CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TèNH HèNH NGHIấN CỨU
1.5.6 Cỏc ứng dụng của cụng nghệ KPHC
Cỏc mảng ứng dụng chớnh của KPHC bao gồm: (1) Ngăn, bịt dũng thấm, dũng chảy trong đất, đỏ; (2) Tăng sức chịu tải của đất, đỏ;
(3) Sửa chữa cỏc khuyết tật cụng trỡnh.
1.5.9.1 Cỏc ứng dụng chống thấm
Ra đời sau phương phỏp khoan phụt xi măng (KPXM), KPHC cũng cú cỏc ứng dụng chống thấm tương tự KPXM, đú là:
- Tạo màn chống thấm bằng phương phỏp ộp vữa để lấp bớt cỏc khe nứt nẻ trong thõn đờ, đập;
- Tạo tường trong đất gồm cỏc cột liờn thụng đất-xi măng-húa chất bằng phương phỏp KPHCCA để chống thấm cho đờ, đập hoặc làm vỏch hố múng.
Một ưu điểm lớn của phương phỏp KPHC so với cỏc phương phỏp KPXM là tỏc dụng ngăn cản dũng thấm trong đất, đỏ, khụng chỉ giới hạn ở cỏc dũng thấm cú lưu lượng nhỏ mà cả với cỏc dũng thấm, dũng chảy cú lưu lượng lớn. Do cần một thời gian tương đối dài để ninh kết, vữa xi măng cú nguy cơ bị rửa trụi nếu dũng thấm cú lưu lượng lớn. Khi đú, với khả năng điều tiết thời gian keo húa nhanh hoặc chậm, cụng nghệ KPHC là giải phỏp ưu việt hơn hẳn cỏc cụng nghệ KPXM.
Trong cỏc địa tầng cú độ rỗng lớn, phương phỏp KPXM thụng thường cũng cú hạn chế. Do độ lỗ rỗng lớn, cú thể khụng đủ cốt liệu cần thiết để kết hợp với vữa xi măng. Trong khi đú, KPHC cú thể tạo ra cỏc khối keo từ vật liệu được đưa vào mà khụng cần cốt liệu khỏc trong đất. Cỏc khối keo này cú khả năng lấp đầy cỏc lỗ rỗng.
Kết hợp lại, cỏc đặc điểm trờn khiến KPHC được tin cậy khi cần phải xử lý cỏc dũng chảy ngầm trong mụi trường cú nhiều lỗ rỗng. Cỏc trường hợp này gặp rất nhiều ở cụng trỡnh cú dũng chảy ngầm ở trong tầng cuội sỏi, vốn là cỏc lũng sụng, lũng suối cũ.
Do khả năng keo húa nhanh (tựy theo cụng thức pha trộn), KPHC cũng được sử dụng phổ biến để bớt cỏc khe hở tiếp giỏp hoặc lỗ thủng trờn tường chắn, vỏch hố múng bằng bờ tụng hoặc cừ thộp.
Nhược điểm đỏng kể nhất của KPHC so với KPXM là giỏ thành cao. Vỡ vậy, với những cụng trỡnh cú khối lượng khoan phụt lớn, cần cõn nhắc phạm vi ỏp dụng của từng phương phỏp để nõng cao hiệu quả xử lý cả về mặt kỹ thuật lẫn kinh tế. Thậm chớ, cú thể ỏp dụng cả hai phương phỏp trong cựng một cụng trỡnh.
Một vớ dụ của việc ỏp dụng linh hoạt cả hai phương phỏp KPXM và KPHC là cụng trỡnh chống thấm cho một đập đất ở Pennsylvania (Mỹ). Đập này được xõy dựng
năm 1955, cú kớch thước như trong hỡnh 1.19. Năm 1982, do nhu cầu tăng thờm thể tớch hồ chứa, đập cần được nõng cao thờm 9m. Để đề phũng sự cố do ỏp lực thấm tăng lờn sau khi nõng cao đỉnh đập, thõn đập đó được xử lý bằng khoan phụt để tăng sức khỏng thấm qua thõn đập. Nhà thầu đó cho bơm nước thử vào từng hố khoan và căn cứ vào năng lực thoỏt nước của từng hố để chọn lựa giữa KPXM và KPHC. Chỉ số năng lực thoỏt nước RN được tớnh toỏn theo cụng thức:
RN = Vf /Lt (1.1)
Trong đú: V - thể tớch nước thoỏt đi, f - chỉ số phụ thuộc ỏp lực bơm (f = 100 nếu ỏp lực bơm bằng 20 psi, f = 200 nếu bơm 10 psi, f = 400 nếu bơm 5 pi); L - chiều dài đoạn cần phụt trong hố; t - thời gian bơm (tớnh bằng phỳt).
Khi RN > 100, KPXM được chọn. Khi RN ≤ 100, KPHC được chọn.
Hỡnh 1.19 Đập đất ở Pennsylvania (Mỹ)
1.5.9.2 Cỏc ứng dụng về cường độ
Cường độ của đất tăng lờn sau khi được xử lý bằng KPHC nhờ vào hai yếu tố chớnh: Một là, khối keo do cỏc húa chất kết hợp với nhau tạo ra cú tỏc dụng liờn kết cỏc hạt trong đất. Lực liờn kết giữa cỏc hạt cú tỏc dụng chống lại chuyển vị của cỏc hạt, và do đú, ngăn cản sự biến dạng của đất. Hai là, cỏc khối keo chiếm chỗ cỏc lỗ rỗng trong đất, làm giảm thể tớch lỗ rỗng của đất và do đú, làm giảm thể tớch nước trong
Đỉnh đập Mặt đất tự nhiờn Mặt lớp đỏ tốt Lớp đỏ phong húa 0 12 24 36 48 0 12 24 36 48 Sột pha lẫn bột đỏ phấn Lừi sột pha bụi
Sột pha lẫn bột đỏ phấn Mặt đất tự nhiờn Mặt lớp đỏ tốt Mặt cắt dọc tim đập Mặt cắt ngang đập Cao trỡnh (m) Cao trỡnh (m) Đỉnh đập Mặt đất tự nhiờn Mặt lớp đỏ tốt Lớp đỏ phong húa 0 12 24 36 48 0 12 24 36 48 Sột pha lẫn bột đỏ phấn Lừi sột pha bụi
Sột pha lẫn bột đỏ phấn Mặt đất tự nhiờn Mặt lớp đỏ tốt Mặt cắt dọc tim đập Mặt cắt ngang đập Cao trỡnh (m) Cao trỡnh (m)
lỗ rỗng, làm tăng ứng suất hữu hiệu. Hơn nữa, do bản thõn cỏc khối keo này cú cường độ nhất định, chỳng cú thể chia sẻ ứng suất với cỏc hạt đất, dẫn đến toàn thể cú khả năng chịu được ứng suất lớn.
Trong tớnh toỏn sức chịu tải của đất đó được xử lý bằng KPHC, cường độ chịu nộn từ biến thường được sử dụng thay vỡ cường độ chịu nộn khụng nở hụng. Nếu khụng cú số liệu thớ nghiệm nộn từ biến, cú thể giả định giỏ trị này trong khoảng từ 1/4 đến 1/2 cường độ chịu nộn khụng nở hụng (Karol, 2003). Ngoài ra, cần phải ỏp dụng một hệ số an toàn phự hợp với đặc điểm từng cụng trỡnh.
Hỡnh 1.20 Xử lý nền tuyến tàu điện ngầm Sixth Avenue
Do khả năng gia tăng cường độ của đất, KPHC được ứng dụng để làm ổn định cỏc cụng trỡnh, kết cấu khi nền khụng đủ khả năng chịu tải. Trong hỡnh 1.20, KPHC đó được dựng để ổn định nền múng của cỏc cụng trỡnh cao tầng nằm dọc theo tuyến tàu điện ngầm Sixth Avenue (Pittsburgh, Mỹ). Vật liệu chớnh được sử dụng là thủy tinh lỏng hàm lượng 50%, thời gian keo húa 30ữ45 phỳt, cường độ chịu nộn của đất sau khi xử lý đạt tối thiểu 7 kgf/cm2. Tại thời điểm của dự ỏn, đõy là cụng trỡnh xử lý nền bằng KPHC lớn nhất trong lịch sử ở Mỹ, với tổng cộng gần 4 triệu lớt húa chất được bơm xuống đất trong 4 thỏng thi cụng trờn toàn tuyến dài gần 7km.
Ga tàu điện ngầm Đất được xử lý bằng KPHC Cọc KPHC Nhà cao tầng Nhà cao tầng Hầm Hầm Múng Múng Ga tàu điện ngầm Đất được xử lý bằng KPHC Cọc KPHC Nhà cao tầng Nhà cao tầng Hầm Hầm Múng Múng
1.5.9.3 Cỏc ứng dụng sửa chữa khuyết tật
Bờn cạnh cỏc ứng dụng chớnh là chống thấm và tăng sức chịu tải cho nền đó kể trờn, KPHC cũn được ỏp dụng trong một số cụng tỏc xử lý kỹ thuật đặc biệt, sử dụng trang thiết bị chuyờn dụng. Cỏc cụng tỏc này bao gồm nhưng khụng giới hạn trong: lấp bớt cỏc ống thăm, ống siờu õm, ống bắt vớt cho đường ống kim loại đi ngầm, bọc chống thấm khớp nối hoặc khe nứt nẻ cho cỏc đường ống, cống ngầm bờ tụng, lấp bớt khe hở tường chắn bằng cừ thộp, tường cọc barrette.