ĐẶT VẤN ĐỀ Đất yếu là loại đất có độ ẩm cao (có thể đạt giới hạn chảy), hệ số rỗng e lớn (đối với đất sét e ≥ 1.5, đối với đất á sét e ≥ 1), lực dính cu 0 - 15 kN/m2, góc nội ma sát ϕ từ 0-10o hoặc lực dính từ kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường cu có độ lớn từ 0 - 35 kN/m2 (22 TCN 262-2000). Như vậy, đất yếu là loại đất có cường độ thấp và biến dạng lớn. Công trình khi đặt trên nền đất yếu, nếu không có các biện pháp xử lý thích hợp, thường dễ bị mất ổn định toàn khối, độ lún vượt quá giới hạn cho phép hay xảy ra các sự cố cho chính bản thân công trình và cả các công trình lân cận, v. Vì vậy, việc đưa ra biện pháp gia cố nền thích hợp đảm bảo an toàn trong quá trình thi công và để các công trình phục vụ tốt trong quá trình khai thác là vấn đề cần được quan tâm.
Công nghệ Jet Grouting có nhiều ưu điểm so với các giải pháp gia cố nền khác. Hiện nay, hệ thống các biện pháp gia cố nền rất phong phú bao gồm những biện pháp nhằm cải thiện sự ổn định của nền, một số biện pháp nhằm gia tăng cường độ của đất yếu, một số biện pháp nhằm tăng nhanh tốc độ cố kết hoặc giảm độ lún tổng cộng, v. (Pierre Laréal et al. Tuy nhiên, trong một số trường hợp đặc biệt, cụ thể các mục đích như kiểm soát nước ngầm, kiểm soát chuyển vị công trình, đặc biệt gia cố móng các công trình lân cận trong quá trình thi công hố đào hay thi công hầm, gia cường móng các công trình cũ để gia tăng khả năng chiu lực của móng do khả năng chịu tải công trình giảm theo thời gian, hay do tải trọng tác dụng gia tăng trong quá trình khai thác thì Jet Grouting sử dụng tốt cho các mục đích này.
Ở Việt Nam, công nghệ Jet Grouting còn hạn chế do chưa có quy trình hướng dẫn áp dụng một cách chi tiết. Công nghệ Jet Grouting tuy có những ưu điểm nổi bậc, phạm vi áp dụng rộng rãi, và đã áp dụng thành công ở một số dự án ở Việt Nam, nhưng để áp dụng rộng rãi công nghệ này ở Việt Nam thì còn nhiều khó khăn đặc biệt là trong ngành Giao Thông và Xây Dựng. Các dự án sử dụng Jet Grouting đa số tập trung trong ngành Thủy lợi, và ngành Thủy lợi đã có hai tiêu chuẩn ngành là 14 TCN 82-1995 và 14 TCN 1-2004 để hướng dẫn trong việc phụt vữa gia cố, đây là thuận lợi rất lớn. 2 Việc áp dụng rộng rãi công nghệ Jet Grouting trong hai lĩnh vực Giao thông và Xây dựng cần có quy trình công nghệ hướng dẫn áp dụng cụ thể.
Quy trình công nghệ sẽ giúp hướng dẫn thiết kế, thi công, nghiệm thu, kiểm soát chất lượng sản phẩm Jet Grouting, giúp việc áp dụng công nghệ Jet Grouting đem lại hiệu quả như mong muốn trong điều kiện Việt Nam. Việc phát thảo quy trình công nghệ cần dựa trên điều kiện máy móc, thiết bị, và phù hợp với các điều kiện của Việt Nam. TÓM TẮT NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Phần nghiên cứu tổng quan (Phụ lục A) cung cấp cái nhìn tổng quan về công nghệ Jet Grouting như: lịch sử phát triển, phạm vi áp dụng, nguyên lý làm việc, thiết kế, thi công, nghiệm thu sản phẩm, và tình hình áp dụng công nghệ này trên thế giới và ở Việt Nam. Qua nghiên cứu tổng quan, công nghệ Jet Grouting có thể tóm tắt qua các điểm chính sau: (1) Jet Grouting là một kỹ thuật gia cố nền sử dụng tia áp lực cao cắt đất, trộn vữa với đất tạo hỗn hợp đất - xi măng (soilcrete) có tính chất tốt hơn đất tại chỗ.
(2) Jet Grouting có lịch sử phát triển trên 60 năm, nhưng phát triển mạnh bắt đầu thập niên 1970 do người Nhật khởi xướng. (3) Công nghệ Jet Grouting có những ưu điểm nổi bậc, đặc biệt có khả năng thi công trong điều kiện chật hẹp, thi công ở các độ sâu khác nhau mà không phá vỡ kết cấu bên trên, xử lý với hầu hết các loại đất trừ sỏi cuội hạt lớn. (4) Công nghệ Jet Grouting có giá thành cao, tạo ra lượng đất bùn trồi cần phải xử lý, và dễ xảy ra sự cố tắc nghẽn. (5) Jet Grouting có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau: kiểm soát nước ngầm, kiểm soát chuyển vị công trình, dùng chịu tải trọng công trình, trong các mục đích bảo vệ môi trường.
(6) Sản phẩm soilcrete từ Jet Grouting được tạo ra bởi nhiều công nghệ thi công Jet Grouting: phun đơn, phun đôi, phun ba, siêu Jet Grouting, hay phun giao cắt. (7) Thiết bị thi công Jet Grouting gồm hai phần chính: một phần là trạm cố định làm nhiệm vụ chuẩn bị vữa và bơm vữa, và một bộ phận khoan di động thực hiện nhiệm vụ phụt vữa. 3 (8) Thông số của Jet Grouting gồm hai phần chính: một là các thông số về thiết bị và vận hành, hai là các thông số về sản phẩm soilcrete. (9) Chất lượng của sản phẩm Jet Grouting tạo thành phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như áp lực phun, tốc độ nâng/hạ cần, tỉ lệ nước : ximăng, loại đất, v.
(11) Ở Việt Nam, ngành Thủy lợi đã có hai tiêu chuẩn 14 TCN 82-1995 và 14 TCN 1-2004 để hướng dẫn phụt vữa gia cố. (12) Trong thiết kế sơ bộ cần đưa ra các thông số: áp lực vữa/nước/khí, tốc độ nâng/hạ cần, tốc độ xoay cần, số lần lặp, tỷ lệ w:c, lưu lượng vữa/nước/khí, v. (13) Trong quá trình thi công cần quan tâm các yếu tố: các thông số vận hành, kiểm soát lượng bùn dư trồi lên, các hiện tượng bất thường khác. (14) Kiểm tra, đánh giá sảm phẩm Jet Grouting cần quan tâm đến các yếu tố: đặc trưng hình học, đặc trưng về mặt cơ học, tính thấm, v.
ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU Trên thế giới, các quy trình công nghệ hướng dẫn áp dụng Jet Grouting đã giúp công nghệ này được ứng dụng rộng rãi và đem lại các hiệu quả nhất định. Hiện nay trên thế giới, quy trình hướng dẫn áp dụng Jet Grouting ở Nhật có JJGA 2011, ở Châu Âu có BS EN12716:2001, và ở Mỹ có Jet Grouting Guide Specification (2009). Các quy trình vừa nêu đã giúp việc áp dụng Jet Grouting được thuận lợi hơn, và tạo được sản phẩm có chất lượng như yêu cầu. Ở Việt Nam, công nghệ Jet Grouting vẫn chưa có quy trình hướng dẫn áp dụng cho hai ngành Giao thông và Xây dựng.
Hiện nay, công nghệ Jet Grouting đã được áp dụng trong ngành thủy lợi và đem lại những thành công nhất định. Khác với hai ngành Xây dựng và Giao thông, ngành Thủy lợi đã có hai tiêu chuẩn ngành 14 TCN 82-1995 và 14 TCN 1-2004 để hướng dẫn trong việc phụt vữa gia cố. Trong khi Jet Grouting với những ưu điểm nổi bậc sẽ mang lại hiệu quả cho các mục đích khác nhau trong hai lĩnh vực Xây dựng và Giao thông thì lại chưa có quy trình hướng dẫn áp dụng cụ thể, điều này là trở ngại lớn cho việc áp dụng rộng rãi hơn công nghệ 4 này. Vì vậy, việc xây dựng một quy trình hướng dẫn thiết kế, thi công, nghiệm thu sảm phẩm, v., là một yêu cầu rất cấp thiết.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu quy trình công nghệ hướng dẫn việc thiết kế, thi công, quản lý chất lượng, nghiệm thu sản phẩm để ứng dụng công nghệ Jet Grouting trong gia cố nền trong điều kiện miền Nam, Việt Nam. Mục tiêu cụ thể: (1) Nghiên cứu tổng quan về Jet Grouting trên thế giới và ở Việt Nam. (2) Thử nghiệm Jet Grouting ở hiện trường tạo hai cọc tại bờ kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè TP. (3) Thử nghiệm Jet Grouting ở hiện trường tạo hai cọc tại phường Phú Hữu, Quận 9, TP.
(4) Phân tích, đánh giá chất lượng soilcrete được tạo ra từ hệ thống thiết bị Jet Grouting phun đơn do nhóm nghiên cứu tự lắp ghép cải tạo để tìm ra bộ thông số vận hành thích hợp với điều kiện TP. HCM từ đó cập nhật quy trình công nghệ để phù hợp với thực tế thử nghiệm. (5) Phát thảo một quy trình công nghệ tổng quát, dựa trên kết quả thử nghiệm hiện trường và nghiên cứu tổng quan Jet Grouting trong và ngoài nước, để có thể áp dụng công nghệ Jet Grouting với điều kiện địa chất TP. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp thực nghiệm hiện trường được áp dụng để đạt được mục tiêu nghiên cứu của để tài.
Phương pháp nghiên cứu đề tài gồm các bước sau: (1) Nghiên cứu tổng quan về công nghệ Jet Grouting trong và ngoài nước. (2) Nghiên cứu thử nghiệm hiện trường Jet Grouting trên địa bàn TP. HCM với hai vị trí thử nghiệm để tạo bốn cọc để kiểm chứng tính phù hợp của kết quả nghiên cứu tổng quan. (3) Phân tích, đánh giá chất lượng sản phẩm, kết quả vận hành Jet Grouting trên địa bàn TP.
HCM với thiết bị hiện có để làm cơ sở đề xuất quy trình công nghệ 5 (4) Phát thảo một quy trình công nghệ tổng quát, dựa trên kết quả thử nghiệm hiện trường và nghiên cứu tổng quan Jet Grouting trong và ngoài nước, để có thể áp dụng công nghệ Jet Grouting phù hợp với điều kiện thực tế trên địa bàn TP. HCM với thiết bị hiện có. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Quy trình công nghệ đề xuất sẽ giúp việc áp dụng công nghệ Jet Grouting trong thực tiễn thuận lợi hơn. Việc đưa ra một quy trình công nghệ hướng dẫn áp dụng công nghệ Jet Grouting có giá trị thực tiễn rất lớn trong hướng dẫn thi công, nghiệm thu, quản lý chất lượng khi ứng dụng công nghệ Jet Grouting một cách tương đối đầy đủ trong điều kiện địa chất TP.
Quy trình sẽ góp phần giúp cho quá trình thi công Jet Grouting đem lại kết quả như mong muốn. Quy trình công nghệ sẽ tiếp tục cần tiếp tục được nghiên cứu để cập nhật, giúp quy trình công nghệ chặt chẽ hơn trong tương lai. Tính chặt chẽ, gần với thực tế của quy trình công nghệ sẽ được hoàn thiện bằng cách tiến hành hàng loạt các nghiên cứu trong các nội dung khác nhau trong quy trình phát thảo. Các nghiên cần tiến hành trên các điều kiện khác nhau ở Việt Nam, từ đó sẽ giúp quy trình có thể áp dụng rộng rãi và kết quả thi công đạt kết quả tốt hơn.
GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI Quy trình công nghệ đề xuất dựa trên kết quả thử nghiệm hiện trường trên địa bàn TP. HCM tại hai vị trí thử nghiệm, bờ kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè và Quận 9, để tạo bốn cọc soilcrete bằng hệ thống thiết bị thử nghiệm Jet Grouting phun đơn.
