GIẢI PHÁP GIA CỐ THÀNH HỐ ĐÀO SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ CDM (CEMENT DEEP MIXING) Th.S TRẦN HỒNG QUÂN Phó Trưởng phòng Tư vấn – Thiết kế, Tổng Công ty Xây dựng số 1, Bộ Xây dựng 1. SỰ CẦN THIẾT PHẢI GIA CỐ THÀNH HỐ ĐÀO: Như chúng ta đã biết, để thi công hố đào có rất nhiều giải pháp khác nhau như là đào mở hoặc làm tường vây hoăc gia cố thành hố đào. Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm khác nhau tuy nhiên trong một số trường hợp chúng ta không thể áp dụng phương pháp đào mở để thi công hố đào vì một trong những nguyên nhân như: mặt bằng thi công chật hẹp không có đủ diện tích để đào mở, do đòa chất quá xấu nếu đào mở sẽ gây ra hiện tượng chảy đất (không giữ được độ ổn đònh của mái dốc), đòa chất hố đào là lớp đất cát và mực nước ngầm cao nên gây ra hiện tượng làm giảm mực nước ngầm khu vực xung quanh gây ảnh hưởng đến sự làm việc ổn đònh của các công trình lân cận. Khi gặp các điều kiện bất lợi như trên, giải pháp kỹ thuật đưa ra để thực hiện hố đào là phải thiết kế giải pháp gia cố (hoặc chống đỡ) thành hố đào 2. MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIA CỐ THÀNH HỐ ĐÀO Để thi công các hố đào sâu hoặc đào các tầng hầm có rất nhiều giải pháp khác nhau. Có thể chia thành 03 nhóm giải pháp như sau: Nhóm thứ 1: Đào mở Đào mở để bề mặt tự nhiên không xử lý Đào mở kết hợp lớp lining bề mặt chống chảy đất Nhóm thứ 2: Gia cố thành hố đào Cọc xi măng cát Cọc xi măng đất CDM Cừ tràm Nhóm thứ 3: Chống đỡ thành hố đào Tường vây hoặc phương pháp top-down Cừ ván bê tông dự ứng lực Cừ Larsen Cọc khoan nhồi, cọc đúc sẵn Trong phạm vi bài tham luận này tôi chỉ giới thiệu công nghệ gia cố thành hố đào bằng phương pháp CDM. 3. SƠ LƯC VỀ GIẢI PHÁP CDM 3.1. Giới thiệu Bản chất của công nghệ CDM là dùng một loại thiết bò xới tơi khối đất yếu và trộn xi măng với khối đất đã được đánh tơi để cải tạo các tính chất cơ học và tính chất vật lý của đất yếu. Về phương pháp thi công có 02 phương pháp: phương pháp trộn khô và phương pháp trộn ướt. Phương pháp trộn khô là quá trình gồm xáo tơi đất bằng cơ học tại hiện trường và trộn bột xi măng khô với đất có hoặc không có phụ gia. Phương pháp trộn ướt là quá trình gồm xáo tơi đất bằng cơ học tại hiện trường và trộn vữa xi măng gồm nước, xi măng, có hoặc không có phụ gia với đất. Phương pháp CDM có thể được áp dụng để xử lý - gia cố nền đất yếu trong xây dựng nhà và công trình có tải trọng nhẹ, khối đắp, ổn đònh mái dốc, cũng như giữ khô hố đào trong trường hợp mực nước ngầm tại hố đào khá cao. 3.2. Cơ sở lý thuyết Khi gia cố nền móng công trình, trụ CDM và nền cùng làm việc và coi như là một nền tương đương có các chỉ tiêu cơ lý được cải thiện, nâng cao khả năng làm việc của nền. Gọi a là tỷ lệ diện tích của cột ximăng đất thay thế trên đất nền: a = n c A A . td  = a. c  + (1 - a) nen  td  = a. c  + (1 - a) nen  C t® = a.C c + (1 - a) C nen q ut® = a.q uc + (1 - a) q unen E td = a.E c + (1 - a)E nen Trong đó: A c : Diện tích của đất nền thay thế bởi cột ximăng - đất. A n : Diện tích đất nền cần gia cố. Sử dụng kết quả thí nghiệm hiện trường sau khi thi công và khoan lấy lõi cột thử nghiệm xác đònh cường độ kháng nén nở hông q u của đất được gia cố: Cường độ kháng cắt của đất gia cố xác đònh theo:  = u q        3 1 2 1 ; Theo Column, sức kháng cắt của đất tg c; trong trường hợp đất cố kết không thoát nước c ( = 0, trường hợp bất lợi nhất); 4. CÁC DỰ ÁN ĐÃ SỬ DỤNG GIẢI PHÁP CDM 4.1. Dự án Nhà Máy Nhiệt Điện Nhơn Trạch 1 – Công suất 450MW Giải pháp CDM được sử dụng tại hạng mục hố bơm nước làm mát (PumpPit) có kích thước 40m x 12m, sâu 11.5m Mái dốc 11,5m, Hệ số an toàn F s = 1,293 > 1,2 an toàn Mái dốc 7m, Hệ số an toàn F s = 1,667> 1,2 an toàn Kiểm tra ổ đònh mái dốc bằng phần mềm GEO SLOPE theo phương pháp Bishop 6600 2000 2600 1500 12500 1500 2600 2000 6600 37900 Khu vực thi công cừ ván SLAB S6 -10.500 SLAB S6 -9.280 SLAB S6 -9.280 SLAB S5 -3.700 SLAB S5 -3.700 100041001000 -5.857 4667 1414 2115 1500 33700 1500 2600 2000 6600 56097 12500 15001500 15500 Mặt bằng thiết kế cọc CDM Đất bùn sét chảy Cát san lấp Sét vàng dẻo cứng -10.10 -1.10 11500 400 -0.300 1500 2600 1600 7000 60° 1000 6000 45° q=2.0T/m2 q=0.5T/m2 4500 7000 11500 400 -10.500 SECTION 2-2 1 2 3 12500 700 5550 5550 700 -0.300 1500260016007000 60° 10006000 45° q=2.0T/m2 q=0.5T/m2 4500 7000 15500 Mặt cắt điển hình 4.2. Dự án Nhà Máy Nhiệt Điện Ô Môn – Công suất 330MW Giải pháp CDM được áp dụng rông rãi cho các hạng mục: Cống hộp thải nước làm mát, kênh hở thải nước làm mát, hố bơm (Pump Pit) Hạng mục cống hộp thải nước làm mát Hạng mục kênh hở thải nước làm mát 4.3. Dự án cầu Thủ Thiêm – Đường chui theo đường Nguyễn Hữu Cảnh Tại dự án này giải pháp CDM được sử dụng với mục đích tăng cường khả năng giữ chân cừ Larsen làm biện pháp thi công hố đào và chống hiện tượng trồi đất do chân cừ Larsen vẫn nằm trong lớp đât yếu (bùn chảy) Mặt cắt ngang hệ khung chống Mặt bằng bố trí CDM 5. HÌNH ẢNH THI CÔNG THỰC TẾ 5.1. Dự án NMĐ Nhơn Trạch 1 Hố đào ở độ sâu -4m. Thực tế phải kết hợp thêm biện pháp đào giảm tải xung quanh hố đào Hố đào ở độ sâu -8m. Thực tế phải kết hợp thêm biện pháp đào giảm tải xung quanh hố đào và gia cường hệ cừ Larsen 5.2. Dự án NMĐ Ô Môn Trạm trộn xi măng tại hiện trường dùng cho thi công theo phương pháp trộn ướt Thiết bò khoan CDM 2 dao 6. KẾT LUẬN VÀ KINH NGHIỆM THU ĐƯC Trước khi quyết đònh sử dụng giải pháp này nên làm thí nghiệm hiện trường để đánh giá khả năng phát triển cường độ của đòa chất sau khi được gia cố. Chất lượng cọc CDM phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: tính chất đòa chất thuỷ văn tại công trình, thiết bò thi công, tay nghề công nhân … nên khi thiết kế cần đưa hệ số an toàn cao để giảm thiểu rủi ro. Tuân thủ chặt chẽ qui trình thí nghiệm và qui trình đảm bảo chất lượng thi công theo TCXDVN 385:2006 “Gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng”. Không được phép đào hố đào khi các trụ CDM chưa đạt cường độ theo yêu cầu thiết kế. Trong thời gian cột CDM đang phát triển cường độ nên hạn chế tối đa việc thi công hay vận hành thiết bò nặng để tránh gây rung động CDM. Trong quá trình thi công hố đào phải quan sát và quan trắc tổng thể hố đào để có thể dự báo sớm những sự cố có thể xảy ra. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. TCXDVN 385:2006 : “Gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng” 2. Coastal Development Institute of Technology, Japan. “The Deep Mixing Method – Principle, Design and Construction” 3. Hồ sơ thiết kế biện pháp thi công các dự án: Nhà máy điện Nhơn Trạch, Nhà Máy điện Ô Môn, Hầm chui cầu Thủ Thiêm. . PHÁP GIA CỐ TH NH HỐ ĐÀO S DỤNG CÔNG NGHỆ CDM (CEMENT DEEP MIXING) Th. S TRẦN HỒNG QUÂN Phó Trưởng phòng Tư vấn – Thiết kế, Tổng Công ty Xây dựng s 1, Bộ Xây dựng 1. S CẦN THIẾT PHẢI GIA. 2000 2600 1500 12500 1500 2600 2000 6600 37900 Khu vực thi công cừ ván SLAB S6 -10.500 SLAB S6 -9.280 SLAB S6 -9.280 SLAB S5 -3.700 SLAB S5 -3.700 100041001000 -5.857 4667 1414 2115 1500 33700. cọc đúc s n Trong phạm vi bài tham luận này tôi chỉ giới thiệu công nghệ gia cố th nh hố đào bằng phương pháp CDM. 3. S LƯC VỀ GIẢI PHÁP CDM 3.1. Giới thiệu Bản chất của công nghệ CDM là