Nghiên cứu ứng dụng chống lún công trình bằng công nghệ bơm vữa polymer

- 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 - 9 - nhảy hoặc làm kho chứa hàng nặng hoặc cơi nới xây thêm tầng…), động đất, xây dựng tiết kiệm (hệ số an toàn thấp) khi có tác động ngoài dự kiến vào công trình cũng có thể gây nứt, lún… công trình. Hình 1.2. Các công trình . Hình 1.3.  nghiêng 25cm. - 10 - Hình 1.4. g 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 mô công trình và loại công trình. Việc ứng dụng công 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 không 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 công trình bằng phương pháp bơm vữa Polymer đã và đang được áp dụng tại các nước trên thế giới. Sử dụng dụng cụ khảo sát địa chất theo phương pháp mới để biết được tính chất “tương đối” của các lớp đất tại nơi cần khảo sát. Bằng kết quả thực nghiệm của dụng cụ khảo sát mới và so sánh với kết quả thí nghiệm SPT tại cùng một vị trí, từ đó tổng hợp các kết quả thực nghiệm và thí nghiệm SPT để đưa ra thông số về một số loại đất ở khu vực Tp. HCM. Với các thông số đó thì có thể xác định được trạng thái của lớp đất cần khảo sát mà không cần phải khoan và thí nghiệm SPT.