Nghiên cứu quy trình công nghệ phụt vữa cao áp (jet grouting) ứng dụng gia cố nền ở miền nam, việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÝ HỮU THẮNG NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ PHỤT VỮA CAO ÁP (JET GROUTING) ỨNG DỤNG GIA CỐ NỀN Ở MIỀN NAM, VIỆT NAM Chuyên ngành Mã số : Xây dựng đường ôtô đường thành phố : 60 58 30 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2012 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Trần Nguyễn Hoàng Hùng Cán chấm nhận xét : TS Nguyễn Minh Tâm Cán chấm nhận xét : TS Lê Bá Vinh Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM, ngày 05 tháng 01 năm 2013 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Võ Phán TS Trần Nguyễn Hoàng Hùng TS Nguyễn Minh Tâm TS Lê Bá Vinh TS Lê Anh Thắng CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS TS VÕ PHÁN PGS TS BÙI CÔNG THÀNH ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Lý Hữu Thắng MSHV: 10010321 Ngày, tháng, năm sinh: 25/05/1985 Nơi sinh: Bảo Lộc Chuyên ngành: Xây dựng đường ôtô đường thành phố Mã số: 60 58 30 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu quy trình cơng nghệ vữa cao áp (Jet Grouting) ứng dụng gia cố miền Nam, Việt Nam II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ nội dung luận văn Thạc sĩ bao gồm: (1) Nghiên cứu tổng quan Jet Grouting giới Việt Nam (2) Nghiên cứu thử nghiệm Jet Grouting trường tạo hai cọc bờ kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè TP HCM (3) Nghiên cứu thử nghiệm Jet Grouting trường tạo cọc phường Phú Hữu, Quận 9, TP HCM (4) Phát thảo quy trình cơng nghệ tổng qt để áp dụng cơng nghệ Jet Grouting với điều kiện địa chất TP HCM III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/07/2012 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/11/2012 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS TRẦN NGUYỄN HOÀNG HÙNG Tp HCM, ngày tháng năm 2013 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS TRẦN NGUYỄN HOÀNG HÙNG TS LÊ BÁ KHÁNH TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS TS BÙI CÔNG THÀNH i LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn thầy cô Trường đại học Bách Khoa TP HCM tận tình giảng dạy em kiến thức suốt trình theo học trường Tiếp theo em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn chính, TS Trần Nguyễn Hồng Hùng, tận tình hướng dẫn em suốt trình làm đề tài Chính hướng dẫn nhiệt tình Thầy giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Ngồi ra, Em xin gửi lời cảm ơn đến tập thể kỹ sư, anh công nhân kỹ thuật Cơng ty CTGT An Bình phối hợp, hỗ trợ em nhiều trình triển khai nghiên cứu, thử nghiệm trường Sự giúp đỡ anh giúp cho thử nghiệm trường em hoàn thành thuận lợi đạt kết Em xin chân thành cảm ơn Bộ KHCN cung cấp kinh phí cho đề tài mã số KC.03.TN.15/11-15, từ em có điều kiện thực thử nghiệm trường để hoàn thành nghiên cứu Cuối cùng, em xin biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, XN TVTK Cầu Lớn - Hầm thuộc Cty CP TVTK GTVT Phía Nam khơng ngừng động viên, hỗ trợ, giúp đỡ suốt trình thực luận văn ii TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ PHỤT VỮA CAO ÁP (JET GROUTING) ỨNG DỤNG GIA CỐ NỀN Ở MIỀN NAM, VIỆT NAM Jet Grouting kỹ thuật gia cố cách sử dụng tia nước/vữa/khí áp lực từ 20 – 60 MPa để cắt đất, sau trộn vữa với đất vừa cắt tạo hỗn hợp đất – xi măng (soilcrete) có đặc trưng tốt để gia cố Jet Grouting sử dụng cho nhiều mục đích khác với ưu điểm bậc, đặc biệt có khả thi công điều kiện chật hẹp, thi công độ sâu khác mà không phá vỡ kết cấu bên trên, xử lý với hầu hết loại đất trừ sỏi cuội hạt lớn Jet Grouting với lịch sử phát triển 60 năm đến áp dụng thành công nhiều dự án giới Ở Việt Nam, áp dụng Jet Grouting gặp nhiều khó khăn chưa có quy trình hướng dẫn áp dụng chi tiết, cụ thể hai ngành Giao thông Xây dựng Mục tiêu đề tài nhằm nghiên cứu quy trình cơng nghệ hướng dẫn việc thiết kế, thi công, quản lý chất lượng, nghiệm thu sản phẩm để ứng dụng công nghệ Jet Grouting gia cố điều kiện Việt Nam Phương pháp thực nghiệm trường áp dụng để đạt mục tiêu nghiên cứu để tài Quy trình cơng nghệ Phụt vữa cao áp phát thảo dựa nghiên cứu tổng quan Jet Grouting kết hợp nghiên cứu thử nghiệm trường địa bàn TP HCM với hai vị trí thử nghiệm, kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè Quận 9, tạo bốn cọc soilcret từ hệ thống thiết bị Jet Grouting phun đơn nhóm nghiên cứu tự lắp ráp, cải tiến từ thiết bị nhập thiết bị sẵn có nước Thử nghiệm trường cho thấy: đất cát cọc soilcrete có đường kính từ 0.8 - 1.3 m có cường độ nén nở hông (qu) từ 4.3 – 14.7 MPa, đất sét đường kính cọc 1.2 m qu từ 1.7 – 15.3 MPa, lớp bùn sét cọc có đường kính từ 0.6 – 1.5 m qu từ 0.6 – 2.2 MPa, soilcrete thu có qu cao gấp - lần so với soilcrete thu từ công nghệ đất trộn xi măng cánh trộn khí (CDM) Kết đề tài đưa quy trình cơng nghệ hướng dẫn áp dụng Jet Grouting cách cụ thể Quy trình cơng nghệ đề xuất giúp việc áp dụng công nghệ Jet Grouting thuận lợi Quy trình tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện tương lai để đáp ứng yêu cầu áp dụng thực tiễn iii THESIS SUMMARY Topic RESEARCH SPECIFICATION FOR JET GROUTING TECHNOLOGY APLYING FOR GROUND REINFORCEMENT IN THE SOUTHERN VIETNAM Jet Grouting is a ground reinforcement technique using high jet beams of water, air, or cement slurry (20-60 MPa) to erode and mix with the eroded in-situ soil to create soil cement mixing columns having better engineering properties that those of the in-situ soil Jet Grouting can be applied for various purposes such as reinforcement, cut-off wall, or environment protection, especially at limit construction areas in big cities Furthermore, Jet Grouting can reinforce diversity soil types from gravel to clay, and can reinforce soil layers under ground surface remaining the top soil layer minmal demage However, Jet Grouting is still least applied even though Jet Grouting has developed about 60 years in worldwide One of great hindrances is a specification instructing how to apply the Jet Grouting technology in detail, especially for Transport and Building engineering This study attempts to propose a draft of a Jet Grouting specification that can be suitably applied for Vietnam To achieve the above goal, a single jet grouting system was assembled using both domestic and imported machines having similar functions to a complete imported system This assembled Jet Grouting system was used to conduct the four field experiments in HCMC to achieve the research goal The proposed Jet Grouting specification was based on the current specification in literature and the field experiments in Nhieu Loc-Thi Nghe and district 9, HCMC using the assembled Jet Grouting system Diameter of soilcrete columms varies from 0.8 to 1.3 m, and unconfined compression strength (qu) of soilcrete is from to 15 MPa The strength of soilcrete created by the Jet Grouting is higher times than those of soilcrete created by conventional deep mixing methods The propsed specification of Jet Grouting engages to apply Jet Grouting technology in Vietnam widely in near future iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu quy trình công nghệ vữa cao áp (Jet Grouting) ứng dụng gia cố miền Nam, Việt Nam” đề tài cá nhân tơi thực Đề tài thực theo Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ, chép cá nhân nào; số liệu thử nghiệm luận văn nhóm nghiên cứu, gồm có tơi, thực TP HCM ngày 30 thánh 11 năm 2012 LÝ HỮU THẮNG Học Viên Cao Học Khóa 2010 Chun Ngành Xây Dựng Đường Ơtơ Đường Thành Phố Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN ii THESIS SUMMARY iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH x DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xii MỞ ĐẦU 1 ĐẶT VẤN ĐỀ .1 TÓM TẮT NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI .5 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI .5 TỔ CHỨC LUẬN VĂN CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHỤT VỮA CAO ÁP 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT JET GROUTING 1.2.1 Ngun lí cơng nghệ phun đơn 1.2.2 Áp lực phun vữa 1.2.3 Lưu lượng vữa 1.2.4 Tốc độ nâng/hạ cần 10 1.2.5 Tốc độ xoay cần .12 1.2.6 Số lần lặp .12 1.2.7 Vòi phun 12 1.2.8 Tỉ lệ nước : ximăng (w:c) vữa phun 12 1.2.9 Bùn dư kiểm soát bùn dư 13 1.3 THẢO LUẬN .16 1.3.1 Áp lực phun 16 vi 1.3.2 Tốc độ nâng/hạ cần, tốc độ xoay cần, số lần lặp 16 1.3.3 Vật liệu vữa 16 1.3.4 Bùn dư 17 1.4 TÓM TẮT .17 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG JET GROUTING TẠI BỜ KÊNH NHIÊU LỘC TP HCM 18 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 18 2.2 PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM 18 2.2.1 Vị trí thử nghiệm 18 2.2.2 Hệ thống thiết bị Jet Grouting phun đơn .20 2.2.3 Vật liệu sử dụng .23 2.2.4 Trình tự thử nghiệm .23 2.3 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM TRONG PHỊNG .25 2.4 THI CƠNG THỬ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM .27 2.4.1 Thử nghiệm cọc 01 27 2.4.2 Thử nghiệm cọc 02 32 2.4.3 Các tượng cố thường xảy hai thử nghiệm 35 2.5 THẢO LUẬN .41 2.5.1 Vận hành thiết bị 41 2.5.2 Chất lượng sản phẩm soilcrete .42 2.6 TÓM TẮT .43 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG JET GROUTING TẠI CẢNG PHÚ HỮU, QUẬN 9, TP HCM 45 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 45 3.2 PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM 45 3.2.1 Vị trí thử nghiệm 45 3.2.2 Các điều chỉnh thiết bị 49 3.2.3 Vật liệu sử dụng .51 3.2.4 Trình tự thử nghiệm .51 3.3 THI CÔNG THỬ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM LẦN 53 3.3.1 Quá trình Bentonite xuống 53 3.3.2 Quá trình vữa tạo cọc 55 3.4 Kết thử nghiệm lần 57 3.5 THẢO LUẬN .62 vii 3.5.1 Vận hành Jet Grouting phun đơn 62 3.5.2 Chất lượng sản phẩm soilcrete .63 3.6 TÓM TẮT .64 CHƯƠNG 4: PHÁT THẢO QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ JET GROUTING 65 4.1 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG 65 4.1.1 VẬT LIỆU SỬ DỤNG 65 4.1.2 THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀNH VÀ DỰ KIẾN CHẤT LƯỢNG SOILCRETE 65 4.1.3 THI CÔNG JET GROUTING .65 4.1.4 GIÁM SÁT TRONG THI CÔNG JET GROUTING 66 4.1.5 KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM SOILCRETE .67 4.1.6 NGHIỆM THU CHẤT LƯỢNG JET GROUTING 67 4.2 PHÁT THẢO QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ JET GROUTING 67 4.2.1 PHẠM VI ÁP DỤNG 67 4.2.2 CÁC THUẬT NGỮ, ĐỊNH NGHĨA 68 4.2.3 CÁC TÀI LIỆU VIỆN DẪN 72 4.2.4 CÁC QUY ĐỊNH CHUNG 72 4.2.5 KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT .75 4.2.6 VẬT LIỆU SỬ DỤNG 75 4.2.7 CÁC XEM XÉT TRONG THIẾT KẾ 76 4.2.8 THI CÔNG JET GROUTING .83 4.2.9 GIÁM SÁT, KIỂM TRA, NGHIỆM THU 88 4.2.10 CÁC YÊU CẦU ĐẶC BIỆT .93 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ, VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 95 TÓM TẮT VÀ KẾT LUẬN 95 1.1 Chất lượng sản phẩm soilcrete 95 1.2 Vận hành Jet Grouting 96 1.3 Quy trình cơng nghệ thi cơng Jet Grouting 96 KIẾN NGHỊ 98 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO .101 90 Độ nghiên kết cấu thi công Jet Grouting nên ước định đo đạc độ nghiên kết cấu Jet Grouting bề mặt q trình khoan, khơng có quy định khác Bùn dư, đặc trưng bùn dư cần theo dõi ghi chép mô tả lại Trọng lượng riêng bùn dư cần xác định cách định kỳ ghi chép lại Nguyên nhân cho kết đáng ngờ cần nghiên cứu tỉ mỉ Mẫu đại diện bùn dư cần thu thập, kiểm tra thí nghiệm nén Các thí nghiệm sơ hỗn hợp vữa cần tiến hành: (1) Trọng lượng riêng; (2) Sự thóa nước (mẫu hình trụ, đường kinh 60 mm, 1000 cm3); (3) Tính dẻo/độ nhớt; (4) Thời gian đơng kết; (5) Cường độ nén trục mẫu hình trụ (có tỷ lệ chiều cao / đường kính 2) thời điểm 3, 7, 28, 56 ngày sử dụng hỗn hợp vữa đông kết chậm Kiểm tra q trình thi cơng hỗn hợp vữa: (1) Trọng lượng riêng (tối thiểu lần cho lần thay đổi); (2) Độ nhớt hàng ngày; (3) Độ tháo nước 4.2.9.4 Kiểm tra đặc trưng hình học Kiểm tra mắt đo trực tiếp cách hiệu để kiểm tra kích thước hình học Việc đòi hỏi đào hố đào lớn, tốt xuống hết chiều sâu kết cấu khó thực kết cấu dạng khối Ở nơi quan sát mắt thường, thông tin kích thước mặt cắt ngang thu khoan lấy mẫu hình trụ hay khoan kết hợp với xác định tỷ lệ khoan, độ nghiên so với trục kết cấu Chiều dài cột vữa xác định lấy lõi mẫu hay khoan hay thí nghiệm xuyên dọc theo trục kết cấu Cách làm khó thực kết cấu có độ mảnh lớn, thực tế khơng thực tỷ lệ chiều dài đường kính cọc lớn 15 91 Khi khoan lấy mẫu, độ nghiên trục khoan lấy mẫu cần xác định, vị trí độ nghiên kết cấu nên xác định trước Khoan lấy mẫu nên tiến hành sau thời gian đủ để hình thành cường độ Trong phương pháp khoan lấy mẫu, thiết bị sử dụng kích thước mẫu nên đảm bảo thu mẫu đại diện Cần có đề phịng đặc biệt khoan lấy mẫu đất sét, bùn hay đất khơng đồng (ví dụ có chứa sỏi, cuội) hay vật liệu thi cơng có cường độ thấp 4.2.9.5 Kiểm tra mặt học Số lượng cọc khoan để kiểm tra cho cơng trình tối thiểu từ – cọc Vị trí khoan lấy mẫu, tùy theo đường kính cọc dự kiến đạt được, cách tim cọc khoang 0.2 m, 0.4 m, v.v Các lỗ khoan bố trí đối diện qua tim cọc Thí nghiệm nén tiến hành mẫu có tỷ số chiều cao/đường kính Khi tỷ số chiều cao/đường kính nhỏ 2, cường độ xác định nhân thêm hệ số điều chỉnh theo tiêu chuẩn ASTM C42/C42M – 12 Cường độ chịu nén kết cấu xác định thí nghiệm mẫu thu từ cơng trình cho 1000 m3 thể tích chúng, có qui định khác phải rõ thiết kế Khi đặc trưng học xác định từ thí nghiện mẫu hình trụ, bảo dưỡng mẫu cần để điều kiện phù hợp, gọt mẫu tiến hành thí nghiệm Xu hướng cường độ mô đun gia tăng với thời gian phụ thuộc đáng kể vào loại đất, với phát triển dài cho đất có hạt mịn hàm lượng cao Thí nghiệm kéo cắt thể mẫu hình trụ (nếu u cầu) Thí nghiệm chất tải trường tiến hành kết cấu Jet Grouting làm việc móng sâu Các thí nghiệm học nên tiến hành thời điểm định trước sau thời gian thi cơng, có kể đến u cầu thi công ảnh hưởng đất tự nhiên đến thời gian hình thành cường độ soilcrete Mẫu thu cho thí nghiệm học nên bảo quản điều kiện độ ẩm nhiệt độ phù hợp 92 4.2.9.6 Kiểm tra tính thấm Mức độ kín nước kết cấu thi công nên xác định bơm kiểm tra hay đo áp lực nước Mức độ kính nước kết cấu thi cơng Jet Grouting vị trí xung quanh hay bên hố đào cần xác định bơm kiểm tra đo áp lực nước trước đào xuống thấp mực nước ngầm ban đầu Tính thấm xác định cách sử dụng giếng khoan 4.2.9.7 Quan trắc Kiểm sốt thơng số q trình thi cơng yếu tố kiểm sốt chất lượng thi công Jet Grouting Các thiết bị quan trắc lắp dựng đủ sớm có trị số chuẩn trước bắt đầu thi công Các thông số sau cần ghi chép liên tục cho tất kết cấu, ngoại trừ gián đoạn cố thiết bị thời gian tránh khỏi: (1) Áp lực – lưu lượng hỗn hợp (2) Tốc độ dịch chuyển xoay đầu phun Khi công việc Jet Grouting phải thực tình trạng có nguy xuất chuyển vị không mong muốn cơng trình lân cận, hệ thống quan trắc báo động phải sử dụng Với ứng dụng gia cố móng cơng trình phải theo dõi liên tục hay gắn thiết bị đo lún tự động 4.2.9.8 Nghiệm thu Sau có kết kiểm tra đánh giá chất lượng công tác vữa số lượng kết cấu yêu cầu tiến hành tổ chức nghiệm thu cơng trình Việc tổ chức nghiệm thu tiến hành theo qui định xây dựng hành Khi nghiệm thu, đơn vị thi công phải chuẩn bị đủ tài liệu sau: (1) Đồ án thiết kế kỹ thuật thi công vữa, thuyết minh đồ án văn bổ sung (nếu có); 93 (2) Các tài liệu ghi chép trình thi công; (3) Các biên kiểm tra chất lượng Sau kiểm tra, cơng trình đảm bảo chất lượng, tiến hành lập biên nghiệm thu để làm sở lập hồ sơ bàn giao cho đơn vị quản lý Nếu chưa đạt yêu cầu quan có thẩm quyền u cầu đơn vị thi cơng phải xử lý đến kiểm tra đạt yêu cầu tổ chức nghiệm thu lại Hồ sơ nghiệm thu cấu trúc Jet Grouting bao gồm nội dung sau: (1) Biên nghiệm thu nội dung; (2) Hoàn công kết cấu Jet Grouting, bao gồm điều chỉnh duyệt; (3) Kết thí nghiệm trường; (4) Chứng chi tiết loại vật liệu, thiết bị kết kiểm tra; (5) Mô tả chi tiết điều kiện đất 4.2.10 CÁC YÊU CẦU ĐẶC BIỆT 4.2.10.1 Tuân thủ theo tiêu chuẩn, quy định hành Thi công Jet Grouting cần tuân theo tất tiêu chuẩn, dẫn kỹ thuật, hay quy định liên quan: (1) Bảo vệ công trường; (2) Bảo đảm an tồn thi cơng; (3) An tồn q trình khoan, vữa, vận hành thiết bị; (4) Bảo vệ mơi trường 4.2.10.2 An tồn lao động Tất loại máy móc, thiết bị vân hành phải tuyệt đối tuân theo quy trình thao tác, quy trình an tồn, đặc biệt quy trình an toàn cho máy trộn máy bơm Tất phần lộ phần chuyển động máy móc, thiết bị phải che chắn không cho vật lạ rơi vào làm hư hỏng gây thương tật cho người Các động điện, thiết bị khởi động, máy khoan phải bảo vệ không để nước vữa rơi vào 94 Việc tháo, lắp đường ống dẫn chính, máy bơm, v.v tiến hành khẳng định khơng cịn áp lực hệ thống Lắp dựng hệ thống biển báo khu vựa nguy hiểm, khu vực trụ vừa thi công, cấm di chuyển qua khu vực Các đánh giá phải kể đến bảo vệ sức khỏe, an tồn lao động cơng nhân cá nhân khác công trường cơng trình lân cận 4.2.10.3 u cầu bảo vệ môi trường Các đánh giá cần kể đến hạn chế tránh ảnh hưởng xấu đến môi trường Các ảnh hưởng xấu đến môi trường cần kể đến: (1) Chuyển vị ảnh hưởng mặt đất cơng trình lân cận; (2) Ô nhiễm nước mặt hay nước ngầm; (3) Thay đổi không cho phép lưu lượng nước ngầm; (4) Ơ nhiễm khơng khí; (5) Ơ nhiễm tiếng ồn (6) Biện pháp xử lý bùn dư nên bao gồm: (7) Thu gom miệng hố khoan; (8) Lưu giữ tạm thời công trường; (9) Biện pháp xử lý có thể; (10) Biện pháp xử lý sau cần giảm tối đa ảnh hưởng xấu đến môi trường 95 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ, VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO TÓM TẮT VÀ KẾT LUẬN 1.1 Chất lượng sản phẩm soilcrete Công nghệ vữa cao áp Jet Grouting có ưu điểm bậc, phạm vi áp dụng rộng rãi ứng dụng cho nhiều mục đích khác giới Ở Việt Nam, cơng nghệ Jet Grouting chưa áp dụng phổ biến chưa có quy trình hướng dẫn áp dụng Đề tài tập trung phát thảo quy trình cơng nghệ hướng dẫn ứng thiết kế, thi công, nghiệm thu, v.v sử dụng Jet Grouting điều kiện TP HCM Quy trình đưa dựa kết nghiên cứu tổng quan Jet Grouting nước kết hợp hai thử nghiệm trường TP HCM, kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè Quận 9, để tạo bốn cọc soilcrete hệ thống Jet Grouting phun đơn nhóm nghiên cứu tự lắp ráp, cải tiến từ thiết bị nhập sẵn có nước Kết đề tài đưa quy trình cơng nghệ để hướng dẫn thiết kế, thi công, nghiệm thu, v.v áp dụng Jet Grouting điều kiện Việt Nam Từ kết nghiên cứu rút kết luận sản phẩm soilcrete thi công hệ thống Jet Grouting phun đơn TP HCM: (1) Đường kính cọc soilcrete đạt lớp cát từ 0.8 - 1.3 m có cường độ qu từ 4.3 – 14.7 MPa (2) Hệ thống Jet Grouting phun đơn tạo soilcrete lớp đất sét có cường độ qu từ 1.7 – 15.3 MPa, mức độ cải thiện so với đất nguyên thổ cường độ 62 lần, độ cứng 120 lần (3) Trong địa chất bùn sét, với áp lực phun từ 20 – 23 MPa cọc soilcrete có đường kính từ 0.6 – 1.5 m, cường độ qu 14 ngày tuổi từ 0.24 – 2.17 MPa, giúp cải thiện so với đất ban đầu từ 16 – 140 lần Mô đun đàn hồi soilcrete lớp bùn sét 14 ngày tuổi từ 24.38 – 86.09 MPa, giúp cải thiện so với đất ban đầu từ 57 – 200 lần Sảm phẩm soilcrete có quan hệ E50 = (30 – 100).qu 96 1.2 Vận hành Jet Grouting Thử nghiệm Jet Grouting tiến hành hệ thống Jet Grouting phun đơn tự lắp ráp Hệ thống thiết bị điều chỉnh, cải tiến để vận hành thơng số yêu cầu kết nối hệ thống để thị thơng số lên hình, tự động lưu trữ, in ấn thông số theo yêu cầu Kết thử nghiệm đưa thông số vận hành hệ thống Jet Grouting phun đơn tạo sản phẩm soilcrete có chất lượng tốt điều kiện địa chất TP HCM Qua hai lần thử nghiệm, kết luận vận hành hệ thống thiết bị sau: (1) Công nghệ Jet Grouting với thiết bị với kính thước nhỏ gọn, 2.3 m (dài) x 1.6 m (rộng) x 2.4 m (cao), thử nghiệm thi cơng gần cơng trình hữu phù hợp với thi công không gian chật hẹp (2) Với vịi phun đường kính 2.5 mm, vữa tỉ lệ w:c = 1:0.7 tượng nghẹt vòi khơng cịn (3) Hệ thống có khả ghi nhận, hiển thị, lưu trữ, in ấn thông số vận hành thuận lợi cho công tác thi công kiểm sốt chất lượng 1.3 Quy trình cơng nghệ thi cơng Jet Grouting Quy trình cơng nghệ Jet Grouting phun đơn đưa dựa kết nghiên cứu tổng quan qua hai lần thử nghiệm trường TP HCM Quy trình cơng nghệ đề xuất giúp việc áp dụng công nghệ Jet Grouting thực tiễn thuận lợi Quy trình tiếp tục nghiên cứu hồn thiện tương lai Từ quy trình phát thảo rút kết luận sau: (1) Công tác thiết kế, thi công Jet Grouting cần xác định đầy đủ thông tin: điều kiện địa chất, thủy văn, điều kiện xung quanh khu vực xử lý, yêu cầu bảo vệ môi trường, biến dạng cho phép kết cấu, cơng trình lân cận (2) Khảo sát địa kỹ thuật xác cần thiết, chiều sâu khảo sát phải đủ dự báo lún, cần tham khảo địa chất tương tự để định quy mô khảo sát (3) Tỷ lệ w:c thường nằm khoảng 0,5 đến 1,5 Xi măng phải tuân theo quy định hành Có thể trộn thêm vật liệu khác bentonite, chất phụ gia, tro bay cho mục đích chống thấm 97 (4) Nước sử dụng từ nguồn nước sinh hoạt Nước từ nguồn khác phải thí nghiệm kiểm tra để đảm bảo khơng ảnh hưởng đến q trình thi cơng, q trình tăng cường độ, tính bền soilcrete (5) Thiết kế sơ cần dựa vào kết thí nghiệm mẫu trộn phịng kinh nghiệm tích lũy (6) Đưa thông số vận hành cần dựa kinh nghiệm thi cơng cơng trình có điều kiện tương tự, kết hợp thử nghiệm với thiết bị dự kiến sử dụng thông số vận hành sơ bộ, rút đánh giá, điều chỉnh phù hợp (7) Trong thi công cần làm tốt công tác chuẩn bị trường, thử nghiệm, khoan tạo lỗ, kiểm soát thông số vận hành, đặc biệt bùn dư theo dõi bùn dư cần tiến hành liên tục (8) Trong thi cơng Jet Grouting cần có biện pháp kiểm soát đẩy trồi, chuyển vị mặt đất, chuyển vị cơng trình lân cận (9) Biện pháp cắt trước để tạo lỗ khoan lớn hiệu việc tăng lượng bùn dư trào lên liên tục, giảm nứt đẩy trồi bề mặt (10) Kiểm tra sẩn phẩm Jet Grouting gồm nội dung sau: kích thước hình học, cường độ, biến dạng, tính thấm, khối lượng riêng sản phẩm (11) Kiểm tra kích thước cọc cách đào lộ đầu cọc khoan kiểm tra độ sâu bên Vị trí lỗ khoan cần cách tim cọc tối thiểu 0.2 m tùy theo đường kính cọc dự kiến Vị trí lỗ khoan cọc cần bố trí đối xứng qua tim cọc Các mẫu soilcrete khoan đem thí nghiện nén nở hơng xác định cường độ (12) Trong thi công Jet Grouting phải tuyệt đối tn thủ quy trình thao tác, quy trình an tồn thiết bị máy móc để đảm bảo an tồn lao động (13) Sau thi công cần vệ sinh máy móc cẩn thận tránh vữa cịn xót lại gây tắt nghẽn thiết bị 98 KIẾN NGHỊ Một số kiến nghị dựa kết nghiên cứu sau: (1) Thiết kế, thi công Jet Grouting tuân theo qui trình lặp: trước tiên theo thí nghiệm phịng kinh nghiệm tích lũy, thi cơng trụ thử, thí nghiệm kiểm tra, so sánh với kết thí nghiệm phịng, đánh giá lại tiêu cần thiết, điều chỉnh thiết kế, thi công trụ đại trà (2) Trong thiết kế sơ cần thu thập kinh nghiệm thi công Jet Grouting điều kiện tương tự (3) Thí nghiệm mẫu trộn phòng cần tiến hành tỉ lệ w:c khác nhau, tỉ lệ thay đất khác để làm cở sở lựa chọn cho thiết kế sơ (4) Việc đưa thông số vận hành cần dựa kinh nghiệm thi công kết hợp với thử nghiệm trường (5) Trong thiết kế cần đưa giới hạn cho phép lún, trồi, biến dạng kết cấu, làm việc ảnh hưởng q trì thi cơng,ngồi cần đưa sở thiết kế cụ thể (6) Nội dung hồ sơ thiết kế cần trình bày cơng dụng, kích thước hình học khối gia cố, đặc tính kỹ thuật vật liệu vữa, giai đoạn thi công (7) Vữa tạo thành từ xi măng phải tuân theo qui định hành nước nước dùng sinh hoạt (8) Bùn dư kiểm soát tốt bùn dư vấn đề đặc biệt phải quan tâm thi công Jet Grouting Khi thi công Jet Grouting biện pháp kiểm soát bùn dư cần đề yêu cầu bắt buộc (9) Cần có biện pháp để đảm bảo lượng bùn dư trào lên liên tục q trình thi cơng Bùn dư cần thu mẫu đem thí nghiệm nén (10) Khoảng hở thành hố khoan cần khoan nên đủ lớn để bùn dư trồi lên miệng hố khoan liên tục (11) Có thể dung biện pháp cắt trước dung dung dịch Bentonite với áp lực từ 10 – 15 MPa tạo lỗ khoan đủ lớn giúp bùn dư trào lên liên tục, khơng cịn vết nứt bề mặt 99 (12) Khi xảy tượng tắt nghẽn, cần đưa biện pháp phù hợp để tránh ảnh hưởng q trình vữa Có thể xem xét thay đổi kích thước vịi phun tỉ lệ w:c (13) Để giảm tượng tắt nghẽn vòi phun trình vữa, cần tạo lỗ khoan lớn so với cần Sử dụng vịi phun có đường kính 2.5 mm w:c = 1:0.7 khắc phục nghẹt vòi (14) Biện pháp cắt trước Bentonite kết hợp giữ thành mang lại hiệu việc tạo nên lỗ khoan lớn (15) Trong trình thi công cần ghi chép cẩn thận hàng ngày thông tin, tượng, cố làm tài liệu tham khảo sau (16) Trong q trình thi cơng cần quan trắc chuyển vị cơng trình lân cận, cần lắp đặt hệ thống quan trắc (17) Sau thi cơng, thiết bị máy móc cần vệ sinh để tránh vữa đông cứng thiết bị ảnh hưởng đến lần thi công sau (18) Các thí nghiệm nén mẫu nên tiến hành thời điểm định trước sau thời gian thi công, kể đến yêu cầu thi công ảnh hưởng đất tự nhiên đến thời gian hình thành cường độ soilcrete HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Sau hướng nghiên cứu dựa đề tài này: (1) Tiếp tục thử nghiệm khu vực khác địa bàn TP HCM để thu thập liệu, kinh nghiệm thi công Jet Grouting hồn chỉnh qui trình cơng nghệ (2) Thử nghiệm với thông số vận hành khác nhau, tỉ lệ w:c khác với điều kiện địa chất tương tự đề tài, từ phân tích, đánh giá kết đạt được, hoàn chỉnh qui trình cơng nghệ (3) Thử nghiệm với cách nâng/hạ cần khác nhau: nâng cần theo kiểm nhảy nấc, theo kiểu nhảy nấc kết hợp vừa nâng vừa xoay cần, v.v từ đánh giá chất lượng soilcrete hồn chỉnh qui trình cơng nghệ 100 (4) Hiện nay, để tạo cọc soilcrete phải tốn lượng xi măng tương đối lớn thời gian thi cơng dài cần nghiên cứu cập nhật quy trình cơng nghệ để nâng cao hiệu kinh tế cho hệ thống Jet Grouting 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] Adsero, M.E (2008), Effect of jet grouting on the lateral resistance of soil surrounding driven-pile foundations, Bachelor thesis at Brigham Young University, 237 pp Alkaya, D., Çobanoğlu, İ., Yeşil, B., Yildiz4, M Ş (2011), The evaluation of stone column and jet grouting soil improvement with seismic refraction method: Example of Poti (Georgia) railway, International Journal of the Physical Sciences Vol 6(28), pp 6565-6571 American Society for Testing and Materials, Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil, ASTM D 2166 – 00, pp American Society for Testing and Materials, “Standard Test Method for Obtaining and Testing Drilled Cores and Sawed Beams of Concrete”, ASTM C42/C42M – 12, 8pp Bachy Soletanche, Preventive measures on the outside of the Diaphragm Wall Bauer Group, Jet Grouting Tecnhical, http://www.bauer.de/de/index.html Bilfinger Berger Spezialtiefbau GmbH, Jet Grouting, http://www.foundationengineering.bilfingerberger.com Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn (1995), Công trình thủy lợi – Tiêu chuẩn kỹ thuật khoan ximăng vào đá, 14 TCN 82 - 1995, 50 trang Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn (2005), Quy trình vữa gia cố đê, 14 TCN 1-2004, 38 trang Bộ Xây Dựng (2006), Gia cố đất yếu trụ đất ximăng, TCXDVN 385:2006, 36 trang Boart LongyearTM, Jet Grouting System, http://www.boartlongyear.com/web/guest/jet-grouting-system1 Brill, G.T., Burke, G.K.,Ringen, A.R (2003), “A ten year perspective of Jet Grouting: advancements in applications and technology”, Third International Conference of American Society of Civil Engineers, New Orleans, pp 218235 British Standard (2001), Execution of special geotecnhical works-Jet grouting, BS EN12716:2001, 39pp Bruce, A.D, Boley, L.D, Gallavresi, F (1987), New developments in ground reinforcement and treatment for tunnelling, RETC Proceedings, vol 2, pp 811-835 Bruce, D.A (1994), Jet Grouting, Ground improvement, Edited by Xanthakos, P.P., Abramson, L.W., and Bruce, D.A., Jonh Willey & Sons, pp 580-683 Burke, G (2004), Jet Grouting systems: advantages and disadvantages, Geosupport2004, ASCE, GSP No 124, pp 875-886 102 [17] Choi, R.F.Y (2005), Review of the Jet Grouting method, Bachelor thesis at University of Southern Qeensland, 149 pp [18] Coulter, S., Martin, C.D (2004), Ground deformations above a large shallow tunnel excavated using Jet Grouting, EUROCK 2004 and 53rd Geomechanics Colloquy, pp.155-160 [19] Covil, C S., Skinner, A E (1994), ‘‘Jet grouting—a review of some of the operating parameters that form the basis of the jet grouting process.’’, Grouting in the Ground, edited by A L Bell, Thomas Telford, London, pp 605–629 [20] Croce, P., Flora, A (2000), “Analysis of single-fluid jet grouting”, Géotechnique, Vol 50, pp 739-748 [21] DAS, B.M (2006), “Principles of Geotechnical Engineering”, Fifth edition, California State University, Sacrameto, 593 pp [22] Essler, R Yoshida, H (2004), Jet Grouting, Ground improvement, Edited by Moseley, M.P and Kirsch, K., Spon Press, pp 160-196 [23] Falcão, J.F, Pinto, A.L, Pinto, F.D., Case histories of ground improvement solutions using jet-grouting, Rua das Fontainhas 58, 2700 – 391 Amadora, Portugal [24] ASCE Jet Grouting Task Force (AJGTF 2009), Jet Grouting Guideline, GeoInstitute of ASCE: Grouting Committee, 29 pp [25] Hayward Baker Inc., “Jet Grouting”, http://www.haywardbaker.com/WhatWeDo/Tecnhiques/Grouting/JetGroutin g/default.asp x [26] Ho, C.E (2005), “Turbulent Fluid Jet Excavation in Cohesive Soil with Particular Application to Jet Grouting”, Doctor of Science in Geotechnical and Geoenvironmental Engineering at the Massachusetts Institute of Technology, June 2005, 457 pp [27] Ho, C.E (2007), “Fluid-Soil Interaction Model For Jetgrouting”, Grouting for Ground Improvement: Innovative Concepts and Applications, American Society of Civil Engineers [28] Houlsby, A.C (1990), Construction and desing of cement grouting – A guide to grouting in rock foundations, Jonh Wiley & Sons, N.Y., 392 pp [29] Jaritngam, S.(2003), Desing concept of the soil improvement for road construcion on soft clay, Proceedings of the Eastern Asia Society for Transportation Studies on October 2003, Vol [30] Kamruzzaman, A.H.M (2002), “Physico-chemical and engineering behavior of cement treated Singapore marine clay “, Thesis submitted for the degree of doctor of Philosophy Department of Civil Engineering National University Of Singapore, 184 pp [31] Kazemian, S., Huat, B.B.K (2009), Assessment and coMParison of grouting and injection methods in geotecnhical engineering, European Journal of Scientific Research, Vol.27 No.2 (2009), pp.234-247 103 [32] KellerGroup, The Soilcrete – Jet Grouting process, http://www.KellerGrundbau.com [33] Kosmatka, S.H, Kerkhoff, B., Panarese, W.C (2003), Portland, Blended, and Other Hydraulic Cements, Design and Control of Concrete Mixtures, EB001, 14th edition, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, USA, pp 21 56 [34] Menard Co., Jet Grouting, http://www.menardweb.com/internetmenard.nsf/html/jet_grouting_en.html [35] Nelson, S.A (2011), “Phyllosilicates (micas, chlorite, talc, serpentine)”, the Falculty of Mineralogy, Tulane University, New Orleans, Louisiana, United States, EENS 2110 [36] Nguyễn Quốc Dũng (2010), Giới thiệu kết ứng dụng công nghệ khoan cao áp (Jet Grouting) để chống thấm cho số cơng trình thuỷ lợi, Hội nghị quốc tế đập lớn giới, Hà Nội [37] Nguyễn Quốc Dũng (2011), Application cases and successful experience of Jet grouting method in Vietnam, Geotec Hanoi 2011 [38] Nikbakhtan, B., Osanloo, M (2009), Effect of grout pressure and grout flow on soil physical and mechanical properties in jet grouting operations, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 46, pp 498– 505 [39] Nikbakhtan, B.,Ahangari, K (2010), Field study of the influence of various jet grouting parameters on soilcrete unconfined compressive strength and its diameter, ScienceDirect, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 47, pp 685–689 [40] Oliveira, R.C.D., Marques, M.E.S Oliveira, J.R.M.S (2011), “Evaluating the performance of Jet Grouting for reinforcement of port structure”, presented at 14th Pan-Am CGS Geotechnical Conference, Toronto, pp [41] Phạm Duy Hữu & Ngô Xuân Quảng (2004), Xi măng chất kết dính vơ cơ, Vật liệu xây dựng đường ô tô sân bay, Nhà xuất xây dựng, trang 68 – 96 [42] Pinto, A., Ferreira, S., Barros, V.(2001), Underpinning solutions of historical constructions, Historical Constructions, P.B Lourenỗo, P Roca (Eds.), Guimarães, pp 1003-1012 [43] Saurer, E., Marcher, Th., Lesnik, M (2011), Grid space optimization of jet grouting columns, 15th European Conference on Soil Mechanics and Geotecnhical Engineering, pp 1055-1060 [44] SOILMEC S.p.A, Drilling and Foudatiom equipment, http://www.soilmec.com/viewdoc.asp?co_id=9 [45] Townsend, F.C., Brian Anderson, J (2004), Jet Grouting, A Compendium of Ground Modification Tecnhiques, Florida Department of Transportation, pp 185-192 104 [46] Trần Nguyễn Hoàng Hùng (2011), Đánh giá tiềm ứng dụng công nghệ vữa cao áp (Jet Grouting) điều kiện Việt Nam, Tạp chí Giao thông vận tải, số tháng 9/2011, trang 28-31 [47] Wang, L (2002), “Cementitious Stabilization of Soils In The Presence Of Sulfate”, A Dissertation, Faculty of the Louisiana State University and Agricultural and Mechanical College, 117 pp [48] Wong, L.W., Hwang, R.N (1997), Evaluation of Jet Grouting by In-situ test, International conference on ground improvement tecnhiques: 6-8 May, 1997, pp 641 – 647 [49] Woodward, J (2005), Jet Grouting, Ground improvement by grouting, An introduction to geotecnhical processes, Spon Press, pp 200-206 [50] YBM Co., Ltd Japan, Jet Grouting equipment catalog, http://www.ybm.jp/ [51] Yoshitake, I., Mitsui, T., Yoshikawa, T., Ikeda, A., Nakagawa, K (2004), “An Evaluation Method of Ground Improvement by Jet-Grouting”, Tunneling and underground space technology, Vol.19, pp 496-497 [52] Japanese Jet Grouting Assosiation 2011 (JJGA 2011), Jet Grouting Method Technical Manual, 86 pp (tiếng Nhật) ... LUẬN VĂN Đề tài NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ PHỤT VỮA CAO ÁP (JET GROUTING) ỨNG DỤNG GIA CỐ NỀN Ở MIỀN NAM, VIỆT NAM Jet Grouting kỹ thuật gia cố cách sử dụng tia nước /vữa/ khí áp lực từ 20 –... TÀI: Nghiên cứu quy trình cơng nghệ vữa cao áp (Jet Grouting) ứng dụng gia cố miền Nam, Việt Nam II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ nội dung luận văn Thạc sĩ bao gồm: (1) Nghiên cứu. .. technology in Vietnam widely in near future iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ: ? ?Nghiên cứu quy trình cơng nghệ vữa cao áp (Jet Grouting) ứng dụng gia cố miền Nam, Việt Nam? ?? đề tài