ỨNG DỤNG CỌC XI MĂNG ĐẤT TRONG CÔNG TÁC THIẾT KẾ LÀM TƯỜNG VÂY ĐÀO HỐ MÓNG CHO CÔNG TRÌNH Người viết: ThS Trần Tuấn Anh Góp ý kiến: PGS TS Nguyễn Bảo Huân I ĐẶT VẤN ĐỀ : Khi thiết kế biện pháp thi công đào hố móng cho công trình Chung cư cao cấp BMC Quận 7-Tp HCM, gặp số khó khăn sau: a Sử dụng biện pháp thi công đào mở hố móng không đáp ứng mặt thi công chật hẹp; b Giải pháp tường barrete dày 600 sâu >20m tốn cho Chủ đầu tư công trình có tầng hầm; c Dùng cừ Larssen có chiều dài ~12m cắm xuống để đào hố móng sâu ~7m không ổn chân cừ lơ lửng lớp bùn dày ~20m (Địa chất công trình lớp 1: Đất lấp dày ~1m, lớp 2: Bùn sét hữu dày 20m có số SPT ~1 đến Lớp 3, sét pha dẻo mềm đến nửa cứng dày ~7m lớp .) Nếu không cẩn thận cừ lẫn đầu cọc khoan nhồi bị dịch chuyển ổn định mái dốc ???? nguy hiểm Nếu cắm cừ dài > 20m vào lớp sét yên tâm chi phí tài lại cao Vậy liệu có biện pháp thi công hố đào hay mà chi phí tài lại hợp lý cho công trình thời điểm không? Qua tìm hiểu biết Cọc XMĐ giải pháp xử lý đất yếu với khả ứng dụng tương đối rộng rãi như: Làm tường hào chống thấm cho đê đập, gia cố móng cho công trình xây dựng, sửa chữa thấm mang cống đáy cống, ổn định tường chắn, chống trượt mái dốc, gia cố đất yếu xung quanh đường hầm, gia cố đường, mố cầu dẫn So với số giải pháp xử lý có, công nghệ cọc XMĐ có ưu điểm khả xử lý sâu (đến 50m), thích hợp với loại đất yếu (từ cát thô bùn yếu), thi công điều kiện ngập sâu nước điều kiện trường chật hẹp, nhiều trường hợp đưa lại hiệu kinh tế rõ rệt so với giải pháp xử lý khác Trong trình tìm hiểu thực tế thu thập tài liệu thiết kế, xin tổng kết giới thiệu đôi nét cọc xi măng đất công tác thiết kế làm tường vây đào hố móng II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC CÁT - XI MĂNG - VÔI Cũng phương pháp cải tạo, gia cố đất yếu khác, phương pháp gia cố đất yếu cọc cát - xi măng - vôi nhằm thay đổi tính chất lý đất theo hướng nâng cao sức chịu tải, giảm biến dạng Vấn đề cần làm sáng tỏ chế trình gia tăng cường độ đất, xác định trình xảy đất gia cố cọc cát xi măng - vôi Làm sáng tỏ chế trình học hoá lý xảy đất, hoàn thiện phương pháp tính toán xây dựng sở lý thuyết phương pháp Trên sở phân tích lý thuyết phương pháp gia cố cọc cát, cọc đất - xi măng, đất - vôi nhận thấy, gia cố đất yếu cọc cát - xi măng - vôi, đất diễn trình học hoá lý sau đây: Quá trình nén chặt học Gia cố cọc cát - xi măng - vôi dùng thiết bị chuyên dụng đưa lượng vật liệu vào đất dạng cọc hỗn hợp cát - xi măng - vôi Lượng vật liệu cát, xi măng vôi chiếm chỗ lỗ hổng đất làm cho độ lỗ rỗng giảm đi, hạt đất xếp lại, kết đất nén chặt Xét khối đất tích ban đầu Vo , thể tích hạt rắn Vho , thể tích lỗ rỗng ban đầu Vro, ta có: Vo = Vho + Vro (1) Sau gia cố, thể tích khối đất V, thể tích hạt rắn Vh, thể tích lỗ rỗng Vr : V = Vh + Vr (2) Như vậy, thay đổi thể tích khối đất là: ∆ V = Vo – V (3) = (Vho + Vro) - (Vh + Vr) Thể tích hạt rắn coi không đổi trình gia cố, nghĩa Vho = Vh , đó: ∆ V = Vro - Vr ∆ V = ∆ Vr (4) Biểu thức (4) cho thấy: thay đổi thể tích khối đất gia cố thay đổi thể tích lỗ rỗng khối đất Như vậy, gia cố cọc cát - xi măng - vôi trình nén chặt đất xảy tức thời Hiệu nén chặt phụ thuộc vào thể tích vật liệu đưa vào nền, nghĩa phụ thuộc vào số lượng, đường kính khoảng cách cọc, hình dạng bố trí cọc Việc xác định đường kính cọc, khoảng cách cọc sơ đồ bố trí cọc hoàn toàn xác định cọc cát Còn chiều sâu gia cố phụ thuộc vào chiều sâu vùng hoạt động nén ép đáy móng công trình, nghĩa là, độ sâu mà thoả mãn điều kiện sau đây: - ứng suất nén ép (σ z ) nhỏ 0,1 ứng suất thân (σ bt) đất - ứng suất nén ép (σ z) nhỏ áp lực bắt đầu cố kết thấm đất - ứng suất nén ép σ z ≤ 20 – 30 kPa Việc kiểm tra đánh giá định lượng tác dụng nén chặt đất gia cố cọc cát - xi măng - vôi thực nhiều phương pháp khoan lấy mẫu đất phạm vi cọc để xác định hệ số rỗng khối lượng thể tích đất sau gia cố dùng thí nghiệm xuyên tĩnh hay nén tĩnh Các công việc đơn giản, dễ tiến hành Quá trình cố kết thấm Ngoài tác dụng nén chặt đất, cọc cát - xi măng - vôi có tác dụng làm tăng nhanh trình cố kết đất Do cọc cát - xi măng - vôi đưa vào dạng khô nên hỗn hợp cát - xi măng - vôi hút nước đất để tạo vữa xi măng, sau biến thành đá xi măng Quá trình tạo vữa xi măng làm tổn thất lượng nước lớn chứa lỗ hổng đất, nghĩa làm tăng nhanh trình cố kết đất Quá trình xảy sau bắt đầu gia cố kéo dài đất gia cố xong, toàn cọc cát - xi măng - vôi trở thành loại bê tông Đây trình biến đổi hoá lý phức tạp, chia làm hai thời kỳ: thời kỳ ninh kết thời kỳ rắn Trong thời kỳ ninh kết, vữa xi măng dần tính dẻo đặc dần lại chưa có cường độ Trong thời kỳ rắn chắc, chủ yếu xảy trình thuỷ hoá thành phần khoáng vật clinke, gồm silicat tricalcit 3CaO.SiO 2, silicat bicalcit 2CaO.SiO2, aluminat tricalcit 3CaO.Al2O3, fero-aluminat tetracalcit 4CaO.Al2O3Fe2O3: 3CaO.SiO2 + nH2O ⇒ Ca(OH)2 + 2CaO.SiO2(n-1)H2O 2CaO.SiO2 + mH2O ⇒ 2CaO.SiO2mH2O 3CaO.Al2O3 + 6H2O ⇒ 3CaO.Al2O3.6H2O 4CaO.Al2O3Fe2O3 + nH2O ⇒ 3CaO.Al2O3.6H2O +CaO.Fe2O3.mH2O Các sản phẩm chủ yếu hình thành sau trình thuỷ hoá Ca(OH) 2, 3CaO.Al2O3.6H2O, 2CaO.SiO2mH2O CaO.Fe2O3.mH2O Quá trình rắn xi măng chia làm giai đoạn : a) Giai đoạn hoà tan: chất Ca(OH)2, 3CaO.Al2O3.6H2O sinh sau trình thuỷ hoá hoà tan nước hoà tan tạo thành thể dịch bao quanh mặt hạt xi măng b) Giai đoạn hoá keo: đến giới hạn đó, lượng chất Ca(OH) , 3CaO.Al2O3.6H2O không hoà tan tồn thể keo Chất silicat bicalcit (2CaO.SiO 2) vốn không hoà tan tách dạng phân tán nhỏ dung dịch, tạo thành keo phân tán Lượng keo ngày sinh nhiều, làm cho hạt keo phân tán tương đối nhỏ tụ lại thành hạt keo lớn dạng sệt khiến cho xi măng dần tính dẻo ninh kết lại chưa hình thành cường độ c) Giai đoạn kết tinh: chất Ca(OH)2 , 3CaO.Al2O3.6H2O từ thể ngưng keo chuyển sang dạng kết tinh, tinh thể nhỏ đan chéo làm cho xi măng bắt đầu có cường độ, chất 2CaO.SiO2mH2O tồn thể keo lâu, sau có phần chuyển thành tinh thể Do lượng nước ngày đi, keo bị khô, kết chặt lại trở nên rắn Các giai đoạn hoà tan, hoá keo kết tinh không xảy độc lập, mà xảy đồng thời với nhau, xen kẽ Ngoài ra, vôi hỗn hợp tạo cọc có tác dụng chất gắn kết giống xi măng, đồng thời có khả hấp thụ nước lớn toả nhiệt làm tăng sức kháng cắt cọc tăng nhanh trình cố kết đất Quá trình thuỷ hoá vôi kèm theo toả nhiệt biểu diễn phản ứng sau : CaO + H2O ⇒ Ca(OH)2 + 15,5 kcalo Cường độ hỗn hợp tăng lên phần phản ứng silicat, phần phản ứng carbonat, lượng CaCO3 dư vôi trở thành mầm kết tinh, bao quanh hạt keo tinh thể, chúng phát triển tăng dần cường độ Mặt khác, tỷ lệ phối trộn xi măng, cát vôi thành phần hạt cát hợp lý cọc cát - xi măng - vôi sau đông cứng cho nước thoát qua làm việc tương tự giếng thu nước thẳng đứng, giống cọc cát Dưới tác dụng tải trọng ngoài, với thời gian, ứng suất hữu hiệu tăng lên, ứng suất trung tính giảm đi, nước lỗ rỗng đất thấm theo phương ngang vào cọc sau thoát dọc theo chiều dài cọc Bài toán cố kết thấm đất gia cố cọc cát - xi măng - vôi giống toán cố kết thấm dùng cọc cát nhiều nhà khoa học nghiên cứu Năm 1935, L.Rendulic đưa phương trình vi phân cố kết đối xứng để xác định trị số áp lực nước lỗ rỗng năm 1942, N.Carrillo phân toán cố kết thấm chiều thành tổng hợp toán cố kết thấm theo chiều thẳng đứng theo hướng xuyên tâm K.Terzaghi dùng phương pháp giải tích để giải toán cố kết thấm theo chiều thẳng đứng, R.E.Glover, R.A.Barron giải toán cố kết thấm theo hướng xuyên tâm Năm 1948, R.A.Barron đưa lời giải toàn diện cho toán cố kết trụ đất có chứa cọc cát (cát - xi măng - vôi) Khi có cọc cát - xi măng - vôi, chiều dài đường thấm theo phương ngang nhỏ nhiều lần chiều dài đường thấm theo phương đứng, coi vai trò thoát nước theo phương ngang cọc cát - xi măng - vôi chủ yếu Tuy vậy, tính toán trình cố kết đất gia cố thường xác định độ cố kết toàn phần (kết tổng hợp trình thoát nước theo phương ngang theo phương đứng) định đề Carrillo: P = - (1 - Ph)(1 - Pv) : P : độ cố kết toàn phần đất Ph : độ cố kết trung bình đất theo phương ngang Pv : độ cố kết trung bình đất theo phương đứng Hệ số thấm cọc cát - xi măng - vôi ảnh hưởng nhiều đến trình cố kết đất Theo nhiều nghiên cứu, hệ số thấm ngang đất kh < 1.10-7 cm/s hệ số cố kết theo phương ngang Ch < 1.10-4 m2/ng.đ tác dụng cố kết đất bị hạn chế Để đảm bảo cọc cát - xi măng - vôi làm việc tốt trình cố kết hệ số thấm vật liệu cọc cần lấy > 2÷ m/ng.đ Muốn vậy, cần chế tạo mẫu chế bị với tỷ lệ xi măng, cát vôi khác tiến hành thí nghiệm mẫu xác định hệ số thấm Để đánh giá định lượng trình cố kết đất gia cố cọc cát - xi măng - vôi đặt thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng thời điểm trước, sau gia cố thời gian sử dụng công trình Quá trình gia tăng cường độ cọc gia cố sức kháng cắt đất Khi gia cố đất yếu cọc cát, sức kháng cắt cọc cát tác dụng tải trọng xác định theo định luật Coulomb τ = σ tgϕ , với ϕ góc ma sát cát Khi trộn thêm xi măng vôi vào cát, hình thành liên kết xi măng - vôi cọc nên khả chịu lực nén lực cắt cọc gia cố tăng lên đáng kể Lúc đó, sức kháng cắt cọc cát - xi măng - vôi xác định theo biểu thức τ = σ tgϕ + Cxm , với Cxm lực dính tạo nên liên kết xi măng - vôi Giá trị Cxm xác định nhờ thí nghiệm cắt mẫu chế bị phòng Như vậy, khác với cọc cát, cọc cát - xi măng - vôi có độ bền lớn nhờ lực dính hỗn hợp tạo cọc tăng lên Độ bền cọc cát - xi măng - vôi phụ thuộc vào lực dính liên kết xi măng - vôi, nghĩa phụ thuộc vào hàm lượng xi măng vôi hỗn hợp tạo cọc Mặt khác, trộn xi măng, vôi vào cát đưa vật liệu vào đất, mặt tiếp xúc cọc đất xảy trình trao đổi ion phản ứng puzolan Các ion calci hoá trị thay ion natri hydro hoá trị lớp điện kép bao quanh hạt khoáng vật sét Vì cần calci hoá trị để trung hoà lưới điện âm mặt khoáng vật sét nên giảm kích thước lớp điện kép làm tăng lực hút hạt sét, dẫn đến lực dính đất tăng lên Hơn nữa, silic nhôm khoáng vật sét phản ứng với silicat calci hydrat nhôm calci phản ứng puzolan, tạo hợp chất có độ bền cao bền môi trường nước Những trình làm tăng lực ma sát lực dính đất xung quanh cọc gia cố, dẫn đến làm gia tăng cường độ đất Cần phải nhấn mạnh rằng, tất trình nén chặt học, trình cố kết, trình gia tăng cường độ cọc đất gia cố cọc cát - xi măng - vôi có liên hệ hữu với Các trình không độc lập với mà diễn đồng thời với nhau, động lực thúc đẩy phát triển Tính toán sức chịu tải biến dạng đất sau gia cố Hiện nay, việc tính toán sức chịu tải biến dạng gia cố cọc cát - xi măng - vôi vấn đề tranh cãi Một số nhà khoa học kiến nghị tính toán cọc cứng, số khác lại đề nghị tính toán thiên nhiên, có tác giả lại đề nghị tính toán sức chịu tải cọc cứng, biến dạng tính toán theo Sở dĩ nhiều quan điểm trái ngược thân vấn đề phức tạp, cần phải có nhiều công trình nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm làm sáng tỏ vai trò mang tải cọc, đất xung quanh cọc, nghĩa xem cọc đồng thời làm việc Theo chúng tôi, vấn đề đơn giản nhiều quan niệm đất yếu gia cố mới, có tính chất lý Rõ ràng là, trước gia cố, thiên nhiên đất yếu với tính chất lý không đáp ứng yêu cầu xây dựng Sau gia cố, tiêu lý thay đổi cách đáng kể độ ẩm, hệ số rỗng giảm, khối lượng thể tích, lực dính, góc ma sát tăng nhờ trình nén chặt học, cố kết tác dụng phản ứng hoá lý xi măng, vôi đất trình gia cố Vì vậy, việc tính toán sức chịu tải độ lún sau gia cố tính thiên nhiên Tuy nhiên, cần phân biệt hai trường hợp trường hợp thi công nhanh trường hợp thi công chậm a Trường hợp thi công chậm: Khi gia cố nền, tức tác dụng tải trọng vào đất (tải trọng khối lượng vật liệu cát - xi măng - vôi đưa vào nền) gây trình nén chặt học (do thể tích vật liệu cát - xi măng - vôi chiếm chỗ thể tích lỗ rỗng đất), trình cố kết đất (do hút nước làm đông cứng vữa xi măng, thoát nước áp lực hữu hiệu tăng, áp lực nước lỗ rỗng giảm) phản ứng hoá lý xi măng, vôi với môi trường đất yếu Các trình xảy đồng thời sau bắt đầu gia cố kết thúc vào thời điểm khác Quá trình nén chặt học kết thúc sau hoàn thành gia cố Quá trình cố kết đất tác dụng hoá lý xi măng, vôi với đất kết thúc muộn sau kết thúc cần phải có nghiên cứu chi tiết Do vậy, sau gia cố thời gian, mà trình cố kết phản ứng hoá lý môi trường kết thúc, xây dựng công trình rõ ràng là, đất gia cố trở thành mới, ứng suất gia cố phân bố lại, tính chất lý thay đổi với giá trị b Trường hợp thi công nhanh: Trường hợp thi công nhanh, nghĩa là, sau trình gia cố kết thúc tiến hành xây dựng công trình Lúc này, có trình nén chặt học kết thúc, trình cố kết phản ứng hoá lý môi trường tiếp diễn Tuy nhiên, trình nén chặt học chủ yếu, mà trình kết thúc sau gia cố Do vậy, việc tính toán nền, theo chúng tôi, tiến hành trường hợp thi công chậm, có lưu ý đến tác dụng trình cố kết phản ứng hoá lý môi trường chưa kết thúc, cách đưa thêm vào áp lực gây lún trị số "áp lực gia cố" trọng lượng vật liệu cát - xi măng - vôi gây Trị số ước tính 1/2 "áp lực gia cố" Một số nhà chuyên môn thắc mắc, tính khối lượng cát - xi măng - vôi đưa vào đâu ? Tại lại không đưa toàn tải trọng vào giá trị áp lực gây lún công trình mà lại đưa vào giá trị ? Thực ra, việc đưa thêm vào trị số áp lực gây lún giá trị 1/2 "áp lực gia cố" mang tính quy ước dựa vào phân tích sở phương pháp luận vấn đề Chúng cho rằng, khối lượng cát - xi măng - vôi đưa vào coi tải trọng Dưới tác dụng tải trọng này, đất xuất ứng suất phụ thêm σ z gây biến dạng (cả theo phương dọc phương ngang) Trị số ứng suất phụ thêm : σ z= σ + U đó, σ - ứng suất hữu hiệu hạt đất tiếp thu U - ứng suất trung tính nước tiếp thu Cùng với thời gian, ứng suất hữu hiệu tăng lên, ứng suất trung tính giảm đi, thời điểm đất tồn mối tương quan Trong trường hợp thi công chậm, trình nén chặt học, cố kết phản ứng hoá lý xi măng môi trường kết thúc Khi toàn tải trọng (lượng cát - xi măng - vôi) hạt đất tiếp thu ( σ z = σ ), ứng suất trung tính bị triệt tiêu (U=0), biến dạng đạt trị số ổn định, nén chặt hoàn toàn, trở thành Trong trường hợp thi công nhanh, trình nén chặt học kết thúc, trình cố kết phản ứng hoá lý xi măng, vôi chưa kết thúc, đất biến dạng phần, phần lại tiếp tục diễn với trình nén lún tải trọng công trình xây dựng Như vậy, quy ước, nửa lượng cát - xi măng vôi truyền cho hạt đất làm bị biến dạng, tương ứng với trình nén chặt học kết thúc; nửa lượng cát - xi măng - vôi tiếp tục gây biến dạng nền, tương ứng với trình cố kết tác dụng hoá lý xi măng, vôi đất Do đó, tính lún công trình cần thêm vào trị số áp lực gây lún giá trị nửa khối lượng cát - xi măng vôi đưa vào Với quan niệm vậy, độ lún sau gia cố tính phương pháp cộng lún lớp theo công thức : đó: n - số lớp đất phân chia chiều sâu chịu nén công trình σ i - ứng suất trung bình phụ thêm lớp đất phân tố thứ i hi - chiều dày lớp phân tố thứ i β - hệ số không thứ nguyên, phụ thuộc vào hệ nở hông đất E0i - môđun tổng biến dạng lớp đất thứ i, xác định bàn nén trường Cũng tính độ lún theo công thức: : Cc - số nén đất, xác định theo đường cong nén lún hệ toạ độ bán logarit h - chiều dày lớp đất tính lún ε - hệ số rỗng ban đầu đất σ - áp lực nén ban đầu dất trọng lượng thân đất gây ∆ σ - áp lực tải trọng tác dụng lên lớp tính lún Kết luận Từ vấn đề trình bày khẳng định rằng, hoàn toàn xây dựng sở phương pháp luận phương pháp gia cố đất yếu cọc cát - xi măng - vôi Các sở trình nén chặt học, trình cố kết, trình gia tăng cường độ cọc đất gia cố nguyên lý tính toán sức chịu tải biến dạng sau gia cố Nếu sở lý thuyết minh hoạ kiểm chứng số liệu nghiên cứu thực nghiệm đầy đủ phương pháp gia cố đất yếu cọc cát - xi măng vôi áp dụng rộng rãi xây dựng công trình có quy mô, tải trọng vừa nhỏ, mang lại hiệu kinh tế cao III CÁC CÔNG NGHỆ KHOAN PHỤT Hình 1- Nguyên lý số công nghệ khoan chống thấm cho công trình thuỷ lợi Hình 2: Phạm vi ứng dụng loại khoan a Khoan truyền thống: Khoan truyền thống (còn gọi khoan có nút bịt) thực theo sơ đồ hình Mục tiêu phương pháp sử dụng áp lực để ép vữa xi măng (hoặc ximăng – sét) lấp đầy lỗ rỗng kẽ rỗng đá nứt nẻ Gần đây, có cải tiến để vữa cho công trình đất (đập đất, thân đê, ) Phương pháp sử dụng phổ biến khoan đá nứt nẻ, quy trình thi công kiểm tra hoàn chỉnh Tuy nhiên với đất cát mịn đất bùn yếu, mực nước ngầm cao nước có áp không kiểm soát dòng vữa theo hướng b Hình 2- Sơ đồ khoan có nút bịt Khoan kiểu ép đất Khoan kiểu ép đất biện pháp sử dụng vữa có áp lực, ép vữa chiếm chỗ đất c Khoan thẩm thấu Khoan thẩm thấu biện pháp ép vữa (thường hoá chất ximăng cực mịn) với áp lực nhỏ để vữa tự vào lỗ rỗng Do vật liệu sử dụng có giá thành cao nên phương pháp áp dụng d Khoan cao áp (Jet – grouting) Công nghệ trộn xi măng với đất chỗ- sâu tạo cọc XMĐ gọi công nghệ trộn sâu (Deep Mixing-DM) Hiện phổ biến hai công nghệ thi công cọc XMĐ là: Công nghệ trộn khô (Dry Mixing) Công nghệ trộn ướt (Wet Mixing) + Công nghệ trộn khô (Dry Mixing): Công nghệ sử dụng cần khoan có gắn cánh cắt đất, chúng cắt đất sau trộn đất với vữa XM bơm theo trục khoan + Công nghệ trộn ướt (hay gọi Jet-grouting): Phương pháp dựa vào nguyên lý cắt nham thạch dòng nước áp lực Khi thi công, trước hết dùng máy khoan để đưa ống bơm có vòi phun hợp kim vào tới độ sâu phải gia cố (nước + XM) với áp lực khoảng 20 MPa từ vòi bơm phun xả phá vỡ tầng đất Với lực xung kích dòng phun lực li tâm, trọng lực trộn lẫn dung dịch vữa, xếp lại theo tỉ lệ có qui luật đất vữa theo khối lượng hạt Sau vữa cứng lại thành cột XMĐ Hiện phổ biến hai công nghệ thi công cọc XMĐ là: Công nghệ trộn khô (Dry Jet Mixing) Công nghệ trộn ướt (Wet Mixing hay gọi Jet-grouting) Hiện giới phát triển ba công nghệ Jet-grouting: công nghệ S, công nghệ T, gần công nghệ D - Công nghệ đơn pha S: Công nghệ đơn pha tạo cọc XMĐ có đường kính vừa nhỏ 0,4 - 0,8m Công nghệ chủ yếu dùng để thi công đất đắp, cọc… - Công nghệ hai pha D: Công nghệ hai pha tạo cọc XMĐ có đường kính từ 0,8 -1,2m Công nghệ chủ yếu dùng để thi công tường chắn, cọc hào chống thấm - Công nghệ ba pha T: Phụt ba pha phương pháp thay đất mà không xáo trộn đất Công nghệ T sử dụng để làm cọc, tường ngăn chống thấm, tạo cột Soilcrete đường kính đến 3m IV PHẠM VI VÀ THỰC TẾ ỨNG DỤNG Nước ứng dụng công nghệ DMM nhiều Nhật Bản nước vùng Scandinaver Theo thống kê hiệp hội CDM (Nhật Bản), tính chung giai đoạn 80-96 có 2345 dự án, sử dụng 26 triệu m3 BTĐ Riêng từ 1977 đến 1993, lượng đất gia cố DMM Nhật vào khoảng 23,6 triệu m3 cho dự án biển đất liền, với khoảng 300 dự án Hiện hàng năm thi công khoảng triệu m3 Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu năm 1970, tổng khối lượng xử lý DMM Trung Quốc vào khoảng triệu m3 Tại Châu Âu, nghiên cứu ứng dụng bắt đầu Thụy Điển Phần Lan năm 1967 Năm 1974, đê đất thử nghiệm (6m cao 8m dài) xây dựng Phần Lan sử dụng cột vôi đất, nhằm mục đích phân tích hiệu hình dạng chiều dài cột mặt khả chịu tải Tại Việt Nam, từ năm 2002 có số dự án bắt đầu ứng dụng cọc XMĐ vào xây dựng công trình đất, cụ thể như: Dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hòa) sử dụng 4000m cọc XMĐ có đường kính 0,6m thi công trộn khô; xử lý cho bồn chứa xăng dầu đường kính 21m, cao 9m Cần Thơ Năm 2004 cọc XMĐ sử dụng để gia cố móng cho nhà máy nước huyện Vụ Bản (Hà Nam), xử lý móng cho bồn chứa xăng dầu Đình Vũ (Hải Phòng), dự án sử dụng công nghệ trộn khô, độ sâu xử lý khoảng 20m Tháng năm 2004, nhà thầu Nhật Bản sử dụng Jet - grouting để sửa chữa khuyết tật cho cọc nhồi cầu Thanh Trì (Hà Nội) Năm 2005, số dự án áp dụng cọc XMĐ như: dự án thoát nước khu đô thị Đồ Sơn - Hải Phòng, Gia cố móng kho khí hoá lỏng Cần thơ, dự án sân bay Cần Thơ, dự án cảng Bạc Liêu… Năm 2004, Viện Khoa học Thủy lợi tiếp nhận chuyển giao công nghệ khoan cao áp (Jet-grouting) từ Nhật Bản Đề tài ứng dụng công nghệ thiết bị nghiên cứu sức chịu tải cọc đơn nhóm cọc, khả chịu lực ngang, ảnh hưởng hàm lượng XM đến tính chất XMĐ, nhằm ứng dụng cọc XMĐ vào xử lý đất yếu, chống thấm cho công trình thuỷ lợi Nhóm đề tài sửa chữa chống thấm cho Cống Trại (Nghệ An), cống D10 (Hà Nam), Cống Rạch C (Long An) Tại thành phố Đà Nẵng, Nha trang thành phố Hồ Chí Minh cọc XMĐ ứng dụng cho công trình hình thức: Làm tường đất làm cọc thay cọc nhồi Sau số hình ảnh mô tả ứng dụng Cọc XNĐ việc thiết kế làm tường vây đào hố móng: H1 Máy thi công cọc XMĐ H2 Máy thi công cọc XMĐ để làm tường vây H3 Quá trình đào hố móng có sử dụng cọc xi măng đất làm tường chắn đất công trình BMC-Q.7-TP HCM H4 Hình ảnh cận cảnh cọc xi măng đất làm tường chắn đất công trình BMC-Q.7-TP HCM H5 Hố móng đào sâu 8.5m vị trí đài cọc thang máy công trình BMC-Q.7-TP HCM mà không cần giằng chống H6 Hố móng đào sâu 5.5m vị trí khác công trình BMC-Q.7-TP HCM mà không cần giằng chống V TÍNH TOÁN CỌC XI MĂNG ĐẤT Tính toán cọc XMĐ theo quan điểm : - Quan điểm xem cọc XMĐ làm việc cọc - Quan điểm xem cọc đất làm việc đồng thời - Tính toán theo quan điểm Khi tính toán tường vây , sử dụng phần mềm Plaxis phân tích kết tính toán Phần mềm Plaxis phần mềm tương đối mạnh sử dụng rộng rãi việc tính toán toán liên quan đến học đất Khi sử dụng phần mềm để tính toán cho công trình BMC-Q.7-TP HCM cho kết chuyển vị ngang ~52mm Còn thực tế theo kết quan trắc cho kết ~45mm H7 Chuyển vị ngang tường vây 52 mm đào đến đáy đài cọc để thi công đài dầm móng VI TRÌNH TỰ THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT Thi công cải tạo đất yếu cọc XMĐ theo bước sau: - Định vị đưa thiết bị thi công vào vị trí thiết kế - Khoan hạ đầu phun trộn xuống đáy khối đất cần gia cố - Bắt đầu trình khoan trộn kéo dần đầu khoan lên đến miệng lỗ - Đóng tắt thiết bị thi công chuyển sang vị trí VII MỘT SỐ LƯU Ý KHI THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT Do việc thiết kế cọc XMĐ thường dựa giả thiết công tác thí nghiệm quan trọng Sau số thí nghiệm cần lưu ý thiết kế: a.Thí nghiệm xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng CPTU; b.Thí nghiệm nén cố kết; c Thí nghiệm hỗn hợp xi măng đất (để xác định hàm lượng xi măng sử dụng cho gia cố); d.Thí nghiệm cắt cánh; e Thí nghiệm trộn đất chỗ với xi măng theo tiêu chuẩn Thụy Điển; Khi thi công trường cần có số thí nghiệm, đo quan trắc sau: a Thí nghiệm xuyên cắt tiêu chuẩn, kết thí nghiệm sức kháng cắt so sánh với kết thí nghiệm phòng, giá trị hàm lượng xi măng chấp thuận giá trị cho cường độ kháng cắt cọc tương đương với kết phòng thí nghiệm; b Thí nghiệm nén ngang; c Thí nghiệm nén tĩnh cột; d Thí nghiệm đào cột; e Thí nghiệm chất tải cột; f Thí nghiệm chất tải toàn phần; g Quan trắc đo lún trường; h Quan trắc đo áp lực nước khối gia cố; i Quan trắc độ lún theo độ sâu tầng đất khối gia cố…… Dựa kết thí nghiệm quan trắc người kỹ sư thiết kế thi công đề biện pháp cần thiết cho việc xử lý móng công trình VIII TÀI LIỆU THAM KHẢO Bergado D T., Chai J C., Alfaro M C., Balasubramanian A S., 1994 Những biện pháp kĩ thuật cải tạo đất yếu xây dựng Nxb Giáo dục, Hà Nội Hoàng Văn Tân, Trần Đěnh Ngô nnk, 1973 Những phương pháp xây dựng công trình đất yếu Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Trấp, Nguyễn Mạnh Dân, Nguyễn Hồng Sinh, Phạm Quy Hảo, Nguyễn Anh Dũng, 1985 Gia cố đất yếu phương pháp cọc đất - vôi, đất - xi măng cốt thoát nước chế tạo sẵn Chương trình ứng dụng tiến KHKT 26-03-03-07 Viện KHKT Xây dựng, Hà Nội Cơ sở phương pháp luận việc ứng dụng phương pháp gia cố đất yếu cọc cát-xi măng-vôi Tạ Đức Thịnh, Vũ Thiết Tường,1Đại học Mỏ - Địa chất, Đông Ngạc, Từ Liêm, Hà Nội 2Viện nghiên cứu Địa chất khoáng sản, Thanh Xuân, Hà Nội Giới thiệu kết ứng dụng công nghệ khoan cao áp (JET GROUTING) để chống thấm cho số công trình thuỷ lợi PGS TS Nguyễn Quốc Dũng, ThS Nguyễn Quốc Huy, ThS Nguyễn Quý Anh Viện Khoa học Thuỷ lợi  ... thi công cọc XMĐ để làm tường vây H3 Quá trình đào hố móng có sử dụng cọc xi măng đất làm tường chắn đất công trình BMC-Q.7-TP HCM H4 Hình ảnh cận cảnh cọc xi măng đất làm tường chắn đất công trình. .. phố Hồ Chí Minh cọc XMĐ ứng dụng cho công trình hình thức: Làm tường đất làm cọc thay cọc nhồi Sau số hình ảnh mô tả ứng dụng Cọc XNĐ việc thiết kế làm tường vây đào hố móng: H1 Máy thi công cọc. .. nén tĩnh Các công việc đơn giản, dễ tiến hành Quá trình cố kết thấm Ngoài tác dụng nén chặt đất, cọc cát - xi măng - vôi có tác dụng làm tăng nhanh trình cố kết đất Do cọc cát - xi măng - vôi đưa