cọc xi măng đất công nghệ trộn khô (Dry Jet Mixing) công nghệ trộn ướt (Wet Mixing hay Jet-grouting) công nghệ Nhật Bản Mỗi cơng nghệ có thiết bị dây chuyền thi công phù hợp khác Nguyên lý cọc ximăng đất là: khoan tạo cọc đất phải đồng chất đất độ ẩm Đất + ximăng + nước phải trộn thật suốt chiều dài cọc hỗn hợp nước + ximăng phải ổn định theo định lượng thiết kế khả chịu tải cọc ổn định, tải cao Được tất cọc công trường đồng đạt tải thiết kế Công nghệ cọc khô Công nghệ cọc ướt (khí nén + ximăng) (nước + ximăng) - Yêu cầu đất phải có độ ẩm đồng - Chỉ cần có đất, khơng cần điều > 20% (có tầng đất độ ẩm kiện độ ẩm (vì vữa có định thấp < 20% bão hòa nước) lượng nước) - Thiết bị đơn giản, không quản lý chặt - Thiết bị đồng chuyên dùng, lượng tỷ lệ N/C Ngoài ximăng có hàm lượng thất ximăng < 5%, khơng chảy thất thoát > 10% bay khỏi đất nên ngồi đất hệ thống trộn ướt tự cọc không đồng đều, gây ô nhiễm nặng động, cân đo thể nghiêm túc mơi trường Khí nén thổi luồn số liệu, thi công trời Hình đất dẫn ximăng đến đâu khơng biết, dạng cọc tròn đều, khơng bị đứt đoạn hay hay bị xì ngược ngồi dọc theo cần phình trướng khoan Cơng nghệ cọc khơ (khí nén + ximăng) - Lưỡi khoan đơn giản có hai cánh tính học, (vừa cắt vừa trộn) số lượng cánh nhng muốn trộn cho nhiều lúc phải khoan lên xuống nhiều lần Ngoài ra, việc trộn dọc để tạo liên kết tầng đất khác khó hồn thiện (bị phân tầng) cơng - Dùng khí nén để hổn hợp với xi măng thổi vào lỗ khoan, khó quản lý điều chỉnh hàm lượng A/C, gặp thời tiết xấu, không khí ẩm khơng sử dụng được, ống cần khoan dễ bị nghẹt khơng khí + xi măng có độ ẩm cao, thường xuyên phải xúc rửa, gặp tầng đất mềm vữa đâu khơng biết, chí xì lên mặt đất Nói tóm lại, gần hổn hợp A/C khơng xác Cơng nghệ cọc ướt (nước + ximăng) - Lưỡi khoan tầng gồm 12 cánh 12 cánh tổng hợp có công dụng cắt đất trộn, giữ cho lõi đất khơng bị xoay để xé tơi nén đất + ximăng ngược xuống tạo độ chặt cho đất cứng so với đất nguyên thủy - Một chu kỳ khoan đa cần xuống rút lên lần - Định lượng nước xi măng hổn hợp với việc cài đặt hệ thống cân - Thông tin số liệu thi công cọc không điện tử, lưu lượng hổn hợp (vữa) tự động, khơng đồng chí phải bơm bơm áp lực cao, điều tiết có người liên tục điều khiển lượng khí bơm máy biến tầng theo định lượng nén + xi măng… thiết kế điều chỉnh định lượng tức thời Đặc biệt lượng vữa bơm ổn định - Đối với đất có nhiều lớp hữu đa hữu cơng nghệ có hiệu kém, thường không đạt chất lượng - Thiết bị khoan đơn giản, di chuyển chậm phương pháp sử dụng “04 - Thiết bị đồng nên đo vận đội” để di chuyển khoảng cách (tịnh hành: tiến) + Lượng xi măng sử dụng cho mét cọc + Lượng xi măng sử dụng cho cọc, tổng lợng xi măng ngày - Thiết bị khoan 01 cần không nên sử dụng cho việc thi công tường vây, bờ kè + Chiều sâu (độ dài cọc) khoảng chồng mí cọc cọc khơng xác + Vận tốc khoan xuống rút lên + áp lực khoan + Hàm lượng nước xi măng trộn Cơng nghệ cọc khơ (khí nén + ximăng) Vấn đề thị trường: Công nghệ cọc ướt (nước + ximăng) Và tất thể phiếu in cọc để lu trữ - Xe khoan tự hành liên tục di chuyển theo đồ hình để thi công, công suất nhanh - Dùng xe khoan 02 cần với khoảng cách điều chỉnh theo thiết kế để thi cơng cho cọc tường vây, bờ kè cọc chồng mí liên kết với cấu kết tốt - Các gói thầu lớn, vốn nhà nước, vốn ODA, cơng trình nhà cao tầng, bờ kè, tường vây, cọc tải cầu đường, thiết kế Tedi-north… tuyệt đối sử dụng công nghệ ướt Việt Nam - Trong đầu năm nay, công nghệ cọc khô Trung Quốc (do công ty Trung Quốc thi công) bị thất bại công trường “Khí Điện Đạm Cà Mau” - Trong 3~5 năm trước áp dụng cho tải khô, bồn dầu Bà Rịa, khu cơng nghiệp Trà Nóc Cần Thơ, Sân bay Trà Nóc (đợt I) đến cơng trình quy định cơng nghệ ướt để dự thầu Toàn thiết bị Trung Quốc ngày khơng thị trường nên máy móc độ chế lại công nghệ ướt (một cách đơn giản) Các công trường đến bị lún + cố Hai năm gần gần áp dụng cơng nghệ ướt cho tồn quốc Cơng trường “Kênh Nhiêu Lộc” vị trí nhà máy xử lý nước thải cạnh công viên Thảo Cầm Viên - Sài Gòn, Đại Lộ Đơng Tây (máy Nhật Bản) sử dụng biện pháp gia cố Cơng nghệ cọc ướt có tính lý cao áp dụng cho công tác kết cấu cọc chịu tải, chịu xô bờ kè, tường vây, áp dụng cho việc ngăn chặn nớc ngầm gia cố đất yếu Đặc biệt để chống lún 02 đầu cầu, đợc áp dụng phổ biến Nhật nước Đông Nam Kết luận: Công nghệ cọc khơ (khí nén + ximăng) Nền đất Việt Nam phức tạp, hàm lượng nuớc cao, nhiều tầng lớp, nhiều hữu cơ, phèn, muối…nên công nghệ cọc khô áp dụng cho cơng việc có tính “biện pháp” để sử lý đất yếu, ổn định đất để chống lún, chống đất hóa mềm (prevention of liquefaction) phải tiếp tục thi công công nghệ khác bên (đóng ép cừ cọc nhồi), chống sạt lỡ tổng thể cho vùng đất Vì lý nên thiết bị công nghệ cọc khô Thụy Điển Nhật di chuyển sang quốc gia khác Thực thập niên trước, công ty Kobelco Nhật có chế tạo thiết bị đồng cho cơng nghệ cọc khơ, lý tốn hao lượng gấp lần, dung tích thiết bị lớn, nhiều phụ kiện, nặng nề, vận chuyển phức tạp thi công công trường rộng nên tốn chi phí dời thiết bị liên tục, giá thành thi công cao, nên công nghệ khơng 5.5 Cơng nghệ cọc ướt (nước + ximăng) Dây chuyền công nghệ Nhật Bản thiết kế hồn thiện bước thi cơng đợc áp dụng 30 năm qua kết thi công đợc nghiêm túc thể qua máy đo giàn thiết bị Đặc biệt vấn đề xi măng ln kiểm tra bước đi…số lượng ln quản lý xác tránh thất hao hụt bất thường Cơng nghệ trộn ướt thi công cọc xi măng - đất (Jet-grouting) Công nghệ thi công cọc xi măng - đất với kết tạo cột đất gia cố từ vữa xi măng hòa trộn với thân đất Nhờ có xi măng bơm phun với áp suất cao, phần tử đất xung quanh lỗ khoan bị xới tơi hoà trộn với xi măng, sau đông cứng tạo thành khối đồng gọi Cọc xi măng đất (soilcrete) Cọc xi măng - đất hình thành đóng vai trò ổn định gia cường độ cho Cường độ chịu nén xi măng đất từ dao động khoảng 20 - 250 kG/ cm2, tuỳ thuộc vào loại, hàm lượng xi măng tỷ lệ đất lại khối xi măng đất loại đất Cọc xi măng đất thi công tạo thành theo phương pháp khoan trộn sâu Dùng máy khoan thiết bị chuyên dụng khoan vào đất với đường kính chiều sâu lỗ khoan theo thiết kế Đất trình khoan khơng lấy lên khỏi lỗ khoan mà bị phá vỡ liên kết, kết cấu cánh mũi khoan nghiền tơi, trộn với chất kết dính xi măng (đơi có thêm phu gia cát) Quá trình trộn phun (hoặc bơm) chất kết dính với đất lỗ khoan, tùy theo yêu cầu thực hai pha khoan xuống rút lên mũi khoan thực pha rút mũi khoan lên Để tránh lãng phí xi măng, hạn chế xi măng khỏi mặt đất gây ô nhiễm môi trường, rút mũi khoan lên cách độ cao mặt đất từ 0,5 - 1,5m dừng phun chất kết dính đoạn cọc phun đầy đủ chất kết dính nhờ chất kết dính có đường ống tiếp tục phun (hoặc bơm) vào hố khoan Khi kết thúc mũi khoan rút lên khỏi hố khoan, hố khoan lại đất trộn với chất kết dính hỗn hợp đơng cứng tạo thành cọc xi măng đất Thiết bị máy phương pháp xử lý cọc xi măng đất đơn giản bao gồm máy khoan với hệ thống lưỡi có đường kính thay đổi (tùy theo đường kính cọc thiết kế ) hệ thống silơ chứa xi măng có gắn máy bơm nén với áp lực lên tới 12kg/cm2 Công nghệ trộn ướt (khoan vữa cao áp) trình bê tơng hóa đất Nhờ có tia nước tia vữa phun với áp suất cao ( 200 - 400 atm) tốc độ lớn ≥100 m/s, phần tử đất xung quanh lỗ khoan bị xói tơi hòa trộn với vữa đơng cứng tạo khối đồng “xi măng - đất” Nguyên lý công nghệ theo cách sau: Công nghệ đơn pha: Tia vữa xi măng phun với vận tốc ≥ 100 m/s vừa cắt đất đồng thời vừa trộn vữa với đất tạo hỗn hợp xi măng đất đồng Cọc xi măng đất đồng có độ cứng cao hạn chế đất trào ngược lên Công nghệ hai pha: Hỗn hợp vữa xi măng bơm áp suất cao, tốc độ lớn trợ giúp tia khí nén bao bọc quanh vòi phun; cho phép vữa xâm nhập sâu vào lòng đất tạo cọc xi măng đất đường kính lớn Tuy tia khí làm giảm độ cứng cọc xi măng đất đất dễ bị trào ngược lên Cơng nghệ ba pha: Q trình có vữa, khơng khí nước; Vữa xi măng bơm qua vòi riêng biệt nằm vòi khí vòi nước để lấp đầy khoảng trống khí Cơng nghệ phương pháp thay đất hồn toàn Đất bị trào ngược lên mặt đất thu gom xử lý vận chuyển Theo công nghệ trộn ướt thi cơng theo bước sau: - Bước 1: Định vị máy khoan vào vị trí khoan cọc máy tồn đạc điện tử - Bước 2: Bắt đầu khoan vào đất, trình mũi khoan xuống đến độ sâu theo thiết kế - Bước 3: Bắt đầu bơm vữa theo qui định trộn mũi khoan xuống, tốc độ mũi khoan xuống: 0,5m - 0,7m/phút - Bước 4: Tiếp tục hành trình khoan xuống, bơm vữa trộn đều, đảm bảo lưu lượng vữa theo thiết kế - Bước 5: Khi đến độ sâu mũi cọc, dừng khoan dừng bơm vữa tiền hành quay mũi ngược lại rút cần khoan lên, trình rút lên kết hợp trộn lần nén chặt vữa lòng cọc, nhờ cấu tạo mũi khoan Tốc độ rút cần khoan lên trung bình: 0,8m - 1,2m/phút - Bước 6: Sau mũi khoan rút lên khỏi miệng hố khoan, 01 cọc vữa hồn thành Thực cơng tác dọn dẹp phần phôi vữa rơi vãi hố khoan, chuyển máy sang vị trị cọc Hình Sơ đồ công nghệ thi công cọc xi măng đất công nghệ trộn ướt KẾT LUẬN Qua trình nghe giảng tìm hiểu Cơng nghệ thi cơng xây dựng, học viên nắm kiến thức Công nghệ, chất cách thức thay đổi công nghệ Học viên xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Đình Thám truyền dạy kiến thức bổ ích 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng môn Công nghệ thi công đại PGS.TS Nguyễn Đình Thám; Internet 11 ... tục, giá thành thi công cao, nên công nghệ khơng 5.5 Cơng nghệ cọc ướt (nước + ximăng) Dây chuyền công nghệ Nhật Bản thi t kế hoàn thi n bước thi công đợc áp dụng 30 năm qua kết thi công đợc nghiêm... đồ công nghệ thi công cọc xi măng đất cơng nghệ trộn ướt KẾT LUẬN Qua q trình nghe giảng tìm hiểu Cơng nghệ thi cơng xây dựng, học viên nắm kiến thức Công nghệ, chất cách thức thay đổi công nghệ. .. đổi công nghệ - Đổi công nghệ việc chủ động thay phần hay tồn cơng nghệ sử dụng công nghệ khác tiên tiến nhằm nâng cao hiệu sản xu t - Có cấp để thay đổi công nghệ: + Thay đổi vật liêu – đổi công