Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng ứng dụng trụ đất xi măng thi công bằng phương pháp phụt vữa cao áp jet grouting để giảm chuyển vị ngang của tường vây

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu kỹ thuật xây dựng ứng dụng trụ đất xi măng thi công bằng phương pháp phụt vữa cao áp jet grouting, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân,

• Tác giả: Phan Thành Tín
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Phán
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm
• Đề tài: Ứng Dụng Jet Grouting Giảm Chuyển Vị Ngang Tường Vây Trong Thi Công Hồ Đào
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 0.2. Mục đích của đề tài
• 0.3. Phương pháp nghiên cứu
• 0.4. Ý nghĩa khoa học của đề tài
• 0.5. Phạm vi nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHUN VỮA CAO ÁP JET-GROUTING
• 1.1. Khái niệm trụ đất xi măng
• 1.2. Lịch sử phát triển của phương pháp phun vữa
• 1.3. Phạm vi ứng dụng
• 1.4. Công nghệ thi công khoan phun Jet-Grouting
• 1.4.1. Công nghệ đơn pha - Thiết bị thi công
• 1.4.2. Trình tự thi công công nghệ đơn pha
• 1.4.3. Công nghệ hai pha - Thiết bị thi công
• 1.4.4. Trình tự thi công công nghệ hai pha
• 1.4.5. Công nghệ ba pha - Thiết bị thi công
• 1.4.6. Trình tự thi công công nghệ ba pha
• 1.4.7. So sánh ưu nhược điểm giữa các công nghệ thi công
• 1.5. Ứng dụng trụ xi măng đất trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.5.1. Ứng dụng trụ xi măng đất trên thế giới
• 1.5.2. Ứng dụng trụ xi măng đất tại Việt Nam
• 1.6. Xử lý đất yếu dưới đáy hố đào để ổn định tường vây cho nhà cao tầng bằng phương pháp phun vữa áp lực cao
• 1.7. Ứng dụng giải pháp JGPs để khắc phục sự cố tại cao ốc Pacific - HCM và công trình Sài Gòn Phương Đông
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ÁP LỰC ĐẤT TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG VÂY VÀ PHÂN TỬ HỮU HẠN
• 2.1. Lý thuyết Mohr - Rankine
• 2.2. Áp lực đất chủ động
• 2.3. Áp lực đất bị động
• 2.4. Phương pháp phân tử hữu hạn
• 2.5. Mô hình sử dụng trong phần mềm Plaxis
• 2.5.1. Mô hình Mohr Coulomb cho tính toán PTHH trong Plaxis
• 2.5.2. Mô hình Hardening Soil cho tính toán PTHH trong Plaxis
• 2.5.3. Thông số E và hệ số Poisson
• 2.5.4. Hệ số thấm K
• 2.6. Tính toán trụ đất xi măng theo phương pháp hỗn hợp vật liệu tương đương
• 3. CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ THIẾT BỊ JET GROUTING TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG VÀ ỔN ĐỊNH TROI ĐÁY HỐ ĐÀO
• 3.1. Ảnh hưởng các thông số đầu vào của thiết bị Jet Grouting
• 3.1.1. Ảnh hưởng của tốc độ dòng phun, lưu lượng phun
• 3.1.2. Ảnh hưởng của khí nén
• 3.1.3. Ảnh hưởng của khí nén phủ kín
• 3.1.4. Tốc độ và khối lượng khí nén
• 3.1.5. Tốc độ nâng cần và hạ cần
• 3.1.6. Tốc độ xoay cần
• 3.1.7. Kích thước, số lượng vòi phun
• 3.2. Tính toán ổn định hố đào
• 3.2.1. Ổn định nền khi thi công hố đào
• 3.2.2. Các loại hệ số an toàn
• 3.2.3. Phá hoại cắt tổng thể
• 3.2.4. Phương pháp tính chống trồi đáy khi đồng thời xét cả c và ø
• 3.2.5. Tính ổn định chống trồi đáy bằng bơm phun
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CHUYỂN VỊ TƯỜNG VÂY CHO CÔNG TRÌNH DIPLOMA HOTEL
• 4.1. Tổng quan về công trình
• 4.1.1. Giới thiệu chung về công trình
• 4.1.2. Địa chất công trình
• 4.2. Trình tự thi công và phân tích hố đào của công trình
• 4.2.1. Phân tích quá trình thi công hố đào bằng phương pháp PTHH
• 4.2.2. Mô phỏng bài toán bằng Plaxis
• 4.2.3. Phân tích quá trình thi công hố đào theo quan trắc thực tế
• 4.3. Phân tích ứng dụng Jet-Grouting giảm chuyển vị tường vây
• 4.3.1. Mô phỏng đất trong hố đào được xử lý bằng cọc Jet-Grouting
• 4.3.2. Quy đổi theo vật liệu tương đương (PP EMS)
• 4.3.3. Kết quả chuyển vị tường vây sau khi gia cố
• 4.3.4. Hệ số an toàn ổn định tổng thể hố đào
• 4.3.5. Thay đổi biện pháp thi công
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về ứng dụng Jet Grouting trong thi công hồ đào

Jet Grouting là một công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực xây dựng, đặc biệt là trong thi công hồ đào. Phương pháp này sử dụng áp lực cao để phun vữa vào đất, tạo ra các cọc Jet Grouting (JGPs) nhằm gia cố nền đất. Việc ứng dụng Jet Grouting giúp tăng cường sức kháng của đất, từ đó giảm thiểu chuyển vị ngang của tường vây. Nghiên cứu này sẽ phân tích chi tiết về cách thức hoạt động và lợi ích của Jet Grouting trong thi công hồ đào.

1.1. Khái niệm và lịch sử phát triển của Jet Grouting

Jet Grouting là phương pháp gia cố đất bằng cách phun vữa vào đất với áp lực cao. Phương pháp này đã được phát triển từ những năm 1970 và nhanh chóng trở thành một giải pháp hiệu quả trong xây dựng, đặc biệt là trong các công trình có yêu cầu cao về an toàn và độ ổn định.

1.2. Lợi ích của Jet Grouting trong thi công hồ đào

Sử dụng Jet Grouting giúp tăng cường khả năng chịu lực của nền đất, giảm thiểu lún và chuyển vị ngang của tường vây. Điều này không chỉ đảm bảo an toàn cho công trình mà còn tiết kiệm chi phí thi công và thời gian.

II. Vấn đề chuyển vị ngang tường vây trong thi công hồ đào

Chuyển vị ngang tường vây là một trong những vấn đề nghiêm trọng trong thi công hồ đào sâu. Khi thi công, áp lực đất và nước có thể gây ra chuyển vị không mong muốn, ảnh hưởng đến độ ổn định của công trình. Việc kiểm soát chuyển vị ngang là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận.

2.1. Nguyên nhân gây ra chuyển vị ngang tường vây

Chuyển vị ngang thường xảy ra do áp lực đất không đồng đều, sự thay đổi trong điều kiện địa chất, hoặc do thi công không đúng quy trình. Những yếu tố này có thể dẫn đến thiệt hại cho tường vây và các công trình lân cận.

2.2. Hệ quả của chuyển vị ngang tường vây

Chuyển vị ngang có thể gây ra nứt, lún hoặc thậm chí sập đổ tường vây. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến an toàn của công trình mà còn gây thiệt hại về kinh tế cho chủ đầu tư.

III. Phương pháp Jet Grouting giảm chuyển vị ngang tường vây

Phương pháp Jet Grouting được áp dụng để giảm thiểu chuyển vị ngang tường vây trong thi công hồ đào. Bằng cách tạo ra các cọc Jet Grouting, sức kháng của đất được tăng cường, từ đó giảm thiểu áp lực tác động lên tường vây. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng Jet Grouting có thể giảm chuyển vị ngang đáng kể.

3.1. Quy trình thi công Jet Grouting

Quy trình thi công Jet Grouting bao gồm các bước như khoan lỗ, phun vữa và theo dõi kết quả. Mỗi bước đều cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo hiệu quả của phương pháp.

3.2. Đánh giá hiệu quả của Jet Grouting

Các nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng Jet Grouting có thể giảm chuyển vị ngang tường vây lên đến 12%. Điều này chứng tỏ tính hiệu quả của phương pháp trong việc gia cố nền đất.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Jet Grouting trong thi công hồ đào

Jet Grouting đã được áp dụng thành công trong nhiều dự án thi công hồ đào tại Việt Nam. Các công trình như cao ốc Pacific và Sài Gòn Phương Đông đã sử dụng phương pháp này để đảm bảo an toàn cho tường vây. Kết quả cho thấy chuyển vị ngang được kiểm soát tốt hơn so với các phương pháp truyền thống.

4.1. Dự án cao ốc Pacific

Trong dự án cao ốc Pacific, Jet Grouting đã được sử dụng để gia cố nền đất dưới đáy hồ đào. Kết quả cho thấy chuyển vị ngang giảm đáng kể, đảm bảo an toàn cho công trình.

4.2. Dự án Sài Gòn Phương Đông

Tương tự, trong dự án Sài Gòn Phương Đông, việc áp dụng Jet Grouting đã giúp kiểm soát chuyển vị ngang hiệu quả, từ đó bảo vệ các công trình lân cận khỏi thiệt hại.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của Jet Grouting

Jet Grouting là một giải pháp hiệu quả trong việc giảm chuyển vị ngang tường vây trong thi công hồ đào. Với những ưu điểm vượt trội, phương pháp này hứa hẹn sẽ được áp dụng rộng rãi hơn trong tương lai. Nghiên cứu và phát triển công nghệ Jet Grouting sẽ tiếp tục đóng góp vào sự an toàn và hiệu quả trong xây dựng.

5.1. Tương lai của Jet Grouting trong xây dựng

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, Jet Grouting sẽ ngày càng được cải tiến và ứng dụng rộng rãi hơn trong các công trình xây dựng, đặc biệt là trong các khu vực có địa chất phức tạp.

5.2. Khuyến nghị cho các dự án tương lai

Các dự án xây dựng trong tương lai nên xem xét áp dụng Jet Grouting như một giải pháp chính để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong thi công hồ đào.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển đô thị nhanh chóng tại các thành phố lớn như TP. Hồ Chí Minh, nhu cầu xây dựng các công trình cao tầng và khai thác không gian ngầm ngày càng gia tăng. Theo ước tính, các công trình có độ sâu đào lên đến 13.7m với nhiều tầng hầm đã trở nên phổ biến. Tuy nhiên, quá trình thi công hồ đào sâu thường gây ra chuyển vị ngang vượt giới hạn cho phép và lún mặt đất, dẫn đến nguy cơ thiệt hại cho các công trình lân cận. Vấn đề này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc giảm thiểu chuyển vị ngang của tường vây nhằm đảm bảo an toàn và ổn định cho công trình.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là ứng dụng công nghệ phun vữa cao áp Jet Grouting để gia cố đất dưới đáy hồ đào, từ đó giảm chuyển vị ngang của tường vây trong điều kiện địa chất Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào công trình tại quận 3, TP. Hồ Chí Minh, với công trình cao 28 tầng và 3 tầng hầm, sử dụng tường vây có chiều dày 0.5m. Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích số với mô hình Mohr-Coulomb và Hardening Soil, so sánh kết quả mô phỏng với số liệu quan trắc thực tế để đánh giá hiệu quả của giải pháp.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học và kỹ thuật cho việc áp dụng Jet Grouting trong xử lý nền đất yếu, góp phần nâng cao chất lượng thi công, giảm thiểu rủi ro chuyển vị tường vây, đồng thời tiết kiệm chi phí và thời gian thi công cho các công trình ngầm sâu tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính để phân tích chuyển vị tường vây và áp lực đất:

1. Lý thuyết Mohr-Coulomb: Mô hình này xem đất như vật liệu đàn hồi dẻo lý tưởng, phân tích ứng suất và biến dạng dựa trên giới hạn cắt của đất. Áp lực đất chủ động và bị động được xác định theo công thức truyền thống, phù hợp với các loại đất rời và đất dính. Mô hình này đơn giản, dễ áp dụng nhưng không xét đến sự phụ thuộc của độ cứng đất vào ứng suất và không phân biệt rõ trạng thái tải hay dỡ tải.

2. Mô hình Hardening Soil: Đây là mô hình đàn hồi dẻo với quy luật hyperbol, mô phỏng chính xác hơn ứng xử của đất, bao gồm cả hiện tượng giãn nở và sự phụ thuộc của độ cứng vào ứng suất. Mô hình này phù hợp với các loại đất cát chặt và sét quá cô kết, cho kết quả sát thực tế hơn trong các bài toán phức tạp như hồ đào sâu.

Các khái niệm chính bao gồm: áp lực đất chủ động và bị động, mô đun biến dạng E, hệ số Poisson, lực dính c, góc ma sát trong, và các thông số đặc trưng của trụ xi măng đất như cường độ nén đơn trục, hệ số thấm, và hệ số Poisson.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ công trình thực tế tại quận 3, TP. Hồ Chí Minh, bao gồm số liệu quan trắc chuyển vị tường vây trong quá trình thi công hồ đào sâu. Phương pháp nghiên cứu sử dụng phần mềm phân tích phần tử hữu hạn Plaxis 2D để mô phỏng quá trình thi công và chuyển vị tường vây, áp dụng hai mô hình đất Mohr-Coulomb và Hardening Soil.

Cỡ mẫu nghiên cứu là toàn bộ khu vực hồ đào với chiều sâu 13.7m, tường vây dày 0.5m, và các trụ xi măng đất được bố trí với tỷ lệ cải thiện mặt đất từ 5% đến 20%. Phương pháp chọn mẫu là mô phỏng số dựa trên các thông số địa chất và thiết kế thi công thực tế. Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2015, bao gồm thu thập số liệu, mô phỏng, so sánh và phân tích kết quả.

Phân tích tập trung vào đánh giá chuyển vị ngang tường vây, độ lún đất xung quanh hồ đào, và hệ số an toàn ổn định hố đào trước và sau khi xử lý bằng Jet Grouting.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả giảm chuyển vị ngang tường vây: Kết quả mô phỏng cho thấy chuyển vị ngang lớn nhất tập trung ở khu vực đáy hồ đào, với chuyển vị giảm đáng kể khi sử dụng trụ xi măng đất Jet Grouting. Cụ thể, khi tỷ lệ cải thiện mặt đất tăng từ 5% đến 20%, chuyển vị ngang giảm lần lượt khoảng 12.58%.

2. Giảm độ lún đất xung quanh hồ đào: Độ lún lớn nhất quanh hồ đào cũng giảm theo tỷ lệ cải thiện đất, với mức giảm khoảng 7% khi áp dụng giải pháp Jet Grouting.

3. So sánh mô hình đất: Mô hình Hardening Soil cho kết quả mô phỏng sát với số liệu quan trắc thực tế hơn so với mô hình Mohr-Coulomb, đặc biệt trong việc dự báo chuyển vị và ứng suất đất.

4. Hệ số an toàn hố đào: Sau khi xử lý bằng Jet Grouting với tỷ lệ cải thiện 20%, hệ số an toàn chống trồi đáy hố đào tăng từ 2.2 lên khoảng 3.0, đảm bảo ổn định thi công và an toàn công trình.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của việc giảm chuyển vị và độ lún là do sự gia tăng sức kháng bị động của đất dưới đáy hồ đào nhờ các trụ xi măng đất được tạo thành bằng công nghệ Jet Grouting. Việc thay thế một phần đất yếu bằng vật liệu trộn xi măng làm tăng cường độ và độ cứng của nền đất, hạn chế sự dịch chuyển của tường vây.

So với các nghiên cứu quốc tế, kết quả này phù hợp với các công trình tại Nhật Bản và Đài Loan, nơi Jet Grouting được ứng dụng rộng rãi để xử lý nền đất yếu cho các công trình ngầm sâu. Việc lựa chọn mô hình Hardening Soil cũng được khuyến nghị do tính chính xác cao hơn trong mô phỏng ứng xử đất.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh chuyển vị ngang tường vây theo tỷ lệ cải thiện đất và bảng tổng hợp hệ số an toàn trước và sau xử lý, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của giải pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường ứng dụng Jet Grouting trong thi công hồ đào sâu: Khuyến khích các chủ đầu tư và nhà thầu áp dụng công nghệ Jet Grouting để gia cố đất dưới đáy hồ đào, nhằm giảm chuyển vị ngang tường vây và tăng độ ổn định công trình. Thời gian thực hiện trong giai đoạn chuẩn bị thi công hố đào.

2. Sử dụng mô hình Hardening Soil trong phân tích thiết kế: Các kỹ sư thiết kế nên ưu tiên sử dụng mô hình Hardening Soil trong phần mềm phân tích để có kết quả chính xác hơn, đặc biệt với các công trình có điều kiện địa chất phức tạp.

3. Tối ưu tỷ lệ cải thiện đất: Đề xuất tỷ lệ cải thiện mặt đất từ 10% đến 20% để đạt hiệu quả giảm chuyển vị và độ lún tối ưu, đồng thời cân nhắc chi phí thi công hợp lý. Chủ thể thực hiện là đơn vị tư vấn thiết kế và thi công.

4. Cập nhật tiêu chuẩn và quy trình thi công Jet Grouting: Cơ quan quản lý chuyên ngành cần sớm hoàn thiện các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình thi công Jet Grouting phù hợp với điều kiện Việt Nam, nhằm đảm bảo chất lượng và an toàn công trình.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế công trình ngầm: Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn để lựa chọn phương pháp gia cố nền đất phù hợp, nâng cao độ chính xác trong thiết kế tường vây và hố đào sâu.

2. Nhà thầu thi công xây dựng: Tham khảo quy trình thi công Jet Grouting, các thông số kỹ thuật thiết bị và cách bố trí trụ xi măng đất để tối ưu hóa hiệu quả thi công và đảm bảo an toàn công trình.

3. Chuyên gia địa kỹ thuật: Tài liệu giúp hiểu rõ hơn về mô hình đất và phương pháp phân tích phần tử hữu hạn trong xử lý nền đất yếu, hỗ trợ đánh giá và giám sát chất lượng công trình.

4. Cơ quan quản lý xây dựng và quy chuẩn kỹ thuật: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm và phân tích khoa học để cập nhật tiêu chuẩn, quy định về xử lý nền đất và thi công công trình ngầm tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Jet Grouting là gì và tại sao được sử dụng trong gia cố nền đất?
   Jet Grouting là công nghệ phun vữa xi măng áp lực cao để tạo thành các trụ xi măng đất, tăng cường độ và độ cứng nền đất yếu. Phương pháp này giúp giảm chuyển vị ngang và độ lún, đảm bảo ổn định cho công trình ngầm sâu.

2. Mô hình Hardening Soil có ưu điểm gì so với Mohr-Coulomb?
   Mô hình Hardening Soil mô phỏng chính xác hơn ứng xử đàn hồi dẻo của đất, bao gồm giãn nở và sự phụ thuộc của độ cứng vào ứng suất, cho kết quả mô phỏng sát thực tế hơn, đặc biệt trong các bài toán phức tạp như hồ đào sâu.

3. Tỷ lệ cải thiện mặt đất bằng Jet Grouting nên được lựa chọn như thế nào?
   Theo nghiên cứu, tỷ lệ cải thiện từ 10% đến 20% là hiệu quả nhất để giảm chuyển vị ngang tường vây và độ lún đất, đồng thời cân đối chi phí thi công và thời gian thực hiện.

4. Các yếu tố thiết bị Jet Grouting ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng trụ xi măng đất?
   Áp lực phun, tốc độ dòng phụt, lưu lượng vữa, và tốc độ xoay cần phun đều ảnh hưởng đến đường kính và chất lượng trụ xi măng đất. Áp lực phun khoảng 20 MPa và tốc độ xoay 20 vòng/phút được khuyến nghị để đạt hiệu quả tối ưu.

5. Giải pháp Jet Grouting có thể áp dụng cho những loại đất nào?
   Jet Grouting phù hợp với nhiều loại đất như cát, bùn, đất bồi tích và đất sét, đặc biệt hiệu quả trong xử lý đất yếu dưới đáy hồ đào sâu nhằm tăng sức kháng bị động và ổn định tường vây.

Kết luận

• Chuyển vị ngang tường vây trong thi công hồ đào sâu có thể giảm đáng kể nhờ ứng dụng công nghệ Jet Grouting với tỷ lệ cải thiện mặt đất từ 5% đến 20%, giảm chuyển vị khoảng 12.58% và độ lún khoảng 7%.
• Mô hình Hardening Soil cho kết quả mô phỏng sát thực tế hơn so với mô hình Mohr-Coulomb, nên được ưu tiên sử dụng trong phân tích thiết kế và thi công.
• Hệ số an toàn hố đào tăng rõ rệt sau khi xử lý bằng Jet Grouting, đảm bảo ổn định và an toàn cho công trình.
• Việc cập nhật tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình thi công Jet Grouting tại Việt Nam là cần thiết để nâng cao chất lượng và hiệu quả thi công.
• Khuyến nghị các nhà thiết kế, thi công và quản lý xây dựng áp dụng kết quả nghiên cứu để tối ưu hóa giải pháp gia cố nền đất trong các công trình ngầm sâu.

Next steps: Triển khai áp dụng công nghệ Jet Grouting trong các dự án thực tế, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng về các mô hình phân tích và tối ưu thiết bị thi công.

Call to action: Các đơn vị liên quan nên phối hợp nghiên cứu, đào tạo và áp dụng công nghệ Jet Grouting để nâng cao chất lượng và an toàn công trình xây dựng ngầm tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE UNG DUNG TRU DAT XI MĂNG THỊ CÔNG BẰNG PHUONG PHAP PHUT VUA CAO AP JET-GROUTING 1. Khai niém tru dat xi mang: - Tru xi măng dat là trụ tròn băng hỗn hợp giữa đất nguyên trạng ở nơi cần gia cố và xi mang được chế tạo bằng phương pháp trộn sâu. - Mũi khoan được khoan xuống làm tơi dat cho đến khi đạt độ sâu thiết kế thì quay ngược lại và di chuyển lên. Trong quá trình dịch chuyển lên, xi măng sẽ được phun vào và trộn đều với nén đất.

Lich sử phát triển của phương pháp phụt vữa - _ Công nghệ phut vữa cao áp được giới thiệu khá sớm và được áp dụng ở Anh vào những năm 1950. Tuy nhiên nó thực sự phát triển và phố biến ở Nhật ké từ thập niên 70. Trong giai đoạn này Jet Grouting được sử dụng lần đầu tiên với mục đích là cải tạo nên đất bão hòa bang cách phun vữa làm xói mòn những vùng đất chưa được xử lý hoặc xử lý một phan roi dua chung lên bé mat va thay thé bang một loại vật liệu trộn xi măng cho phân bị lay ra. - Tw giữa năm 1970, hau hết các kỹ thuật co ban của Jet-Grouting đã được tim ra va được chấp nhận trên khắp thế giới nhất là ở Châu Au.

- Phuong pháp đơn giản nhất là phương pháp phụt vữa don (Single System S). Vita lỏng được phun vào trong đất tạo ra quá trình xói mòn vùng đất xung quanh và hỗn hợp vữa xi măng với đất được hình thành. - Phuong pháp thi công kép, ký hiệu (D), phương pháp này có them sự xuất hiện đồng thời của dòng khí nén xung quanh vùng ảnh hưởng phụt vữa làm tăng khả năng xói mòn đặc biệt là khi bên dưới có mực nước ngầm. - Phuong pháp thứ ba (T), đây là phương pháp kết hợp giữa vữa phụt vào cùng với dòng khí nén và tia nước áp lực cao.

Đây là phương pháp vượt trội hơn hai phương pháp trước. - - VỀ sau, công nghệ thi công khoan phụt được cải tiễn với hệ thống phun đặc biệt Super Jet-Grouting. Với công nghệ này tia vữa và khí nén được phun đồng thời với áp lực cao và có thé tạo ra các trụ đất xi mang có đường kính lớn. 4 - _ Cuỗi năm 1980, quy trình phụt vữa cao áp được cải tiễn với công nghệ “phụt kép va chạm”.

Phương pháp này nhằm hạn chế vùng ảnh hưởng do tia do tia áp lực phut ra để tạo ra những trụ có đường kính chính xác hơn cho mọi loại đất nền gia cô. - _ Ở Việt Nam, nhà thầu Nhật Ban áp dụng công nghệ Jet Grouting lần đầu tiên để sửa chữa khuyết tật cho các cọc khoan nhỏi của cầu Thanh Trì vào năm 2004. Cũng trong năm 2004, Viện khoa học thủy lợi bắt đầu ứng dụng công nghệ Jet Grouting cho một đề tài cấp Nhà nước: “Nghiên cứu công nghệ nâng cấp, sửa chữa cống dưới đê sông Hong và sông Thái Binh”. Pham vi tng dung: e Kiém soát nước ngâm: - Ngan không cho dòng nước ngầm thâm qua hay vào trong hồ đào.

- Chong thấm ở đường ham. - Ngan chặn hay hạn chế thắm nước ở các công trình ngăn nước, giữ nước hay công trình chống lũ. e Kiểm soát chuyền vị công trình: - Han chế chuyến vị ngang trong quá trình thi công hố đào sâu hay thi công ham - Chong đỡ vách ham trong quá trình thi công hay quá trình khai thác - Lam tăng hệ số ôn định của nền đường, hồ đảo - Ngan chặn hay hạn chế chuyền vị ngang của tường chan - Dung để gia cố, ôn định mái dốc - _ Tránh hiện tượng hóa long của nên P77TV7KEXT. — PAPALESTEE 9BQp8t 1///////////(////7 Hình 1.1: Một số sơ đồ ứng dụng của cọc xi măng đất.

Gia cố nền (ôn định/lún) cho đường cao tốc; 2. Ôn định chống trượt cho mái đê cao; 3. Mồ trụ cầu và đường dẫn dau cau; 4:Thành hồ dao; 5. Giảm ảnh hưởng từ các công trình lân cận; 6.

Chống nâng đáy hồ đào; 7. Chống dịch chuyển ngang của móng coc; 8. Xây dựng cau cảng: 9.Gia cô nên cho các tường phá sóng. Công nghệ thi công khoan phụt Jet — Grouting: - __ Hiện nay trên thé giới đã phát triển ba công nghệ Jet — Grouting: đầu tiên là công nghệ S, tiếp theo là công nghệ T va gan đây là công nghệ D 1.

Công nghệ đơn pha S: 1. Thiết bị thi công: - _ Hệ thống trang thiết bị của công nghệ don pha S là đơn giản nhất, bao gồm: e May phut vữa e Bồn chứa vữa e Bồn nước e Bo phận trộn vữa e Hé thống thủy lực. 6 - _ Các thiết bị này được bé trí như hình 1.2 injection machine 7 swivel > water tank 2) œx | | # to disposal 1§t0om —— —— 4 slime bit 2. Silo chứa cement.

Bế trộn vữa. Sense eneeeneneeeeeaeaeaeaet Hình 1.2: Sơ đồ bố trí thiết bị thi công của công nghệ don pha S - May phụt vữa bao gồm máy khoan và ông bơm. Vira sau khi được trộn sẽ được vận chuyển đến máy phụt nhờ vào hệ thống thủy lực, sau đó sẽ được phun vào trong dat 1. Trình tự thi công - Sau khi định vị máy phụt vữa vào đúng vị trí thiết kế, ống bơm sẽ được xuyên vào trong đất nhờ vào các tia nước có áp lực 3 MPa.

- _ Khi đến độ sâu thiết kế, các tia nước sẽ được đóng lại và vữa bắt đầu được phun vào với áp lực cao 20 MPa. Đồng thời, ống bơm được xoay và rút lên dan dan với các khoảng từ 25 đến 50mm cho đến khi thi công xong trụ. completetion terminate _ binder injection ——"ÿ water injection injection machine P 4 water injection 20MN/m° 35 //min.3: Trình tự thi công của công nghệ đơn pha S Ï Bang 1.1: Thông số kỹ thuật của công nghệ đơn pha S Đôi với cát: Giá trị SPT của đất N<5 5<N<10 10<N<15 Ap luc bơm vữa (MPa) 20 20 20 Tốc độ rút lên (m/phút) 0.25 Tốc độ xoay 20 20 20 Khoi lượng vữa bơm vào (mÈ/phúO 0.035 Đường kính trụ (m) 0.3 Đối với sét: Giá trị lực dính của đất C<10 10<C<30 30<C<50 Áp lực bơm vữa (MPa) 20 20 20 Tốc độ rút lên (m/phút) 0.25 Tốc độ xoay 20 20 20 Khối lượng vữa bơm vào (mẺ/phúO 0.035 Đường kính trụ (m) 0. Công nghệ hai pha D: 1.

Thiết bị thi công : - Trang thiết bị của công nghệ hai pha D bao gồm : May phut vữa Bồn chứa vữa Bồn nước Bộ phận trộn vữa Hệ thống thủy lực. Bộ phận cung cấp khí nén. Máy phát điện - : injection machine generator air : ; COmpressor—= o] swivel T+ water tank hydraulic unit to đisposal 10m © agitator ae i= Re binder silo mixer Li} ^ slime bit wing bit 15m Hình 1.4: Sơ dé bố trí thiết bị thi công của công nghệ hai pha D - May phut vữa cũng bao gồm máy khoan và ông phun vữa nhưng được sử dụng thêm một ống phut khí nén đồng trục với ông phut vữa.Ông ở bên trong sẽ phụt vũa với áp lực 20 MPa, trong khi đó ống ở phía bên ngoài sẽ bơm khí nén với áp lực 0.5) Grout about 20 MPa ——— i Compressed air about (0,7 MPa eed Need Hình 1.5: Công nghệ hai pha D 1. Trinh tự thi công : - Sau khi định vi máy phụt vữa vào đúng vi trí thiết kế, ống bơm sẽ được xuyên vào trong đất nhờ vào các tia nước có áp lực 3 MPa.

- _ Khi đến độ sâu thiết kế, các tia nước sẽ được đóng lại, vữa và khí nén bắt đầu được phun vao trong đất với áp lực lần lượt là 20 MPa và 0. Đồng thời, ống bơm được xoay và rút lên dan dan với các khoảng từ 25 đến 50mm cho đến khi thi công xong trụ. completetion terminate zat : binder injection ———en water injection injection machine — ~~~ — = 20MN/m- 60 //min.6: Trinh tự thi công của công nghệ hai pha D - Việc bom khí nén vào trong dat có tac dụng làm giảm sự mat ma sát nhờ đó mà vữa được phun xa hơn, vì vậy mà đường kính của trụ thi công băng công nghệ D sẽ lớn hơn so với khi thi công bang công nghệ S Bảng 1.2: Thông số kỹ thuật của công nghệ hai pha D Đối với cát: Giá trị SPT của đất |N<!0 | 10<N<20 |20<N<30 |30<N<35 | 35<N<40 Áp lực khí nén (MPa) | 0.7 Ap luc bom vita 20 20 20 20 20 (MPa) Tốc độ rút lên 0.048 (m/phút) Tốc độ xoay 20 20 20 20 20 Khối lượng vữa bơm 3 006 | 0.6 14 12 Đối với sét: Giá trị SPT của đất N<] |N=i N=2 N=3 N=4 Ap lực khí nén (MPa) 0.7 Ap luc bom vữa(MPa) |20 |20 20 20 20 Tốc độ rút lên(m/phú) | 0.063 Tốc độ xoay 20 |20 20 20 20 Khoi lượng vữa bơm vào (mẺ/phú) 0.06 Đường kính trụ (m) 2 18 1. Công nghệ ba pha T: 1.

Thiết bị thi công : - _ Công nghệ thi công ba pha T là quá trình thi công trụ xi măng đất kết hop việc phun vữa với nước và không khí. Hệ thống thiết bị của công nghệ này bao gôm : e May phut vữa e Bồn chứa vữa e Bồn nước e Bo phận trộn vữa e Hé thống thủy lực. e Bộ phận cung cấp khí nén. e May phát điện DT S a a a 5 hme BO as Bee Cơn: 2 : ' r injection machine : generator air : ' ' compressor U : ị swivel * - 5 * ‘' water tank hydraulic unit } MS ' disposal —1 lo.

agHator ' ' slime bit h pump : ' o| | kK binder silo ' ' ~_.7: Sơ dé bố trí thiết bị thi công của công nghệ ba pha T 11 1. Trình tự thi công - Ong bơm vữa của công nghệ ba pha có cau tạo gồm ba ống nhỏ, trong đó có hai Ống đồng trục với nhau, ống bên trong phun ra các tia nước với áp lực trong khi đó ống bên ngoài sẽ phun khí nén, Phía dưới hai ống này là ống phun vữa.8) Pressurized water about 20 MPa , Compressed air about 0.7 MPa Grout about 2~5 MPa Hình 1.8: Công nghệ ba pha T - Sau khi dinh vi may khoan vao dung vi tri thét ké, ống khoan có đường kính 140mm sẽ được hạ vào trong đất nhờ vào các tia nước xối với áp lực 5 MPa. - _ Khi đến độ sâu thiết kế, ống bơm có đường kính 90mm sẽ được đưa vào trong ống khoan, sau đó ống khoan sẽ được rút lên. - Sau đó, ống bơm vữa sẽ được rút lên dan dan với các khoảng từ 25 đến 50mm.