CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE CÔNG NGHỆ PHUN VỮA AP LỰC CAO XUNG QUANH THÂN CỌC 1. Đặc điểm ứng xử của cọc đồ tại chỗ được xứ lý phun vữa Đề gia tăng khả năng chịu tải của cọc trong các lớp đất yếu hay đất rời, công nghệ phun vữa áp lực cao xung quanh thân cọc là phương pháp hiện đại và được áp dụng trong những năm gan đây. Việc phun vữa giúp cải thiện đặc trưng cơ ly đất xung quanh cọc bị tam ướt trong quá trình khoan và nhằm gia tăng khả năng chịu tải của cọc. Đối với các cọc đường kính lớn, thành phân sức kháng ma sát dọc thân cọc được huy động hoàn toàn gần như tức thời ứng với chuyến vị tương đối nhỏ.
Chuyển vị cần đạt ma sát hong cực đại chỉ khoảng 0,5% - 1%D. Khi đó, việc huy động sức kháng mũi cần một chuyển vị cọc khá lớn, khoảng 10% - 15%D, hoặc hơn (Bruce 1986) [1]. o 1000 2000 2000 40oo © sooo | oe W 25 ¬ N 30 ral LG CHỈ ee \ 75 — 100 125 150 w(mm) Hình 1.1 - Biéu đô quan hệ thành phần sức chịu tai và chuyển vị điển hình [18] Việc đảm bảo chất lượng mũi cọc đồ tại chỗ là rất khó khăn vì mũi cọc thường tồn tại lớp bùn cặn lắng vượt quá giới hạn cho phép và làm ảnh hưởng đến sức kháng mũi cọc. Do đó, người thiết kế thường có xu hướng xem rang cơ chế làm việc của coc đồ tại chỗ cơ bản là cọc ma sát và bỏ qua hoặc đánh giá thấp thành phần sức chịu mui cọc (Lizzi (1981) [1].
Nên việc cải thiện thành phần sức kháng ma sát dọc thân cọc sẽ mang lại cải thiện đáng kế và hiệu quả về sức chịu tải tổng thể. Đã có nhiều nghiên cứu như của Gounenot và Gabaix (1975) [2], Littlechild , Plumbridge va Free (1998) [3], Stocker (1983) [4], Hamza va Ibrahim (2000) [5], các tác giả nay chứng minh rang, sức chịu tải coc đồ tại chỗ được phun vữa tang lên từ 1,5 — 2.0 lần so với các cọc thông thường, trong đó, riêng thành phần ma sát thân cọc tăng từ 15 — 3,0 lần. Trong đó, Littlechild, Plumbridge và Free (1998) [3] còn cho rằng sức kháng ma sát trong các lớp đất sét và cát hầu như không bị suy giảm theo thời gian. Những ưu điểm của cọc đồ tại chỗ khi có phun vữa dọc thân cọc: e Biện pháp phun vữa thân cọc giúp khôi phục hay thậm chí gia tăng áp lực ngang tác dụng lên thân cọc, nén chặt đất nền xung quanh cọc, xi măng hóa các hạt đất đôi với các loại đất hạt rời, hiệu quả hơn đối với dat cát, giúp gia tăng các chỉ tiêu cơ ly và cường độ của đất nên xung quanh cọc.
Do đó, gia tăng đáng kế sức kháng ma sát cũng như sức chịu tải của cọc. e Từ đó, giảm đáng kể chiều sâu thi công coc, do đó hạn chế rất nhiều khó khăn va sự cố trong quá trình thi công cọc. e Cho phép bỏ qua sức kháng mũi khi không thé kiểm soát được độ sạch của đáy hỗ khoan bang cách tăng chiều dài phun vữa dọc theo thân cọc dé tăng sức kháng ma sát. e Có thé kết hợp phun vữa ở mặt bên dé tăng ma sát và phun vữa ở đáy dé tận dụng sức chống mũi.
e Khắc phục các hư hỏng, khuyết tật trên thân cọc có thé xảy ra e Tận dung tôi đa sức chịu tải theo vật liệu cọc. e Rút ngắn thời gian thi công, giảm giá thành thi công móng cọc. Công nghệ thi công cọc đồ tại chỗ được phun vữa thân cọc Việc thi công cọc phun vữa được bắt đầu và kết thúc tương tự như thi công cọc đồ tại chỗ. Trong đó, cọc có phun vữa thì sau khi đỗ bê tông cọc một ngày thì tiến hành quy trình phun vữa dọc theo thân cọc (bao gôm: phá nước, phun vữa).
Thành phần vữa Cấp phối cho vữa phun phải đảm bảo tính linh động, độ nhớt, độ đồng nhất tốt, và phải đảm bảo vữa phun đạt cường độ can thiết theo thiết kế bang cách thí nghiệm pha trộn các mẫu vữa chuẩn, lay mẫu vữa để xác định cường độ chịu nén dọc trục. Các công tác này nhăm xác định hàm lượng cấp phối tối ưu cho vữa phun. Hàm lượng các thành phan trong hỗn hop vữa ximăng được áp dụng cho dự án Thành phố mới TungChung (Tiêu chí kỹ thuật), và các dự án tại Việt Nam Dương Minh Trí và Phạm Quốc Ding (2011) [6] được áp dụng như sau: 1. Xi măng: 100kg; 2 Nước: 66.
Thiết bị Ông phun vữa Ông phun vữa hay ống Tube A Manchette - TAM là các ống thép đường kính ngoài từ 49mm - 60mm được khoan trước các 16 phun với khoảng cách thông thường từ 0.0m và cách đáy ống từ 0. Các lỗ nay được bọc ngoài bởi màng cao su tạo thành các van một chiêu (gọi là các sleeve).2 - Ông phun vita áp lực cao — TAM $ - "SPARE" TUBE - A - MANCHETTE (a) (b) Hình 1.4 - (a) Các packer được sử dụng trong thực tế; (b) Cầu tạo long packer Bồ trí các ống phun vữa phải đảm bảo vữa có thể phủ đều ra bên ngoài thành cọc. Do đó cần bố trí ống phun chính và dự phòng, ví dụ: cọc barrette có bxh=0.8m thì bố trí 8 ống phun, trong đó 6 ống phun chính va 2 ỗng dự phòng. Phạm vi phun vữa của mỗi lỗ được tính từ đỉnh của lỗ phun đến đáy của lỗ phun bên trên.
Các ông phun vữa phải lắp đặt sao cho hang lỗ thấp nhất cao hơn đáy cọc tối thiểu 0. Hàng lỗ cao nhất thấp hơn 1m tính từ cao trình đất cần phun vữa. Bơm phục vụ cho quá trình bơm vữa Bơm dùng cho công tác phun vữa phải là loại tạo ra áp lực tối thiểu 1000 kN/m”, áp lực tối đa là 4000 kN/m. Thiết bị điện tứ điều khiến và kiểm soát quá trình phun vữa cọc đồ tại chỗ Tại nhà thầu Bachy Soletanche Việt Nam (BSV) sử dụng hệ thống SINNUS là một dây chuyển điện tử để điều khiến và giám sát quá trình bơm phun vữa, thông qua việc kết nối với các máy móc thiết bị khác [6].
Main Supervision Central Unit Ce SUMS Transducer (0-100 bars) Grouting Mix é Fabrication Inflatable P2 Packer ld =<.6 - So d6 hoat dong cua hé thong SINNUS Hệ thống sẽ hiển thị và cung cấp đầy đủ các dữ liệu, thông SỐ phục vụ cho người kỹ sư vận hành hệ thống như tốc độ, lưu lượng vữa phun và áp lực bơm. Quy trình chuẩn bị Quy trình trộn vữa Quy trình trộn vữa phải đảm bảo được độ đồng nhất của vữa. Cho phép dùng máy trộn tốc độ cao (ít nhất 1000 vòng/phút) hoặc máy trộn thùng khuấy (it nhất 150 vòng/phút) để trộn dung dịch vữa. Sau khi trộn, cần cho vữa đi qua sàng danh định 5mm để loại bỏ các cục vón.
Thí nghiệm mẫu vữa Việc trộn thử vữa chuẩn và lẫy mẫu thí nghiệm phải được thực hiện theo đúng quy trình trước khi áp dụng cho quá trình trộn vữa đại trà. Các tiêu chí kỹ thuật quan trọng như độ nhớt, trọng lượng riêng và cường độ chịu nén cua mẫu vữa chuẩn phải đạt được theo yêu cầu của thiết kế. Thông thường các tiêu chí kỹ thuật thường được áp dụng như sau: Cường độ tại tudi 14 ngày của mẫu vữa thường phải đạt từ 20MPa trở lên. Độ nhớt n < 40s ; Dung trọng y = 1.
Quy trình phá nước Đề đảm bảo khả năng phun vữa một cách dễ dàng, bê tông thân cọc và màng cao su bao quanh 16 phun vữa sẽ được chọc thủng bang nước áp lực cao trong vòng 24 giờ sau khi đỗ bê tông. Quy trình phun vữa áp lực cao Quy trình phun vữa được tiễn hành trong vòng 7 ngày kế từ khi kết thúc việc đồ bê tông than cọc. Vira xi măng sẽ được bơm với áp lực tôi đa không vượt quá 40 bar qua các van một chiều (sleeve) xuyén qua các vết nứt bê tông trên thân cọc được tạo ra trong quá trình phá nước. Hàm lượng vữa tối thuận thông thường là 351/nử.
Vữa được bơm theo trình tự từ sleeve dưới cùng lên trên. 6 ống TAM sẽ được sử dụng trước tiên. Nếu xuất hiện hiện tượng tắt ống tại vị trí đang bơm, hoặc hàm lượng vữa mong muốn không đạt được tại các sleeve cá biệt nào đó thì việc phun bố sung sẽ được tiễn hành thông qua các sleeve lân cận, hoặc 2 ống phun vữa dự phòng để đạt được lượng vữa bơm trung bình lớn hơn 25 lít/m”. Tại cùng một cao trình, tỉ lệ khoảng 6 trên 8 manchette được bơm vữa được xem là tốt nhất.
Người điều khiến hệ thống SINNUS được sự giúp đỡ của máy tính để quản lý quy trình phun vữa phù hợp với các thông số cụ thể (tín hiệu khối lượng, tín hiệu lưu lượng, và giới hạn áp lực) để đảm bảo việc thi công phun vữa tốt nhất. Mỗi giá trị về khối lượng, áp lực và lưu lượng được lưu lại và phân tích sau. Sau khi quá trình phun vữa hoàn tất, các ống TAM sẽ được bơm vữa xi măng lap lòng.8 - a) Phun vữa thân cọc; (b) Vita phun qua các ống TAM Các tiêu chí dừng bơm vữa Quá trình bơm vữa sẽ được dừng lại nếu như: e Hàm lượng vữa phun đã đạt yêu cau. -10- e Áp lực vữa dat ngưỡng 40 bar.
e Xuất hiện hiện tượng vữa trào ngược lên trên mặt đất. = Via + Grout * e ty x VÀ, ° 2: ee ®. ‘o Oi age g2) 448% wr a Ống bơm vie -“ Grouting l pipe SR ote cies ee ek Sat tage este sà.® Si Ôn ° o* 8% ary xe o ®‹„® e ete = =. „9%, PK $ Ống tháp được ' bị Về tý : E oe Vệ 5 ur as * ase oer khoạn lỗ cách LIKE an ° H fs SRS9 ly sa wes li th.
ae 0Mu 30 - 40¢m Pipe perforated *. ; is \phyt vữa - Injection in progress Nhi iP Si :đới. Vet Hii} 2SA lào ss fants: es Weare te pen each 30 40cm „h Su, Jee chặn sg? * sỉ sư?*okệ LuI = lâu ere ots › es? None vụ : Msgmw : Rubber sieeve ° 2 l8. 86lô ele Naada ean ena 8409.ạ9 cội XĂNG 'o “Gg H` rely + -Gudssiity phụt vữa tàn Vùng 68 bơm via - Ground aron? S99 , %9 ws sa ® "lọ se.
aes ry De Injgcties?in Hite progress ae oe Baro tộ : ` s99 š oa Vửa odo - Plastic grout ` * * „9+ aie pee H Be ° Ste *. t , a apes LỄ khoan phụt đã được chuẩn bj - Phương pháp phụt vữa - Method of grouting Có. Prepared grouting hole Hình 1.
