CHƯƠNG 3: QUẢN LÝ KỸ THUẬT VÀ GIÁM SÁT NGHIỆM THU TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG KHOAN PH ỤT XI MĂNG XỬ LÝ CHỐNG THẤM
3.2. Qu ản lý chất lượng trong quá trình khoan phụt vữa xi măng
3.2.3. N ội dung và yêu cầu của công tác kiểm tra giám sát chất lượng
Để có thể đạt được chất lượng tốt nhất trong thi công màn chống thấm, việc kiểm tra chất lượng và đánh giá mức độ hoàn thiện của công tác phụt xi măng phải được tiến hành có hệ thống ở tất cả các công đoạn thi công.
Kiểm tra công tác khoan phụt xi măng theo trình tự sau:
- Kiểm tra chứng chỉ chất lượng các vật liệu để chế tạo dung dịch phụt. Loại vật liệu nào chưa có chứng chỉ thì phải tiến hành thí nghiệm để xác định chất lượng;
- Kiểm tra tác nghiệp trong quá trình thi công và sự phù hợp với đồ án thiết kế, quy trình thi công và tiêu chuẩn hiện hành. Việc kiểm tra này nhằm xác định kết quả khoan phụt và tiến độ hoàn thành toàn bộ công tác dự kiến trong đồ án thiết kế hoặc hoàn thành một giai đoạn nào đó;
- Kiểm tra đánh giá chất lượng khoan phụt sau khi hoàn thành.
Kết quả của công tác kiểm tra khi đã hoàn thành phụt toàn bộ hoặc một phần khối lượng theo đồ án thiết kế là xác định độ thấm nước của khối đá đã được phụt vữa. Độ thấm nước của khối đá này được biểu thị bằng giá trị của lượng mất nước đơn vị thu được qua thí nghiệm ép nước trong các hố khoan kiểm tra với đoạn ép dài 5m.
Các công việc cần làm của người quản lý kỹ thuật khi kiểm tra:
- Phân tích các kết quả công việc trong tài liệu hoàn công, trong đó phải làm rừ được những nội dung sau:
+ Các đoạn trong các hố khoan và vị trí của màn chống thấm cần phải thực hiện thêm các công việc bổ sung do độ thấm nước của nền đá còn cao hoặc do việc phụt xi măng chưa đạt yêu cầu;
+ Các vị trí ở màn chống thấm hoặc trong diện tích đã được phụt mà ở đó có khả năng có độ thấm nước lớn nhất cần bố trí các hố khoan kiểm tra.
- Xác định độ thấm nước của nền đá qua thí nghiệm ép nước và phụt xi măng trong hố khoan kiểm tra.
3.2.3.1. Kiểm tra giám sát quy trình trước khi phụt vữa 3.2.3.1.1. Kiểm tra vị trí các hố khoan trên hiện trường
Trước hết xác định tâm, tuyến và mép công trình, sau đó sử dụng các thiết bị đo như máy toàn đạc, thước dây để đo xem vị trí các hố khoan được cắm mốc đánh dấu trên hiện trường đã đúng theo thiết kế trong bản vẽ thi công hay chưa.
3.2.3.1.2. Quy trình khoan hố và kiểm tra quy trình khoan hố
Trước hết kiểm tra xem phương pháp khoan đã hợp lý hay chưa, phải bảo đảm có thể thổi rửa được hố khoan bằng nước hoặc khí nén, kích thước mũi khoan phải thích ứng để đặt được nút ép và vữa xi măng có thể thâm nhập vào các hố rỗng hoặc khe nứt của đá.
Đo kiểm tra đường kính, chiều sâu hố khoan so với thiết kế. Đặc biệt phải chú ý bảo đảm phương của hố khoan đúng với yêu cầu thiết kế.
Khi khoan các hố khoan phụt có chiều sâu lớn hơn 20m phải có biện pháp đề phòng hố khoan bị lệch hướng so với thiết kế. Phải cố định máy khoan và bộ phận xoay theo góc hướng cố định của đồ án thiết kế. Khoan với áp lực nhỏ nhất lên đáy hố với tốc độ quay thấp nhất của máy khoan. Sử dụng các ống khoan dài, cần khoan được gia trọng thêm cho nặng, các cần khoan có liên kết khóa.
Khi chiều sâu hố khoan lớn hơn 40m phải sử dụng máy đo độ lệch để kiểm tra độ lệch của hố khoan so với phương thiết kế. Độ lệch của các hố khoan phụt so với hướng thiết kế ở độ sâu 20m, 40m, 60m, 80m và 100m kể từ miệng hố không được vượt quá 0,4m; 0,8m; 1,0m; 2,8m và 5,0m tương ứng với các độ sâu trên.
Trường hợp độ sai lệch vượt quá các trị số trên do các yếu tố khách quan thì cơ quan thiết kế phải xem xét để quyết định có cần phải hiệu chỉnh lại thiết kế hay cho phép tiếp tục thi công.
Khi điều kiện địa chất công trình phức tạp, ngoài các quy định trong đồ án thiết kế, trong quá trình khoan phải thực hiện thêm một số hoặc tất cả các công việc sau:
- Quan sát và khi chép thành phần đá đã khoan qua hoặc cho tiến hành khoan lấy nừn;
- Quan sát, ghi chép lượng tiêu hao và độ đục của nước vữa;
- Đo mực nước ngầm và áp lực nước ngầm ở từng hố khoan, đo lưu lượng nước trào ra miệng hố;
- Đo kích thước các hang hốc và làm karota điện, quay camera trong hố khoan, đo lưu lượng v.v…
3.2.3.1.3. Xói rửa hố khoan và khe nứt
Trong quá trình khoan hố thì phần lớn bột đá bị phụt ra ngoài, nhưng vẫn còn bộ phận nhỏ bột đá, tạp chất bám vào thành và đáy hố khoan, thậm chí chui cả vào các khe nứt, làm ảnh hưởng đến phụt vữa nếu không rửa sạch.
Sau khi khoan xong phải thổi rửa hố khoan bằng nước cho tới khi nước rửa trào lên miệng hố khoan là nước trong. Nếu không có nước trào lên miệng hố khoan thì việc thổi rửa phải kéo dài ít nhất 15 phút. Có thể thổi rửa bằng hỗn hợp nước – không khí. Áp lực nước và khí nén để rửa không nên quá lớn để tránh tình trạng làm khe nứt phát triển. Thông thường áp lực xói rửa này không quá 70÷80% áp lực phụt vữa cho phép. Sơ đồ rửa hố khoan được thể hiện trong hình 3.2.
Hình 3.2 – Sơ đồ rửa hố khoan
Sau khi rửa hố khoan xong phải đo kiểm tra độ sâu của hố khoan. Chiều dày của lớp mùn khoan đọng lại ở đáy hố khoan sau khi rửa không vượt quá 0,3m. Sau khi rửa xong, miệng hố khoan phải được bịt kín bằng nắp hoặc nút.
3.2.3.1.4. Đặt nút
Trước khi thực hiện phụt xi măng vào hố khoan cần tiến hành đặt nút. Thao tác đặt nút trong thi công khoan phụt có những quy định sau:
- Khi phụt xi măng theo phương pháp phân đoạn từ trên xuống, nút ở nóc của đoạn phụt đầu tiên phải được đặt ở độ sâu sao cho có thể sử dụng áp lực phụt thiết
kế mà không gây ra các biến dạng cho tầng đá bên trên., không gây đứt đoạn thủy lực trong đá và không làm cho vữa xi măng xuất hiện trên bề mặt;
- Khi phụt từ trên xuống phải đặt nút ở nóc đoạn tiếp theo. Vị trí đặt nút cao hơn ranh giới sẽ phụt từ 0,2m đến 2,0m. Để giảm khối lượng khoan xoáy nạo xi măng đã bị đông cứng, nếu thiết kế cho phép có thể đặt nút ở nóc mỗi đoạn phụt không phụ thuộc vào chiều sâu của đoạn phụt;
- Khi phụt phân đoạn từ dưới lên phải đặt nút ở độ sâu là ranh giới trên của đoạn sẽ phụt;
- Trường hợp không thể đặt nút đảm bảo độ kín ở độ sâu đã cho do đá không ổn định thì phải dịch vị trí nút cao hơn từ 0,5m đến 2,0m;
- Trong vùng đá không ổn định không thể đặt nút đảm bảo độ kín ở các độ sâu theo thiết kế thì phải đặt nút ở miệng hố khoan (trong ống chèn, trong bê tông) hoặc trong vùng đá ổn định với sự đồng ý điều chỉnh của đơn vị thiết kế. Khi không đặt được nút trong đá thì phải lập biên bản xác nhận và có giải pháp xử lý thích hợp.
Người quản lý kỹ thuật cần căn cứ vào những quy định trên để kiểm tra quá trình đặt nút.
3.2.3.1.5. Ép nước thí nghiệm
Sau khi đã đặt nút, trước khi phụt vữa xi măng phải kiểm tra khả năng hoạt động và độ kín nước của hệ thống thiết bị ép nước trong hố khoan. Nếu hệ thống thiết bị đã kín nước, tiến hành ép nước để có được các thông số thủy lực theo quy định.
Thí nghiệm ép nước phải được tiến hành với các trị số áp lực cao nhất và lưu lượng lớn nhất nhưng không vượt quá trị số quy định đối với việc phụt vữa xi măng.
Áp lực ép nước sau khi đã ổn định phải được duy trì trong khoảng từ 10 phút đến 15 phút, trong thời gian này phải đo lưu lượng từ 2 lần đến 3 lần. Cách 5÷10 phút lại thí nghiệm lại, nếu thấy lượng mất nước không sai lệch quá 20% lượng mất nước đợt trước thì có thể dừng thí nghiệm.
Đối với hố khoan sâu, thường dùng 3 trị số áp lực khác nhau từ nhỏ đến lớn để thí nghiệm, trong mỗi trị số đọc liền 3 lần, khi thấy lượng mất nước không sai lệch nhau quá 10% thì có thể thay đổi trị số khác.
Đối với hố khoan nông không nhất thiết phải ép nước thí nghiệm mà chỉ tiến hành xói rửa hố khoan và khe nứt.
Khi ép nước thí nghiệm nên tiến hành từng đoạn, mỗi đoạn khoảng 5m là thích hợp.
Tiến hành ghi chép kết quả thí nghiệm ép nước và tính toán xác định lượng mất nước đơn vị của đá.
3.2.3.2. Kiểm tra giám sát quy trình phụt vữa
Sau khi ép nước thí nghiệm xong thì nên phụt vữa xi măng ngay, nếu vì lý do nào đó mà chưa phụt được mà để quá 24 giờ thì phải tiến hành rửa lại rồi mới phụt.
Nhà thầu thi công căn cứ vào các tiêu chuẩn và thực tế hiện trường mà lựa chọn phương pháp phụt phù hợp, đảm bảo chất lượng tốt nhất.
Công tác khoan phụt xi măng tạo màn chống thấm được thực hiện theo quy trình sau: Phụt xi măng được tiến hành theo từng hàng, đánh số thứ tự từ hạ lưu đến thượng lưu, từ trái sang phải theo nguyên tắc thu dần khoảng cách giữa các hố khoan trên một hàng theo từng đợt. Khi phụt màn chống thấm phải tiến hành phụt theo thứ tự từ hạ lưu lên thượng lưu và phải phụt hàng lẻ trước, hàng chẵn sau.
Trong một hàng, phụt đợt một vào các hố khoan số lẻ và phụt đợt hai vào các hố khoan số chẵn.
Việc phụt vữa phải được tiến hành liên tục. Khi phụt lưu lượng dung dịch tiêu hao giảm xuống dần còn áp lực phụt hoặc tương ứng với áp lực độ chối hoặc tăng dần tới áp lực độ chối. Toàn bộ dung dịch tiêu hao thâm nhập hết vào đá.
Quá trình phụt vữa phải được ghi chép lại liên tục, sử dụng thiết bị quan sát tự động bằng máy vi tính và các kết quả phải luôn luôn có sẵn để có thể đưa ra quyết định nhanh chóng. Các thông số phải được kiểm soát (cho mỗi giai đoạn) ở miệng hố khoan phụt, đó là:
- Áp lực làm việc thực tế PRGR và thời gian áp dụng (từ tR1Rđến tR2R);
- Khối lượng vữa phụt thực tế (lit) vào hiệp khoan;
- Mức độ dòng chảy vữa thực tế q (lit/phút);
- Tổng thời gian phụt vữa T (tính từ khi bắt đầu đến khi kết thúc một giai đoạn khoan phụt).
Ngoài ra, khối lượng (V) của vữa được trộn (đơn vị kg xi măng) được bơm đến các giai đoạn đặc biệt trong một hố khoan phụt đều phải được ghi chép đầy đủ tại trạm trộn vữa.
Quá trình khoan phụt tổng thể và lượng vữa tiêu thụ phải được đồ thị hóa liên tục (tại phòng trung tâm kiểm soát khoan phụt) trên các bản vẽ hồ sơ khoan phụt với kích thước thích hợp có sử dụng màu để mô phỏng lượng vữa tiêu thụ đặc biệt ở mỗi giai đoạn của một hố khoan phụt trong suốt quá trình khoan phụt.
Ngoài ra, các thông số sau cũng phải được đồ thị hóa:
- Khối lượng phụt (lit/phút) so với áp suất (atm);
- Khối lượng phụt (lit/phút) so với lượng tiêu thụ (lit/phút/m).
Tất cả các quy trình kiểm soát khoan phụt phải được lập sẵn sàng bởi nhà thầu thực hiện khoan phụt và phải được tư vấn thỏa thuận.
Sau khi phụt xong mỗi đợt và qua phân tích kết quả phụt theo tài liệu thi công. Nếu kết quả phân tích cho thấy đặc tính của đá ở các đoạn phụt đã đạt yêu cầu của thiết kế thì tiến hành công tác kiểm tra. Nếu phát hiện khoan phụt chưa đạt yêu cầu thì sẽ phải quyết định khoan phụt đợt tiếp theo. Trường hợp khi phân tích số liệu báo cáo hoàn công của hai hay nhiều đợt phụt thấy đã không phù hợp với yêu cầu thiết kế thì phải tiến hành khoan phụt một số hố khoan của đợt tiếp theo. Số lượng và độ sâu mỗi hố khoan phụt bổ sung do tư vấn thiết kế quy định.
- Sau khi đã phụt xong một đợt nào đó, nếu tại các hố khoan đã được phụt còn tồn tại những vấn đề sau thì phải bổ sung thêm các hố khoan phụt:
+ Các vùng có lượng mất nước đơn vị và lượng tiêu hao dung dịch vượt quá 10 lần so với trị số trung bình tại các hố khoan đã phụt trong đợt;
+ Các vùng mà việc khoan phụt chưa hoàn tất;
+ Các hố khoan do điều kiện thi công đã không đạt tới độ sâu thiết kê.
- Các hố khoan bổ sung nếu có số lượng từ 1 hố đến 2 hố phải được khoan tại vị trí cách hố khoan cũ mà việc phụt chưa hoàn tất là 0,5m và phải phụt tới độ sâu cần thiết theo yêu cầu thiết kế.
3.2.3.3. Một số sự cố xảy ra trong quá trình khoan phụt và biện pháp xử lý 3.2.3.3.1. Các sự cố thường xảy ra trong quá trình khoan phụt
Khi thi công khoan các hố khoan và phụt vữa không thể tránh khỏi các sự cố hay những tình huống phức tạp. Về mặt thi công, các sự cố làm ảnh hưởng đến tiến độ công tác vì mất thời gian xử lý, phá vỡ nhịp độ công tác. Trung bình chi phí thời gian xử lý mất khoảng 11÷15% tổng thời gian quá trình phụt. Không những thế các sự cố còn làm thiệt hại về mặt kinh tế và đôi khi ảnh hưởng đến chất lượng khoan phụt. Trong quá trình thi công khoan phụt thường xảy ra các sự cố sau:
- Đứt hoặc gẫy cần khoan;
- Kẹt bộ dụng cụ khoan;
- Tuột ren đầu nối và rơi dụng cụ khoan;
- Vữa phụt trào vào hố đang khoan;
- Mất vữa hoặc tiêu hao vữa quá định mức;
- Khoan gặp đứt gãy, hang ngầm khiến lượng mất nước tăng lên đột ngột hoặc vách hố khoan bị sập.
3.2.3.3.2. Các nguyên nhân gây ra sự cố
Có nhiều nguyên nhân gây ra sự cố trong quá trình thi công khoan phụt, thường phân ra các nguyên nhân chủ yếu sau:
- Nguyên nhân địa chất: Do tầng đất đá bở rời chưa được gia cố, dễ sập lở làm kẹt cần khoan; trong nền tồn tại các hang hốc, các vùng dễ bị sụt lún,…
- Nguyên nhân kỹ thuật – công nghệ: Do chất lượng máy khoan, máy bơm, dụng cụ khoan như cần, đầu nối không đảm bảo gây ra sự cố do khoan không đúng chế độ (tăng đột ngột vòng quay roto hoặc áp lực); do chất lượng vữa không đảm bảo cũng gây ra sự cố; do vữa phụt từ các hố bên cạnh trào vào hố khoan gây ra sự cố.
- Nguyên nhân tổ chức: Do tay nghề của thợ khoan yếu hoặc thiếu cẩn thận, làm rối, làm ẩu (ví dụ không bôi mỡ vào đầu nối trước khi lắp tiếp cần); do điều kiện phục vụ thi công không đảm bảo như mất điện, mất vữa khi khoan phụt, do thời gian nổ mìn ngừng việc nhưng thợ khoan không nhấc bộ dụng cụ lên cũng có thể gây ra sự cố.
3.2.3.3.3. Một số biện pháp xử lý sự cố
Một số biện pháp xử lý các sự cố khách quan thường gặp trong khoan phụt như sau:
- Trong khi khoan thấy có hiện tượng mất nước hoặc vách hố khoan bị sập thì phải dừng khoan và tiến hành phụt dung dịch xi măng vào phần đã khoan được, sau đó chờ xi măng đông cứng mới được khoan tiếp.
- Khi phụt vữa thấy lượng ăn vữa đột nhiên giảm xuống hoặc dừng hẳn mà áp lực phụt vẫn tăng thì cần phụt thử nước. Nếu thấy nước không tiêu thì phải kéo hệ thống ống dẫn vữa lên để kiểm tra và rửa sạch. Nếu lượng ăn vữa đột nhiên tăng lên mà áp lực phụt vữa giảm xuống nhanh thì dùng các biện pháp sau đây để xử lý:
+ Tăng nồng độ và giảm áp lực phụt một cách thích đáng rồi tiếp tục phụt;
+ Nếu do vữa chảy sang các hố xung quanh thì tiến hành phụt đồng thời 2÷3 hố;
+ Nếu vữa trồi lên mặt nền thì tìm cách nhét kín các khe nứt hoặc rải một lớp vữa xi măng cát hoặc bê tông lên trên. Độ dày lớp này phải căn cứ vào áp lực phụt cho phép mà xác định.
- Nếu áp lực phụt không đổi mà lượng ăn vữa giảm đều hoặc áp lực tăng dần mà lượng ăn vữa không thay đổi thì cần tiếp tục phụt mà không được thay đổi nồng độ.
- Với một nồng độ nào đó, trong điều kiện áp lực không đổi và thời gian phụt kéo dài 20 phút mà lượng ăn vữa vẫn lớn hơn 10lit/phút thì thay đổi nồng độ của vữa lên một cấp.