Tường chống thấm xi măng đất tạo bởi khoan phụt cao áp định hướng
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
TƯỜNG CHỐNG THẤM XI MĂNG ĐẤT TẠO BỞI
KHOAN PHỤT CAO ÁP ĐỊNH HƯỚNG
Vũ Bá Thao, Phạm Văn Minh
Viện Thuỷ Công
Tóm tắt: Khoan phụt cao áp định hướng (KPCAĐH) là một biện pháp khoan phụt cải tiến từ công
nghệ khoan phụt cao áp - Jet Grouting (KPCA) bằng cách điều chỉnh hướng phụt vữa để tạo tường
chống thấm xi măng đất dạng tấm. Công nghệ KPCAĐH được sử dụng phổ biến trên thế giới, đã
đưa vào trong tiêu chuẩn phụt vữa cao áp của châu Âu - EN 12716:2001 và Trung Quốc - DL/T
5200-2004, nhưng chưa từng được áp dụng tại Việt Nam. Nhóm tác giả thông qua hơn 10 năm
kinh nghiệm nghiên cứu ứng dụng công nghệ KPCA trong nước và gần đây tiếp cận công nghệ
mới KPCAĐH ở nước ngoài, tiến hành tóm lược nguyên lý công nghệ, thông số thiết kế và thi
công, phương pháp đánh giá chất lượng tường xi măng đất tạo bởi KPCAĐH. Kết quả sửa chữa
chống thấm một đập đất ở nước ngoài bằng công nghệ này cũng được trình bày. Kinh nghiệm
nước ngoài cho thấy sử dụng KPCAĐH chống thấm cho nền và thân đê, đập đất, hố móng đạt hiệu
quả tốt.
Từ khóa: Khoan phụt cao áp Jet Grouting, Khoan phụt cao áp định hướng, Tường xi măng đất,
Xử lý thấm.
Summary: Directional Jet Grouting technique is developed on the basic of Jet Grouting technique
by controlling the jetting angle to create a soil cement water-cutoff wall in a panel shape.
Directional Jet Grouting technique has been used popularly in the world and introduced in the
high pressure grouting standards of Europe - EN 12716:2001 and of China - DL/T 5200-2004,
but not applied in Vietnam yet. Based on authors’s experiences in research and application of Jet
Grouting in the last decade in Vietnam, and on the successful application of Directional Jet
Grouting in foreign countries, this paper aimed to make a review on principles, parameters of
design and construction, evaluation methods of the quality of soil cement wall created by
Directional Jet Grouting. Results on an application of this technique for peameable rehabitan of
earth dam in China are also introduced. International experiences show that Directional Jet
Grouting is a proper method for seepage treatment of foundation and body of dikes, earth dams
and deep excavations.
Key words: Jet Grouting, Directional Jet Grouting, Soil cement wall, Seepage rehabilitation.
1. MỞ ĐẦU*
măng - sét; tường hào bằng vật liệu bentonite,
đất - bentonite, đất- xi măng - bentonite, xi
Xử lý thấm là một nội dung quan trọng trong
măng - bentonite (N.C. Thái, 2015); cọc xi
công tác bảo trì, sửa chữa, khôi phục và nâng
măng đất (XMĐ) thi công bằng công nghệ
cao an toàn đập đất, vì thấm qua thân và nền
khoan phụt cao áp Jet Grouting (KPCA) (N.Q.
đập là một trong những nguyên nhân chính
Dũng, 2010), v.v.... Một số giải pháp xử lý
gây nên mất an toàn đập (Đ.X. Trọng và N.T.
thấm hữu hiệu cho công trình thủy lợi đã được
Công, 2015). Những giải pháp truyền thống
ứng dụng phổ biến ở nước ngoài như khoan
đang được sử dụng phổ biến để xử lý chống
phụt nứt nẻ (V.B. Thao và N.Q. Dũng, 2015),
thấm cho nền và thân đê, đập gồm: tường
cọc đất đầm nện (N.Q. Dũng và V.B. Thao,
nghiêng sân phủ bằng đất sét, vải địa kỹ thuật;
2015), khoan phụt cao áp định hướng, cũng
khoan phụt truyền thống bằng vữa sét, xi
Ngày nhận bài: 25/10/2018
Ngày duyệt đăng: 05/12/2018
Ngày thông qua phản biện: 19/11/2018
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 52 - 2019
1
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
đang được Viện Thủy công nghiên cứu và áp
dụng.
XMĐ tạo bởi công nghệ KPCA đã mở ra một
giải pháp mới để chống thấm cho công trình
thủy lợi. Các công trình thử nghiệm đầu tiên tại
Việt Nam áp dụng công nghệ mới này là Cống
Trại tỉnh Nghệ An, cống D10 tỉnh Hà Nam, tiếp
đó là đập đất hồ chứa Đá Bạc tỉnh Nghệ Tĩnh.
Sau 12 năm nghiên cứu và ứng dụng, Việt Nam
đã hoàn toàn làm chủ công nghệ KPCA để gia
cố nền đất yếu và xử lý thấm cho cống, đê, đập
và hố móng sâu, mang lại hiệu quả cao về kinh
tế và kỹ thuật. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển
khoa học kỹ thuật và yêu cầu sửa chữa chống
thấm công trình địa kỹ thuật ngày càng cao,
càng phức tạp, những công nghệ mới có hiệu
quả kinh tế-kỹ thuật cao luôn được đề cao áp
dụng.
Công nghệ khoan phụt cao áp định hướng
(KPCAĐH) là một biện pháp khoan phụt cải
tiến từ công nghệ KPCA. KPCA tạo cọc tiết
diện tròn do đầu phụt vữa quay tròn 360o trong
khi đó KPCAĐH dựa trên nguyên lý điều chỉnh
góc phụt vữa trong khoảng 15-90o để tạo khối
XMĐ hình rẻ quạt, dạng tấm mỏng, chiều dày
từ 10 cm đến 30 cm, do vậy rút ngắn thời gian
phụt vữa và tiết kiệm xi măng. KPCAĐH tạo
tường XMĐ chống thấm cho các công trình địa
kỹ thuật đã áp dụng rộng rãi trên thế giới, được
đưa vào trong tiêu chuẩn phụt vữa cao áp của
châu Âu (EN 12716:2001) và Trung Quốc
(DL/T 2500-2004), nhưng chưa từng được áp
dụng tại Việt Nam.
KPCA là phương pháp tạo cọc xi măng đất bằng
cách phụt vữa áp lực cao và/hoặc kết hợp với
tia nước, khí áp lực cao để phá vỡ cấu trúc của
đất, dung dịch vữa xi măng theo đó được trộn
đều với các hạt đất đã bị “rời rạc hóa”, sau khi
ninh kết tạo thành khối xi măng đất có mặt cắt
ngang hình tròn hoặc dạng bản, nhằm nâng cao
sức chịu tải và tăng khả năng chống thấm của
nền đất. Hình dạng mặt cắt ngang của khối
XMĐ phụ thuộc vào góc quay của đầu phụt
vữa, tức là góc quay cần khoan trong quá trình
phụt vữa. Nếu góc quay 360o thì tạo ra cọc tròn
(Hình 1a), phương pháp này gọi là KPCA xoay
tròn (KPCAXT), tại Việt Nam đang được gọi là
KPCA hoặc Jet Grouting. Phương pháp khoan
phụt cao áp mà góc quay được hạn chế trong
một góc nhất định, từ 15o đến 90o thì tạo ra khối
XMĐ hình rẻ quạt, dạng tấm (Hình 1b, 1c và
Hình 2a, 2b), gọi là khoan phụt cao áp định
hướng (KPCAĐH). Nhiều tấm XMĐ liền kề tạo
thành tường chống thấm. Phương pháp khoan
phụt cao áp mà góc phụt giữ cố định theo một
hướng để tạo ra khối xi măng đất dạng tấm
mỏng thì được gọi là khoan phụt cao áp một
hướng (KPCAMH).
Nhóm tác giả Viện Thủy công dựa vào kinh
nghiệm nghiên cứu ứng dụng công nghệ
KPCA ở Việt Nam từ năm 2004 và tiếp cận
công nghệ mới KPCAĐH bắt đầu từ năm 2015
ở nước ngoài, tiến hành phân tích tổng hợp và
giới thiệu nguyên lý công nghệ, các thông số
thiết kế và thi công, phương pháp đánh giá chất
lượng tường XMĐ tạo bởi KPCAĐH. Kết quả
sửa chữa chống thấm của một đập đất ở nước
ngoài bằng tường XMĐ tạo bởi KPCAĐH
cũng được trình bày trong bài viết này.
2. NGUYÊN LÝ VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG
CÁC PHƯƠNG PHÁP KPCA TẠO
TƯỜNG XMĐ
2.1. Nguyên lý KPCA tạo tường xi măng đất
Viện Thủy công, trong khuôn khổ nghiên cứu
của một đề tài cấp quốc gia, năm 2004 đã tiếp
nhận chuyển giao công nghệ KPCA từ Nhật
Bản với mục đích ban đầu là làm tường chống
thấm dưới đáy cống. Sự sáng tạo được ghi nhận
đó là tạo nên tường chống thấm ngay dưới đáy
cống, liên kết chặt chẽ với bản đáy, đảm bảo
chống thấm tốt mà không ảnh hưởng đến kết
cấu và quá trình vận hành công trình. Tường
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 52 - 2019
2
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
(b)
(c)
Hình 1. Hình dạng khối XMĐ tạo bởi các phương pháp khoan phụt cao áp khác nhau.
(a) KPCAXT; (b) KPCAMH; (c) KPCAĐH.
(a)
(b)
Hình 2. Hình dạng khối xi măng đất tạo bởi KPCAĐH. (a) Một cọc; (b) Tường xi măng đất.
Dựa vào điều kiện địa chất và yêu cầu chống 1 pha (vữa), 2 pha (vữa và nước) hay 3 pha
thấm của công trình để lựa chọn hình thức (vữa, nước, khí). Bán kính khoan phụt hiệu quả
KPCA xoay tròn (Hình 3a), KPCAĐH (Hình của các phương pháp khoan phụt KPCAXT,
3c), KPCAMH (Hình 3d) hoặc kết hợp các KPCAĐH, KPCAMH lần lượt tăng lên nhưng
phương pháp (Hình 3b) để tạo ra các hình dạng chiều dày khoan phụt hiệu quả cũng giảm dần
tường chống thấm khác nhau. Các phương pháp (xem Hình 1).
KPCA đều có thể sử dụng phương pháp phụt là
Hình 3. Các hình thức kết cấu tường chống thấm xi măng đất bằng KPCA (Jet - Grouting). (a)
KPCAXT; (b) Kết hợp KPCAXT và KPCAĐH; (c) KPCAĐH; (d) KPCAMH (DL/T 2500-2004).
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 52 - 2019
3
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
Ngoài những yếu tố nêu trên, nên căn cứ vào ưu
nhược điểm để so sánh lựa chọn công nghệ
KPCA xoay tròn và KPCAĐH tạo tường chống
thấm như sau:
2.2. Phạm vi áp dụng các phương pháp
KPCA tạo tường chống thấm
Các yếu tố chính để lựa chọn phương pháp KPCA
tạo tường chống thấm gồm: loại đất nền, áp lực
thấm và chiều dài tường, độ sâu khoan phụt, lần Tường xi măng đất tạo bởi công nghệ KPCAXT.
lượt được phân tích cụ thể như sau:
Ưu điểm: (1) chiều dầy của tường tương đối lớn
(có thể đến1,2 m) nên chịu áp lực nước tốt và tăng
cường ổn định cho nền; (2) chống thấm tốt.
Nhược điểm: (1) lượng dùng xi măng lớn, chi phí
cao; (2) phá bỏ khó khăn, lượng phá vỡ lớn; (3)
công nghệ phức tạp, thiết bị chiếm không gian
lớn, thao tác khó khăn.
Loại đất. KPCA xoay tròn và KPCAĐH với góc
quay lớn phù hợp với hầu hết các loại đất.
KPCAMH và KPCAĐH với góc quay nhỏ thích
hợp với đất mịn và đất cát, tức là đối với loại
đất dễ tạo nên khối xi măng đất.
Áp lực thấm và chiều dài tường. Khi tường xi
măng đất chịu tác dụng của áp lực nước nhỏ
hoặc chiều dài tường không lớn có thể lựa chọn
KPCAĐH theo dạng tiếp giáp đầu cọc đối xứng
hoặc không đối xứng (Hình 3c), hay KPCAMH
với tiếp giáp đầu cọc kiểu không đối xứng
(Hình 3d). KPCAMH tạo tấm xi măng đất chiều
dày nhỏ, nếu chọn kiểu tiếp giáp đối xứng dễ
gây nên tường chống thấm không kín khít.
Tường xi măng đất tạo bởi công nghệ
KPCAĐH. Ưu điểm: (1) lượng dùng xi măng
nhỏ chỉ bằng 1/5 lần lượng xi măng dùng trong
công nghệ KPCA, chi phí thấp; (2) chiều dầy
của tường nhỏ (lớn nhất đạt đến 0,3 m), lượng
phá bỏ nhỏ; (3) công nghệ thi công đơn giản,
thao tác thuận tiện, thiết bị chiếm không gian
nhỏ. Nhược điểm: (1) chiều dầy của tường nhỏ,
tăng cường ổn định cho nền không đáng kể; (2)
Chống thấm kém. Công nghệ KPCAĐH có thể
đạt hệ số thấm K10-5 cm/s, chiều dầy tường
chống thấm nhỏ.
Độ sâu khoan phụt. Độ sâu khoan phụt nhỏ hơn
20 m, nằm trong nền cát sỏi có thể lựa chọn
KPCAĐH với tiếp giáp đầu cọc kiểu đối xứng
hay kiểu không đối xứng; nếu tiếp giáp đầu cọc
kiểu đối xứng thì góc quay không nhỏ hơn 60o,
tiếp giáp đầu cọc kiểu không đối xứng góc quay
3. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ
VÀ THI CÔNG KPCA
không nhỏ hơn 30o. Độ sâu khoan phụt từ 20 m Theo kinh nghiệm tổng kết từ nhiều công trình
đến 30 m nên lựa chọn KPCA xoay tròn, KPCAĐH tại Trung Quốc, tiêu chuẩn DL/T
KPCAĐH với một hoặc hai hàng cọc xi măng. 2500-2004 đưa ra quan hệ giữa hệ số thấm,
Độ sâu khoan phụt lớn hơn 30 m nên lựa chọn cường độ kháng nén của khối tường xi măng đất
KPCA xoay tròn, KPCAĐH với hai hoặc ba và loại đất nền như thể hiện trong Bảng 1.
hàng cọc xi măng.
Bảng 1. Các chỉ tiêu của tường xi măng đất tạo bởi KPCA
Loại đất
K (cm/s)
Rn28 (MPa) Ghi chú
Đất mịn
Đất cát
Sỏi sạn
i 10-6
i 10-6
0,5 - 3,0
1,5 - 5,0
3,0 - 10
i=1-9. Hệ số thấm K là chỉ tiêu thí nghiệm hiện
28
trường, cường độ kháng nén Rn là chỉ tiêu thí
i 10-5 - i
nghiệm trong phòng. Phương pháp phụt đơn và hai
pha chọn giá trị K nhỏ, R lớn; phương pháp phụt ba
pha chọn giá trị K lớn, R nhỏ.
10-6
i 10-4 - i
10-5
Sỏi thô
3,0 – 12
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 52 - 2019
4
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
Quy trình thi công tường xi măng đất bằng công ta nên bài viết này không đi sâu giới thiệu chi
nghệ KPCA định hướng về cơ bản chỉ khác tiết về các bước thi công, mà chỉ phân tích tổng
KPCA xoay tròn là thiết bị máy phụt vữa cao áp hợp các tham số thi công (Bảng 2) và các giải
có thêm cơ cấu điều chỉnh hướng phụt. KPCA pháp xử lý các vấn đề trong quá trình thi công
xoay tròn đã được sử dụng thành thục tại nước của KPCA định hướng (Bảng 3).
Bảng 2. Các thông số thi công thường dùng trong KPCA tạo tường chống thấm
Thông số
Áp lực
Lưu lượng
So lượng đầu phụt
Đường kính đầu phụt
Áp lực
Đơn vị
MPa
L/phút
Cái
PP 1 pha
PP 2 pha
PP 3 pha
35 – 40
70 – 80
2
1,7 – 1,9
0,6 – 0,8
0,8 – 1,2
2
1,0 – 1,5
0,2 – 1,0
60 – 80
1,5 – 1,7
2
Nước
Khí
Mm
MPa
m3/phút
Cái
0,6 – 0,8
0,8 – 1,2
1 hoặc 2
1,0 – 1,5
25 – 40
70 – 100
1,4 – 1,5
2 hoặc 1
2,0 – 3,2
Lưu lượng
Số lượng đầu phụt
Đường kính đầu phụt
Áp lực
mm
MPa
L/phút
g/cm3
Cái
25 – 40
70 – 100
1,4 – 1,5
2 hoặc 1
2,0 – 3,2
Lưu lượng
Khối lượng riêng
Số lượng đầu phụt
Đường kính đầu phụt
Khối lượng riêng vữa hồi
quy
Vữa
Tốc
Mm
6 – 12
g/cm3
1,3
1,3
1,2
Tầng đất mịn
Tầng đất cát
Tầng dăm sỏi
Tầng sỏi vụn
cm/phút
cm/phút
cm/phút
cm/phút
vòng/phút
10 – 20
10 – 25
8 – 15
độ
nâng cần
v
5 – 10
KPCAXT Tốc độ
(0,8 – 1,0)v
(0,8 – 1,0)v
150 – 300
300 – 900
Tốc độ quay cần (vòng/phút)
KPCAĐH
Đất mịn, cát
Dăm sỏi
Góc quay
Bảng 3. Một số vấn đề thường gặp trong KPCA tạo tường chống thấm
V
ấ
n đ
ề
thường
Nguyên nhân
i chướng ngại vật trong nền
Phương pháp xử lý
gặp
G
ặ
p ph
ả
Lo
ạ
i b
ỏ
chướng ng
t nướ
ại vật
đất
G
Khoan
kh
lỗ
khó
ặ
p ph
ả
ả
i n
i n
ề
n đ
n đ
ấ
t sét ch
ặ
t
Khoan ph
ụ
c
ă
n
Thay đ i mũi khoan, khoan phụt
ổ
G
ặ
p ph
ề
ất m n, cát chặt
ị
n
ướ
c
Gián đo
ạ
n ph
ụt Bơ
m cao áp b
ị
tắ
c
Lo
ạ
i bỏ
chướng ng
ạ
i vậ
t
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 52 - 2019
5
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
v
ữ
a
Đường
ố
ữ
ng b
a ph
ị
ụ
t
ắ
ớ
c
Lo
c Gi
c ph
ng n
ạ
i b
ỏ
chướng ng
ạ
ầ
i v
ậ
t
L
ượng v
t l
n h
ơ
n yêu c
ầ
u th
ự
ả
m đường kính đ
u ph
ụt, tăng áp
V
ữ
a trào ngượ
c
t
ế
l
ự
ụt
V
ữ
a không trào
T
ă
ồ
ng độ vữa phụt, giảm tốc
ần
Trong n
ền đ
ấ
t có hang r
ỗ
ng
ngượ
c
đ
ộ
rút c
a ch
i phương pháp ph
ng đường kính c
Rút c
ầ
n ph
t và lo
u ki n đ
ụ
t nhanh, phương pháp L
p v
ự
ọ
n phù h
ợ
p lo
ạ
i máy và
C
ường đ
ộ cọc
ph
ụ
ạ
i máy không phù h
ợ
ớ
ụt, ph
ụ
t l p l i và
ặ
ạ
không đ ng đều
ồ
điề
ệ
ịa ch
ấ
t
t
ă
ọ
c
lỗ thí nghiệm chỉ là phương pháp kiểm tra ngẫu
nhiên, rất khó để phản ánh đầy đủ chất lượng
tổng thể của các cọc xi măng đất. Nếu cần thiết,
phải kết hợp với các phương pháp khác như:
đào, lấy mẫu, khoan đúng tâm lấy mẫu, địa vật
lý, thí nghiệm thấm, kiểm tra quy trình thi công,
phân tích hiệu quả tổng thể, v.v… để từ đó đánh
giá chất lượng cọc xi măng đất.
4. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TƯỜNG XI
MĂNG ĐẤT
Hai phương pháp phổ biến để đánh giá chất
lượng tường xi măng đất là đào giếng thí
nghiệm và ép nước thí nghiệm (Hình 4).
Đào giếng thí nghiệm. Đào giếng (Hình 4b)
nhằm kiểm tra hình dạng, độ kín khít của tường
chống thấm. Phương pháp đào giếng và khoan
(a)
(b)
(c)
Hình 4. Đào giếng đổ nước thí nghiệm. 1- giếng quây bằng tường xi măng đất; 2- tầng không
thấm; 3- mực nước ngầm; 4- giếng đào; 5- mực nước ổn định trong giếng; 6- lỗ khoan.
quả thí nghiệm.
Đổ nước thí nghiệm. Thí nghiệm đổ (hút) nước
tiến hành bên trong giếng đã đào sẵn, đáy giếng
được đào đến tầng thấm nước. Khoan một lỗ thí
nghiệm đúng tâm giếng (Hình 4c) có đường
kính đủ lớn và độ sâu lỗ ngang với đáy tường xi
măng (không được vượt qua đáy tường), sau đó
cho đường ống lọc vào để thí nghiệm thấm. Vì
độ sâu đào giếng có giới hạn nên việc kiểm tra
trực tiếp tại hiện trường hay lấy mẫu thí nghiệm
chỉ là phương pháp trợ giúp. Diện tích giếng
không nên nhỏ quá, sẽ làm ảnh hưởng đến kết
Phương pháp kiểm tra hiệu quả tổng thể của
tường xi măng đất chống thấm đối với công
trình khoan phụt cho nền đê, đập gồm: (1) Bố
trí ống đo áp phía hạ lưu để quan trắc và so sánh
với mực nước phía thượng lưu; hoặc (2) Bố trí
lưu lượng kế để quan trắc lưu lượng thấm qua
đập trước và sau khi thi công cọc xi măng đất,
từ đó phân tích đánh giá hiệu quả của tường xi
măng đất. Đối với khoan phụt cho thân và nền
công trình tạm như đê quây. Có thể đào hố để
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 52 - 2019
6
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
tạo lỗ, trộn vữa, phụt vữa, kết thúc phụt vữa.
Thiết bị khoan phụt bao gồm: máy khoan, máy
phụt, máy trộn vữa, máy bơm nước áp lực, máy
nén khí, máy bơm vữa.
xác định lưu lượng thấm, kiểm tra điểm tập
trung nước, từ đó phân tích đánh giá hiệu quả
của tường xi măng đất.
5. VÍ DỤ CÔNG TRÌNH THỰC TẾ
5.1. Giới thiệu công trình
Bố trí lỗ khoan và khoan tạo lỗ. Bố trí lỗ khoan
được chia ra làm 3 giai đoạn. Giai đoạn 1 bố trí
lỗ dẫn hướng, cứ 30 m theo phương dọc đập bố
trí một lỗ dẫn hướng, lợi dụng lỗ dẫn hướng này
để lấy mẫu thí nghiệm xác định các thông số
như: loại đất, sự thay đổi tầng đất, độ mất vữa,
độ sâu của nền và các thông số khác. Giai đoạn
2 bố trí lỗ thí nghiệm, dựa vào báo cáo địa chất,
tình hình khi khoan lỗ dẫn hướng trước đó và
hồ sơ thiết kế để bố trí lỗ thí nghiệm nhằm xác
định khoảng cách cọc và các thông số phụt. Giai
đoạn 3 bố trí lỗ khoan phụt, lỗ dẫn hướng và lỗ
khoan phụt có thể trùng nhau. Công trình Thanh
Hà bố trí 9 lỗ khoan dẫn, 9 lỗ khoan thí nghiệm
và 210 lỗ khoan phụt (bao gồm lỗ khoan dẫn và
lỗ khoan thí nghiệm), , các lỗ khoan phụt cách
nhau 1,5 m, đường kính lỗ khoan là 130 mm,
khoan sâu vào lớp đất cứng là 1 m, độ sâu thực
tế của lỗ khoan vượt qua độ sâu thiết kế là 0,3
m.
Đập Thanh Hà ở tỉnh Hắc Long Giang, Trung
Quốc. Tổng dung tích hồ là 3,055 triệu m3,
công trình chính của đập gồm đập đất, tràn xả
lũ và cống lấy nước. Chiều dài đập là 310 m,
cao 15 m, tràn dài 37 m, cống dài 42 m. Đập
Thanh Hà được xây dựng năm 1958, do nhân
dân và quân đội cùng nhau xây dựng, chất
lượng công trình tương đối kém, mặc dù trong
quá trình vận hành đã có nhiều lần nâng cấp
sửa chữa nhưng không giải quyết được hiện
tượng thấm qua thân đập. Tháng 3 năm 2008
đã sử dụng phương pháp KPCAĐH chống
thấm cho thân đập và thu được hiệu quả rất tốt.
Trước khi khoan phụt hệ số thấm thân đập là
5.2. Trình tự thi công
Trình tự thi công. Trình tự thi công của công
nghệ KPCAĐH bao gồm: bố trí lỗ khoan, khoan
Bảng 5. Các thông số thi công
Đơn vị Giá trị cho phép
MPa 35 - 40
Thông số
Áp lực nước
Lưu lượng nước
Áp lực khí
Lưu lượng khia
Áp lực vữa
Lưu lượng vữa
Khối lượng thể tích vữa
Tốc độ nâng cần phụt
Góc quay cần phụt
Tốc độ quay cần phụt
Thực tế sử dụng
38
75
0,75
1,0
0,4
75
1,65
8-12
22
L/phút
MPa
L/phút
MPa
L/phút
g/cm3
cm/phút
Độ
70-80
0,6-0,8
0,8-1,2
0,2-1,0
60-80
1,5-1,7
8-15
15-30
Lần/phút
0,6-0,8
0,6-0,8
Tạo vữa. Công nghệ KPCAĐH sử dụng dung g/cm3. Quá trình trộn và lọc vữa chia làm hai
dịch vữa xi măng. Loại xi măng sử dụng là xi cấp. Vữa được trộn trong thùng trộn cấp 1
măng Portland, tỷ lệ nước trên xi là 1,2:1 – không nhỏ hơn 90s và được dẫn qua hệ thống
0,8: 1, khối lượng thể tích vữa là 1,55 đến 1,7 lọc cấp 1 sang thùng trộn cấp 2. Sau khi vữa
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 52 - 2019
7
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
lượng và khoảng cách lượt phụt thứ nhất và thứ
hai, chiều rộng tiếp giáp. Tại các vị trí khác
nhau khoan tạo lỗ để kiểm tra độ dày và cường
độ của tường. Đập Thanh Hà đã đào kiểm tra 5
đoạn tổng chiều sâu đào là 27 m.
trộn xong ở thùng trộn cấp 2 vữa được lọc lại
lần nữa với mắt sàng 2mm và đưa vào sử
dụng.
Phụt vữa cao áp. Sử dụng phương pháp phụt
vữa cao áp 3 pha. Quá trình phụt vữa diễn ra sau
khi kiểm tra các lỗ khoan đã đảm bảo điều kiện
kỹ thuật. Thi công phụt chia làm 2 đợt, đợt thứ
nhất phụt hàng lỗ khoan I, đợt thứ hai phụt hàng
lỗ khoan II. Trước khi phụt phải phụt thử trên
mặt đất để kiểm tra: thiết bị và đường ống dẫn
nước, khí, vữa; các thông số thiết kế; đồng thời
điều chỉnh hướng phụt và góc quay. Các thiết bị
hoạt động tốt mới hạ đường ống phụt vào lỗ
phụt đến độ sâu thiết kế. Phụt vữa trước khi
phụt nước và khí. Khi khối lượng riêng của vữa
trào ra khỏi miệng lỗ phụt là 1,2 g/cm3 thì nhấc
cần phụt lên đoạn phụt tiếp theo. Khi đang thi
công mà bị gián đoạn phải tiến hành phụt lại để
đảm bảo cho tường không bị khuyết tật, phần
tiếp nối giữa hai đoạn cọc không được nhỏ hơn
50 cm, thông số thi công xem Bảng 5.
Khoan lấy mẫu kiểm tra. Sau khi hoàn thành
KPCAĐH 14 ngày thì tiến hành khoan lấy mẫu
đúng tâm tường để kiểm tra. Công tác khoan
như sau: khoan hai điểm đúng tâm hai cọc tiếp
giáp nhau và một điểm chính giữa phần nối tiếp
giữa hai cọc. Lựa chọn vị trí khoan bất kỳ để lấy
mẫu thí nghiệm thấm. Mỗi một đơn nguyên
công trình cần bố trí một điểm kiểm tra. Đập
Thanh Hà bố trí 5 vị trí kiểm tra, số lượng mẫu
kiểm tra là 38 mẫu.
Đào giếng giếng thí nghiệm. Đào giếng giếng
thí nghiệm sau khi đã kết thúc quá trình phụt 7
ngày, vị trí giếng nên bố trí ở nơi có tầng đất
phức tạp, lượng mất vữa nhiều, có khả năng bị
khuyết tật khi thi công. Bên trong giếng bố trí
tích giếng trong đất cát, đất mịn không nhỏ hơn
3 m2, trong đất cuội sỏi không nhỏ hơn 4.5 m2.
Đập Thanh Hà bố trí tổng 2 giếng, kết quả kiểm
tra thấm cho thấy hệ số thấm thu được là K =
1.48×10-6 cm/s, nhỏ hơn hệ số thấm thiết kế i
×10-5 cm/s (i=1-9), chất lượng thoả mãn điều
kiện thiết kế.
Kết thúc phụt. Khi nâng đầu phụt cách mặt đất
khoảng 40 cm thì dừng phụt theo thứ tự dừng
phụt nước và khí sau đó dừng phụt vữa. Do
trong thân tường có chứa bọt khí, lún khi vữa
cố kết làm cho vữa đỉnh tường bị lõm xuống vì
vậy cần bổ sung thêm vữa đến miệng lỗ phụt
thì dừng lại. Mỗi lỗ khoan sau khi phụt xong
cần phải rửa sạch vữa còn sót lại trong đường
ống để đề phòng bị tắc cho công tác phụt tiếp
theo.
6. KẾT LUẬN
Bài viết tổng hợp các nội dung về nguyên lý
công nghệ, thông số thiết kế và thi công,
phương pháp đánh giá chất lượng tường XMĐ
tạo bởi KPCAĐH. Các số liệu tổng hợp có ý
nghĩa lớn trong việc nghiên cứu áp dụng một
công nghệ mới - KPCAĐH để chống thấm đê,
đập và hố móng ở nước ta.
5.3. Kiểm tra chất lượng KPCAĐH
Trong quá trình thi công KPCAĐH phải kiểm
tra và khống chế chất lượng xi măng, dung dịch
vữa phụt một cách nghiêm ngặt. Sau khi kết
thúc phụt cần đánh giá và kiểm tra chất lượng
chống thấm của tường bằng các phương pháp
như: đào hố, khoan lấy mẫu, đào giếng giếng,
v.v…
So với KPCA xoay tròn (Jet Grouting) để tạo
tường chống thấm, KPCAĐH có ưu điểm thi
công nhanh, lượng dùng vữa xi măng ít, chi phí
thấp. KPCAĐH có ưu điểm nổi trội là tạo được
tường chống thấm xi măng đất trong nền đất cát
thô, cuội, sỏi – đó là loại đất nền Jet Grouting
Đào hố kiểm tra. Căn cứ vào vị trí biên của
tường cọc xi măng để đào hố kiểm tra với độ
sâu từ 2 m đến 2,5 m. Kiểm tra trực tiếp chất
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 52 - 2019
8
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
hiện chưa khắc phục được. Cần căn cứ vào yêu khác như máy bơm vữa cao áp, máy bơm nước
cầu thiết kế của tường chống thấm như hệ số cao áp, máy nén khí, máy trộn vữa v.v… có thể
thấm, chiều dài, chiều sâu tường, loại đất nền đồng thời sử dụng cho Jet Grouting và
để luận chứng lựa chọn phương pháp KPCA KPCAĐH.
phù hợp.
Lời cảm ơn
Có thể tận dụng hệ thống thiết bị KPCA Jet
Grouting hiện có tại Việt Nam để thực hiện
công nghệ KPCAĐH bằng cách gia công thêm
bộ phận điều chỉnh hướng phụt, hoặc thay thế
Nghiên cứu này được sự hỗ trợ của Đề tài độc
lập cấp quốc gia: “Nghiên cứu xây dựng mô
hình thu và lưu giữ nước phục vụ cấp nước sạch
hiệu quả cho vùng khô hạn khan hiếm nước
Ninh Thuận - Bình Thuận”, mã số: ĐTĐL-
CN.63/15.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Đinh Xuân Trọng, Nguyễn Thành Công. Xử lý thấm qua đập đất: hiện trạng - kiểm soát hay
ngăn chặn?. Tạp chí Tài nguyên nước, Số 2, 04-2016, 56-61.
[2]. EN 12716:2001, Execution of special geotechnical works-Jet grouting. 16 April 2001.
[3]. DL/T 2500-2004, 水电水利工程高压喷射灌浆. 中 华 人 民 共 和 国 电 力 行 业 标 准,
1/4/2005. Tiêu chuẩn kỹ thuật khoan phụt cao áp cho công trình Thuỷ lợi Thuỷ điện DL/T
5200-2004. Tiêu chuẩn ngành điện lực Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa.
[4]. Nguyễn Cảnh Thái. Giải pháp tường hào bentonite chống thấm thân và nền đập. Hội thảo
KHCN phục vụ dự án WB8. Hà nội, 12-2015.
[5]. Nguyễn Quốc Dũng, Vũ Bá Thao. Giới thiệu công nghệ tường tâm bằng đất đầm nện
để chống thấm cho hồ chứa vừa và nhỏ. Hội thảo KHCN phục vụ dự án WB8. Hà nội,
12-2015.
[6]. Nguyen Quoc Dung. Application cases and successful experience of Jet grouting method in
Vietnam. Proceeding of HanoiGeo2010 conference: Geotechnics for Sustainable
Development. Hanoi, 2010.
[7]. Vũ Bá Thao, Nguyễn Quốc Dũng. Giới thiệu Tiêu chuẩn khoan phụt chống thấm đập đất.
Hội thảo KHCN phục vụ dự án WB8. Hà nội, 12-2015.
[8]. 王其升. 高压摆喷灌桨技术在围堰防渗中的应用. 岩石力学与工程学报, 2004-23(2), pp
5248-5252. Vương Cơ Thăng. Ứng dụng công nghệ khoan phụt định hướng cao áp chống
thấm cho đê quai. Tạp chí Cơ học đá và Công trình, 2004 -23(2), pp 5248-5252.
[9]. 蒋友清，熊伟光．高压摆喷注浆在长沙堤防建设中的应用．湖南地质，2001(2):126-
130. Tưởng Hữu Thanh, Hùng Vĩ Quang. Ứng dụng công nghệ khoan phụt định hướng cao
áp trong xây dựng đê Trường Sa, 2001(2): 126-130.
[10]. 吕福财，周建华. 高压摆喷灌浆技术在清河水库土坝防渗工程中的应用. 中国新技术新
产品，2008 (11): 29. Lã Phúc Tài, Châu Kiến Hoa. Ứng dụng công nghệ khoan phụt định
hướng cao áp chống thấm cho đập đất Thanh Hà. Sản phẩn công nghệ mới Trung Quốc,
2008 (11): 29.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 52 - 2019
9
9 trang
22/04/2022
1020
Bạn đang xem tài liệu "Tường chống thấm xi măng đất tạo bởi khoan phụt cao áp định hướng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- tuong_chong_tham_xi_mang_dat_tao_boi_khoan_phut_cao_ap_dinh.pdf
