Khi xây dựng các công trình ngầm bằng phơng pháp tờng trong đất thì vấn đề chống thấm có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Thờng thì để làm lớp ngăn nớc cho t- ờng thì hay sử dụng bê tông phun hoặc vật liệu đợc chế tạo từ bitum. Tuy nhiên phơng pháp này khả thi đối với tờng hầm đợc xây dựng theo phơng pháp từ dới lên. Đối với trờng hợp tờng đợc thi công trong đất theo kinh nghiệm xây dựng thì cách ngăn nớc tốt nhất và tin cậy nhất đó là tạo ra một lớp đất sau tờng đợc keo hoá bằng vữa sét keo mịn.
Vữa sét nằm ở trong hào thấm vào trong lỗ rỗng và khe nứt của đất, tạo nên một màng keo dầy 2ữ5mm. Sự tác động tơng hỗ của các loại hạt sét lơ lửng trong nớc với các hạt đất của xởng đất đợc biểu thị một mặt bằng khả năng giữ đơn thuần về mặt cơ học các hạt lơ lửng chuyển động trong lỗ rỗng của đất có tính thấm, mặt khác là sự phát sinh trực tiếp sự liên kết về mặt lý hoá giữa các hạt này và xởng của đất thấm nớc. Sự tác động tơng hỗ này đợc gọi là sự keo hoá. Trong quá trình xâm nhập của vữa vào đất, tốc độ chuyển động của vữa giảm dần và đến một một độ sâu nào đó thì ngừng hẳn. Khi vữa ở trạng thái tĩnh sẽ tạo nên trong lỗ rỗng của đất một cấu trúc mới là keo còn ở trên mặt của đất là một màng sét.
Chiều dày của lớp đất đợc keo hoá phụ thuộc vào chiều sâu hào, các đặc tính cơ lý của đất và tính keo mịn của vữa. Ví dụ nh ở độ sâu 3m kể từ mặt trên của vữa ở trong hào khi không có nớc ngầm, chiều dầy lớp keo hoá trong cuội sỏi đạt đến 1,5m, trong cát là > 8cm. Trong cuội sỏi hệ số thấm là Kφ =10-1cm/s; Sau khi xử lý bằng vữa bentonite hệ số thấm giảm xuống đến trị số 3,24.10-6cm/s có nghĩa là có thể xem nh không thấm nớc.
Tính chất của keo sét và đất sau khi đã đợc keo hóa trớc tiên phụ thuộc vào tính chất keo mịn của nó. Việc tạo nên một màng chống thấm nh vậy là có thể nếu ta sử dụng các vữa có chất lợng cao; khi đó các hạt sét sẽ khuếch tán, ép chặt vào nhau và giữa chúng tạo nên sự liên kết keo bền và hoàn toàn không có nớc tự
do. Các lỗ rỗng của đất chịu lực sẽ đợc lấp đầy kín bằng keo của vữa sét và thực tế là tạo nên một lớp chống thấm từ đất đã keo hoá. Việc sử dụng vữa chất lợng thấp có trọng lợng riêng thấp là để giữ ổn định cho thành hào, còn việc tạo thành màng sét không thấm nớc và sự keo hoá đất là không thể xảy ra.
Từ những thực tế trên ta có thể áp dụng tính chất keo hoá của đất bằng vữa keo mịn để thi công chống thấm cho tờng hầm đợc thi công trong đất. Nh ta đã biết công nghệ thi công cọc khoan nhồi cũng sử dụng bentonite để giữ thành hố đào trong qua trình thi công đào đất. ở đây vấn đề đợc đặt ra là an toàn cho thành hố đào là chính vì thế loại vữa sét sử dụng chỉ cần có trọng lợng riêng lớn hơn của n- ớc để cân bằng với áp lực nớc do nớc gây ra và nó có tác dụng giữ thành hố đào không bị sụt lở. Trong quá trình đào đất bị lẫn vào vữa sét gây bẩn vữa vì thế ta phải ta phải lọc thu hồi vữa và dùng lại nhng dù sao thì vữa cũng không thể sạch trong quá trình thi công đợc nên sau khi đã thổi rửa đáy hố đào ngời ta tiến hành thay vữa cũ bằng vữa sạch với mục đích tạo cho khối bê tông đổ không bị lẫn tạp chất trong dung dịch bentonite. Để chống thấm cho tờng trong đất khi đào hào xong ta dùng vữa bentonite loại chất lợng cao để tạo ra một lớp đất sau tờng đợc keo hoá và trên bề mặt của lớp đất đợc phủ một lớp màng keo dày từ 2ữ5mm. Chính lớp đất keo hoá và lớp màng này sẽ ngăn không cho nớc tiếp xúc với khối bê tông tờng. Một khi ta đã sử dụng loại bentonite này thì việc thay thế vữa cừ bằng loại vữa sạch có thể là không cần thiết mà dùng ngay nớc để thay thế, nh vậy chất lợng bê tông của tờng sẽ đạt chất lợng cao hơn và lúc này bê tông đợc thi công đúng theo "Đổ bê tông trong nớc".
Theo nghiên cứu của các nhà khoa học Nga thì việc keo hoá lớp đất sau tờng đạt kết quả rất khả quan, độ thấm nớc giảm đi rất nhanh ở thời kỳ đầu và sẽ đạt trị số rất nhỏ sau một thời gian. Ngời ta đã dùng Bentonite có trọng lợng riêng γv=1,10g/cm3. Để xây dựng tờng bằng phơng pháp "tờng trong đất" ở ngoại ô Moscow. Sau đó ngời ta lấy mẫu đã đợc keo hoá để kiểm tra mẫu đợc lấy ở độ sâu 6,5ữ6,7m. Theo kết quả của phòng thí nghiệm thì lớp đất đợc keo hoá dày 9cm. lớp đất này là cát bụi, hàm lợng cát d < 0,005mm chiếm 4,5% còn lại là cát hạt trung. Lớp màng sét tạo thành trên bề mặt đất hố đào là 3ữ4mm. Hệ số chông thấm của màng đạt 2.10-9cm/s. Rõ ràng là với kết quả trên thì lớp đất keo hoá và màng sét này hoàn toàn đảm bảo chống thấm cho tờng trong đất. Ngời ta đã kiểm tra và thấy rằng tờng không bị thấm.
Để sử dụng tối đa khả năng của sét để chống thấm, ngời ta đã nghiên cứu để điều chỉnh các thông số của chúng trong quá trình sản xuất, việc điều chỉnh này sẽ mang lại hiệu quả kinh tế tối cao. Có một số biện pháp để điều chỉnh vữa sét nh phơng pháp cơ khí, phơng pháp siêu âm và phơng pháp hoá học.
Phơng pháp cơ khí nhằm đạt tối đa sự khuếch tán của sét và làm sạch vữa khỏi các tạp chất khi đào hào. Việc xử lí bằng phơng pháp cơ khí chủ yếu là làm
khuếch tán pha cứng thành các hạt nhỏ nhất làm cho chúng có khả năng chống thấm cao, độ keo hoá cũng đợc nâng lên.
Phơng pháp siêu âm thực chất là tác động vào vữa các dao động đàn hồi để tạo ra các bọt khí, các bọt này sẽ tạo áp lực lớn làm tăng cờng độ của các quá trình hoá lý, tạo nên các cấu trúc ổn định tối đa.
Còn xử lý theo phơng pháp hoá học là ngời ta đa vào một số loại hoá chất. Nếu nh đa vào trớc khi đào hào thì gọi là xử lý lần đầu, còn nếu nh trong quá trình thi công đa vào để giữ nguyên hoặc thay đổi tính chất của vữa thì gọi là xử lý phụ thêm (xử lý bổ xung). Ta có thể chia hoá chất làm 2 nhóm : nhóm hoá chất tạo màng (chất điện phân kiềm) và nhóm hoá chất ổn định nh các hoá chất hoạt tính bề mặt, các keo bảo vệ chống thấm. Các hoá chất này hấp thụ lên bề mặt của các hạt sét, tạo nên xung quanh chúng một màng chắn cơ học ngăn cách sự xâm thực của các hạt sét.
Tờng trong đất thờng đóng vai trò là tờng của tầng hầm, vì vậy ngoài việc tạo lớp ngăn nớc phía ngoài tờng bằng vữa bentonite ngời ta còn phải xử lý phía trong tờng bằng các loại vữa chống thấm. Nh đã trình bày ở phần trên để chống thấm cho tờng ta dùng các loại vữa khác nhau nh SIKA-TOP 141, SIKA 101 HD, IGOLATEX và SIKA FONDATION B và nhiều loại khác của các hãng nớc ngoài. Việc áp dụng nó đợc trình bày ở mục (a).