4. Cỏch tiếp cận và phƣơng phỏp nghiờn cứu
3.2.3.7 Khoan phụt đại trà
a. Trỡnh tự hoan phụt
Cụng tỏc khoan phụt được bắt đầu sau khi lớp bờ tụng làm bệ phản ỏp dày 0.30m dưới đỏy chõn khay đập đó đủ cường độ ớt nhất 20 ngày tuổi.
Cụng tỏc khoan phụt đại trà được thực hiện sau khi đó cú kết quả đỏnh giỏ của khoan phụt thớ nghiệm, hoặc trờn cơ sở đồ ỏn thiết kế đó được điều chỉnh lại cỏc thụng số khoan phụt cho phự hợp với điều kiện thực tế của cụng trỡnh nếu cần thiết.
Trờn cơ sở cỏc mốc cao độ và cỏc mốc khống chế, dựng mỏy đo đạc địa hỡnh và thước dõy bằng thộp để định vị cỏc hàng khoan phụt, cỏc hố khoan và xỏc định cao độ miệng hố ngoài thực địa cho từng khu vực phụt. Sai lệch vị trớ thực tế của mỗi hố khoan so với vị trớ thiết kế thể hiện trờn bỡnh đồ khụng vượt quỏ 0,1m.
Định vị và đặt tờn cỏc hàng khoan và hố khoan:
- Trước tiờn định vị cỏc hàng khoan phụt như sau:
+ Hàng (B) : Bố trớ cỏch tim đập về thượng lưu 0.75 m + Hàng (A) : Bố trớ cỏch tim đập về hạ lưu 0.75 m
- Định vị hố khoan: Bố trớ mạng lưới hố khoan theo dạng tam giỏc (xem hỡnh 3.4). Tờn của cỏc lỗ khoan được đặt gắn theo hàng khoan một cỏch cú hệ thống để thuận lợi kiểm tra và quản lý khoan phụt. Tờn cỏc hố khoan được đặt như sau:
+ Hàng (B) : B1, B2, B3, B4,…, Bn+1 + Hàng (A) : A1, A2, A3, A4,…, An
Nếu cú hố khoan bổ sung hoặc khoan lại thay cho hố khoan bị sự cố trong thi cụng thỡ tờn hố khoan bổ sung đú được mang số hiệu của hố khoan gần nhất và thờm chữ “T” để chỉ hố khoan bổ sung thờm hoặc chữ “L” để chỉ hố khoan phụt lại.
Nguyờn tắc phụt vữa:
- Thứ tự phụt giữa cỏc hàng phụt: Phụt từ hạ lưu về thượng lưu.
(B) (A)
- Thứ tự phụt trong cựng một hàng phụt: Phụt từ ngoài vào trong theo đợt phụt. Cú thể chia làm 2 đợt hoặc 3 đợt để phụt. Đối với khu vực cú hố khoan khỏ sõu, thời gian hoàn thành phụt cho 1 hố khoan lõu, vữa xi măng đó đủ cường độ đụng kết thỡ nờn chia làm 2 đợt phụt để tăng tiến độ thi cụng. Ngược lại, nếu khu vực cú hố khoan nụng thỡ nờn chia làm 3 đợt phụt để vữa xi măng trong cỏc hố phụt cú đủ thời gian đụng kết đạt cường độ.
+ Thứ tự phụt theo 2 đợt phụt như sau:
Đợt 1: Phụt cỏc hố cú số hiệu lẻ (hố 1 – 3 – 5) Đợt 2: Phụt cỏc hố cú số hiệu chẳn (hố 2 – 4 – 6) + Thứ tự phụt theo 3 đợt phụt như sau:
Đợt 1: Phụt cỏc hố theo bước cỏc nhau 3 hố (hố 1 – 5 – 9) Đợt 2: Phụt cỏc hố ở giữa cỏc hố trờn (hố 3 – 7)
Đợt 3: Phụt cỏc hố ở giữa cỏc hố đó phụt (hố 2 – 4 – 6 – 8) Thứ tự phụt theo phõn đợt được minh họa theo hỡnh vẽ sau đõy:
Phương phỏp phụt theo phõn đoạn từ trờn xuống, chiều dài đoạn phụt cú thể giao động tựy thuộc vào độ sõu phụt của từng hố, song phải tuõn thủ theo nguyờn tắc là đoạn phụt trờn cựng cú chiều dài ngắn nhất, đoạn dưới cựng cú chiều dài dài nhất, chiều dài của đoạn phụt thụng thường là 5m. Đối với cỏc hố khoan khụng phải là bội số của 5m thỡ phải bố trớ sao cho đoạn cú chiều dài < 5m ở phớa trờn và dài > 5m ở đỏy hố, cỏc đoạn cũn lại trong trường hợp đỏ đồng nhất cú chiều dài là 5m.
- Trong trường hợp cỏc hố khoan cắt qua cỏc lớp đỏ cú thành phần khỏc nhau, độ nứt nẻ khỏc nhau thỡ ranh giới của đoạn phụt phải bố trớ trựng với ranh giới của cỏc lớp đỏ.
- Trong vựng nham thạch khụng ổn định và khi hố khoan cắt qua cỏc đới kiến tạo, cỏc vựng đất đỏ bị phỏ hủy, cỏc vựng cú hang hốc cac-xtơ, vựng cú dũng thấm lớn thỡ chiều dài đoạn phụt cần giảm xuống từ (1ữ3)m.
Trường hợp nếu đoạn cú q < 0,03 l/ph.m (3Lu) thỡ cho phộp tăng chiều dài cỏc đoạn phụt trong cỏc hố khoan của đợt 2 và cỏc đợt tiếp theo lờn tới (10ữ15)m.
Sơ đồ khoan phụt:
Hỡnh 3.9 : Sơ đồ khoan phụt vữa tạo màng chống thấm
LẮP MÁY KHOAN KHOAN RỮA HỐ KHOAN ĐẶT NÚT ủaàm neựn hieọn trửụứng ẫP NƢỚC Khoan Tớnh q (l/ph.m) PHỤT VỮA LẤP HỐ
THÁO MÁY KHOAN
Thay đổi nồng độ vữa cho phự hợp Pmax
thieỏt keỏ
K ạ
b. Khoan tạo lỗ, rửa hố và đặt nỳt
Khoan tạo lỗ:
- Dựng khoan xoay cú mũi bằng kim cương hoặc hợp kim để tạo lỗ khoan. Độ sõu lỗ phự hợp với đồ ỏn thiết kế. Đường kớnh lỗ khoan 42mm. Vị trớ và độ sõu thực tế của lỗ khoan được ghi đầy đủ vào nhật ký thi cụng.
- Nếu trong khi khoan thấy cú hiện tượng nước rữa hố khoan bị hỳt mất hoặc vỏch hố khoan bị sập thỡ phải dừng khoan và tiến hành phụt vữa xi măng vào đoạn vừa mới khoan, sau đú chờ xi măng đụng cứng mới được khoan tiếp.
- Độ sai lệch của cỏc hố khoan so với thiết kế kể từ miệng hố khoan khụng vượt quỏ 0,4m.
- Theo mặt cắt dọc thiết kế màng chống thấm, chiều sõu của cỏc hố khoan thay đổi theo từng đoạn trờn cắt dọc, nờn cú số đoạn phụt cũng thay đổi theo.
- Đoạn từ K0+44.9 đến K0+385.5 dài 340.6 m cú chiều sõu khoan phụt thay đổi từ (3ữ8)m, tựy theo độ sõu của hố khoan mà cú số đoạn khoan phụt thay đổi từ (1ữ2) đoạn phụt.
- Đoạn từ K0+441.8 đến K0+510.7 dài 68.9 m cú chiều sõu khoan phụt khụng thay đổi (5ữ8)m, tựy theo độ sõu của hố khoan mà cú số đoạn khoang phụt là (1ữ2) đoạn phụt.
- Tại hố khoan cú địa hỡnh ớt thay đổi, bệ phản ỏp tương đối bằng phẳng nờn được khoan thẳng đứng và vuụng gúc với mặt phẳng nằm ngang. Cỏc hố khoan cú địa hỡnh khỏ dốc, nờn được khoan xiờn và vuụng gúc với bề mặt bệ phản ỏp.
Rửa hố khoan:
- Sau khi khoan xong mỗi đoạn cần phải tiến hành rữa hố và ộp nước thớ nghiệm trước khi phụt. Cụng tỏc rữa hố bằng cỏch hạ cần khoan xuống cỏch đỏy hố 0,2m và dựng mỏy bơm ỏp lực bơm nước sạch để rữa hố cho đến khi nước trong trào qua miệng hố khoảng từ (3ữ5) phỳt thỡ dừng lại. Nếu nước rữa khụng thấy trào ra miệng hố thỡ tiếp xúi rữa kộo dài ớt nhất là 15 phỳt mới được ngừng rữa. Cú thể xúi rữa bằng phương phỏp kết hợp giữa ỏp lực nước và khớ nộn thổi rữa.
- Sau khi rữa xong phải đo lại độ sõu của hố khoan để xỏc định chiều dày của lớp mựn đỏ đọng lại ở dưới đỏy hố, lớp này khụng được vượt quỏ 0,3m. Sau đú tiến hành ộp nước đơn giản theo phương phỏp 1 cấp ỏp lực bằng 0,8*Ptk (kg/cm2), Ptk là ỏp lực tối đa cho đoạn phụ tương ứng. Thời gian ộp nước là 20 phỳt, đo lưu lượng với khoảng thời gian 5 phỳt đo 1 lần và lấy số đo lần cuối để tớnh lưu lượng mất nước đơn vị q (l/ph.m).
- Nếu hố khoan cú mực nước ngầm thỡ phải bổ sung đo mực nước ngầm, đo ỏp lực nước ngầm, lưu lượng nước trào ra miệng hố.
Đặt nỳt:
Loại nỳt phụt sử dụng cú thể là nỳt bo bằng cao su hoặc nỳt thủy lực. Nỳt phải kớn và cú khả năng chịu được ỏp lực cao. Nỳt cú ống hồi vữa được đặt sau đoạn phụt, nỳt được đặt trờn ranh giới phụt một đoạn từ (0,2ữ0,5)m. Khi kết thỳc 1 đoạn phụt thỡ thỏo bộ nỳt ra khỏi ống chốn để khoan cho đoạn kế tiếp. Sau khi rữa hố và ộp nước thớ nghiệm cho đoạn sau thỡ tiến hành đặt lại bộ nỳt để phụt.
- Trong trường hợp khụng thể đặt nỳt đảm bảo độ kớn khớt do lớp nham thạch khụng ổn định thỡ cú thể dịch vị trớ nỳt phụt lờn cao hơn 0,5m, nhưng khụng được vượt quỏ 2m. Cú thể đặt nỳt ở miệng hố khoan trong ống chốn, trong đoạn bờ tụng đó phụt trước đú.
- Yờu cầu đối với từng đoạn phụt, ống dẫn vữa trong hố khoan phải được hạ sõu xuống cỏch đỏy hố là 0,5m.
c. ẫp nƣớc thớ nghiệm
Sau khi đặt nỳt và trước khi phụt vữa xi măng thỡ phải tiến hành ộp nước thớ nghiệm. Cụ thể cho ộp nước tương ứng với ỏp lực tối đa ỏp dụng cho từng đoạn phụt, nhưng khụng được vượt quỏ ỏp lực thiết kế hoặc ỏp lực đó được điều chỉnh thụng qua kết quả khoan phụt thớ nghiệm. Áp lực sau khi đó ổn định phải được duy trỡ trong thời gian từ 30 phỳt, trong thời gian này phải tiến hành đo lưu lượng từ (2ữ3) lần và chọn trị số lưu lượng trung bỡnh để tớnh toỏn lưu lượng mất nước đơn vị q (l/ph.m). Cú q xỏc định được nồng độ vữa ban đầu để phụt cho từng đoạn phụt.
Tớnh lưu lượng mất nước đơn vị : L H Q q * (l/ph.m) (3.3)
Trong đú: + Q : Lưu lượng ộp nước ổn định trong hố khoan (l/ph) + L : Chiều dài đoạn thớ nghiệm (m)
+ H : Là tổng cột nước ỏp lực thớ nghiệm (m) H = Hđh + P + hmn (m)
+ Hđh : Chiều cao đồng hồ đo ỏp so với mặt đất (m) + P : Là trị số ỏp lực trờn đồng hồ (Mpa)
Đổi đơn vị: 1 Mpa ≈ 10 Kg/cm2 ≈ (100m cột nước) + hmn : Độ sõu mực nước cú trong hố khoan (m)
Tớnh hệ số thấm theo kết quả ộp nước thớ nghiệm :
* Cụng thức của Phũng cải tạo đất Mỹ (Bureau of Reclamation): Theo Tiờu chuẩn số 14TCN 83-91, Quy trỡnh xỏc định độ thấm nước của đỏ bằng phương phỏp thớ nghiệm ộp nước vào hố khoan.
) ln( . 2 ) ln( . * * 2 r L q r L L H Q k ( / . ) (3.4) Trong đú: + r : Là bỏn kớnh hố khoan (m).
+ L : Chiều dài đoạn thớ nghiệm (m). + H : Cột nước ỏp lực hiệu dụng (m). * Phõn định cỏc đỏ theo mức độ thấm nước: Bảng 3.9: Phõn định cỏc đỏ theo mức độ thấm nước (14 TCN 83-91) TT Mức độ thấm nƣớc q (l/ph.m) qL (Lu) Kt (m/ng.đ) 1 Khụng thấm nước < 0,01 < 1 < 0,05 2 Thấm nước yếu 0,01 ữ 0,1 1 ữ 10 0,05 ữ 0,3 3 Thấm nước TB 0,1 ữ 1 10 ữ 1.102 0,3 ữ 3 4 Thấm nước mạnh 1 ữ 10 1.102 ữ 1.103 3 ữ 30 5 Thấm nước rất mạnh > 10 > 1.103 > 30
d. Vật liệu và chế tạo vữa phụt
Vật liệu :
Vật liệu để chế tạo vữa phụt cho cụng trỡnh là nước và xi măng. Cụng trỡnh cú cỏc đới đỏ nứt nẻ và phong húa từ trung bỡnh đến mạnh, để bảo đảm chất lượng màng chống thấm tốt chọn là loại xi măng Portland mỏc PC40.
- Xi măng dựng nhất thiết phải sử dụng cựng loại, chất lượng phải đạt tiờu chuẩn về độ rời, mịn, khụng vún cục hoặc kộm phẩm chất khi đó để quỏ thời hạn sử dụng. Xi măng phải được lưu giữ và bảo quản tốt và cần phải được kiểm tra chất lượng từng bao trước khi cho vào thựng trộn.
- Nước để trộn vữa phải trong, sạch, khụng cú cỏc tạp chất như dầu, axớt, muối, tạp chất hữu cơ hoặc cỏc chất gõy hại khỏc đối xi măng.
Vật liệu chế tạo vữa phụt phải được đo lường với độ chớnh xỏc khỏ cao, sai số cho phộp đối với nước và xi măng là 3%, đối với vật liệu pha trộn thờm là 5%.
Vữa phụt :
Việc chọn nồng độ vữa phụt ban đầu phụ thuộc chủ yếu vào tớnh nứt nẻ thể hiện qua lượng mất nước đơn vị q (l/ph.m) của đỏ nền, cú thể xỏc định sơ bộ căn cứ vào lượng mất nước đơn vị q như sau: Theo tiờu chuẩn 14 TCN 82-1995.
Bảng 3.10: Sơ bộ chọn dung dịch N/X theo q
q (l/ph.m) < 0,1 0,1ữ0,5 0,5ữ1 1ữ2 2ữ4 > 4
N/X 10/1 8/1ữ5/1 5/1ữ3/1 3/1ữ2/1 1/1 < 0,8ữ1 Việc phụt vữa xi măng vào cỏc nham thạch cú độ thấm nước lớn hơn thỡ cú thể chọn tỉ lệ N/X thấp hơn từ (0,57ữ0,6) và thụng thường phải được trộn thờm loại vật liệu trơ vào trong vữa phụt.
Nền cụng trỡnh Lanh Ra cú lưu lượng thấm đơn vị từ q= (0,028ữ0,3) l/ph.m, nờn chọn cỏc cấp nồng độ vữa thiết kế như sau:
N/X: 8/1 5/1
- Thụng qua kết quả khoan phụt thớ nghiệm tại hiện trường sẽ chớnh xỏc húa lại nồng độ vữa phụt (N/X) cho phự hợp.
- Cụng tỏc phụt vữa được bắt đầu với cấp nồng độ 8/1, cấp cuối cựng 5/1, nhưng khụng yờu cầu từng hố phụt phải phụt tất cả với cỏc nồng độ vữa núi trờn, nồng độ vữa cuối cựng là cấp nồng độ khi phụt đó đỏp ứng theo yờu cầu dừng phụt và kết thỳc phụt.
- Dung dịch phải được trộn đều cho đến khi đạt được độ huyền phự. Trước phụt cần phải đo lại tỉ trọng của dung dịch và ghi vào sổ để theo dừi. Dung dịch phụt chỉ được sử dụng trong thời gian khụng quỏ 4 giờ kể từ khi pha trộn.
e. Phƣơng phỏp phụt
Áp dụng phương phỏp phụt vữa ỏp lực cao bịt miệng hố theo phương thức phõn đoạn tuần hoàn từ trờn xuống. Việc phụt vữa phải được triển khai ngay sau khi đó hoàn thành cụng đoạn ộp nước thớ nghiệm cho 1 đoạn phụt. Nờn ỏp dụng phương phỏp phụt tuần hoàn để đưa vữa thừa trở lại thiết bị phụt, trỏnh được tỡnh trạng vữa bị phõn húa. Trường hợp hố khoan quỏ sõu hoặc trong khi lượng tiờu hao vữa trong hố khoan trong quỏ trỡnh giảm xuống tới (5ữ15) l/ph thỡ ỏp dụng phương phỏp nộn ộp khụng tuần hoàn.
- Trong trường hợp tồn tại nước ngầm cú ỏp, chỉ cho phộp khoan xoỏy nạo sạch phần xi măng đó bị đụng cứng trong hố khoan và khoan đoạn tiếp theo sau khi cú đủ thời gian cần thiết để xi măng đụng cứng trong vựng đó phụt.
- Khi phụt vữa cho từng đoạn phụt từ trờn xuống dưới thỡ cụng tỏc khoan tạo lỗ của đoạn dưới kế tiếp chỉ được thực hiện sau khi vữa ở đoạn trờn đó đụng kết và đạt được độ dớnh kết nhất định với đất đỏ nền. Thời gian phải chờ đợi khụng nờn quỏ 36 giờ nếu như đoạn phụt nằm trờn mực nước ngầm và khụng nờn quỏ 72 giờ nếu như đoạn đú nằm dưới mực nước ngầm.
Áp lực phụt :
Áp lực phụt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đặc trưng địa chất của cỏc lớp đất đỏ nền, chiều sõu của từng hố khoan, loại vữa và nồng độ của vữa… nờn cần phải tạo ra một ỏp lực để ộp vữa đi sõu vào cỏc kẽ rỗng, khe nứt của cỏc lớp đất đỏ nền. Áp lực càng lớn thỡ dung dịch vữa được đẩy đi càng xa và ngược lại. Tuy nhiờn nếu dựng ỏp lực quỏ lớn thỡ cú thể gõy ra phỏ vỡ kết cấu đất đỏ nền cụng trỡnh. Vỡ
vậy cần phải xỏc định ỏp lực phụt tối đa cho phộp phự hợp với tớnh chất của cỏc lớp đỏ nền như sau:
Áp lực phụt tối đa cho phộp (Pcp) khụng gõy ra đứt đoạn thủy lực đối với cỏc nham thạch được xỏc định theo cụng thức gần đỳng như sau:
Pcp = Po + P*Z (MPa) (3.5)
Trong đú:
+ Po: Áp lực phụt cho phộp đối với đoạn trờn mặt của lỗ khoan (Mpa) + P: Mức độ tăng ỏp lực cho phộp đơn vị, tức là đối với khoảng cỏch 1m kể từ đoạn đang phụt tới bề mặt lộ thiờn của nham thạch (Mpa/m)
+ Z: Chiều sõu kể từ núc đoạn đang phụt tới bề mặt lộ thiờn (m)
Cỏc trị số Po và P tựy thuộc vào mức độ biến dạng và nứt nẻ của nham thạch như bảng sau:
Bảng 3.11: Bảng xỏc định trị số Po và P
TT Mức độ biến dạng của
nham thạch Po (Mpa) P (Mpa)
1 Đỏ biến dạng ớt 0,3ữ0,5 0,2ữ0,5
2 Đỏ biến dạng trung bỡnh 0,2ữ0,3 0,1ữ0,2
3 Đỏ biến dạng mạnh 0,1ữ0,2 0,05ữ0,1
4 Nữa đỏ biến dạng ớt 0,05ữ0,1 0,025ữ0,05
5 Nữa đỏ biến dạng mạnh 0 0,015ữ0,025
Nền địa chất cụng trỡnh được đỏnh giỏ chung nhất là nền nữa đỏ biến mạnh đến biến dạng ớt, nờn chọn Po = 0,05Mpa và P = 0,25Mpa. Ta cú ỏp lực phụt ban