Nghiên cứu lựa chọn giảI pháp đào giếng đứng hợp lý qua vùng đất đá nứt nẻ, chứa nước nằm dưới mực nước biển cho một số mỏ hầm lò Việt Nam

1
Mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay lợng tài nguyên khoáng sản than tại Việt Nam từ mức -125 trở
lên đã bị khai thác gần hết. Theo thăm dò địa chất đến năm 2030 để đảm bảo
nhu cầu về năng lợng than cung cấp cho các nhà máy yêu cầu cần phải thăm
dò khai thác đến khoáng sản tới mức -350. Từ trớc đến nay các hệ thống khai
thông mở vỉa tại Việt Nam chủ yếu là các đờng lò bằng, lò nghiêng, giếng
nghiêng nối thông các hệ thống sân ga và hầm trạm bên dới. Các hệ thống có -
u điểm là thi công đơn giản, chủ yếu đợc chống bằng sắt vòm. Tuy nhiên
chiều dài đối với giếng nghiêng lớn do yêu cầu về các thiết bị trục tải trong
giếng. Việc khai thác các tầng khoáng sản dới sâu mức -350 khi sử dụng
giếng nghiêng có những nhợc điểm cơ bản sau: chiều dài đờng lò lớn do vậy
khai trờng yêu cầu phải rộng, chi phí xây dựng tăng do chiều dài đờng lò tăng,
các thiết bị trục tải phải lớn hơn do vậy tăng chi phí đầu t ban đầu của mỏ. Do
vậy hiện nay để khai thông khai thác các tầng khoáng sản dới sâu việc sử
dụng giếng đứng là tối u nhất.
Việc thi công giếng đứng gặp nhiều khó khăn hơn giếng nghiêng do
không gian chật hẹp, các thiết bị trục tải phải chuyên dụng, không thể tập kết
vật liệu gần gơng thi công. Các biện pháp xử lý giếng khi đi qua các vùng địa
chất phức tạp cũng cần phải có các biện pháp đặc biệt.
Với yêu cầu ngày càng cao về việc xây dựng các giếng đứng phục vụ
khai thác khoáng sản dới sâu cho thấy việc nghiên cứu, lựa chọn giải pháp đào
giếng đứng hợp lý nhất là qua vùng đất đá nứt nẻ, chứa nớc là một vấn đề vô
cùng cấp thiết. Nó đang là công việc đợc u tiên hàng đầu trong công tác xây
dựng ngầm tại Tập đoàn Công nghiệp Than và khoáng sản Việt Nam.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Đa ra một số giải pháp xử lý vùng đất đá nứt nẻ, chứa nớc ngầm khi xây
dựng các công trình giếng đứng nằm sâu dới mực nớc biển.
2
3. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tợng nghiên cứu của đề tài là các công trình giếng đứng có đờng
kính tiết diện lớn phục vụ công tác mở vỉa để khai thác các tầng khoáng sản d-
ới sâu so với mực nớc biển.
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài nghiên cứu những giải pháp và đề xuất
các phơng án hợp lý để đào các công trình giếng đứng có tiết diện lớn tại Việt
Nam khi đào qua các lớp đất đá nứt nẻ, chứa nớc.
4. Nội dung nghiên cứu
Các công trình giếng đứng tại Việt Nam khi đào qua các vùng địa chất
phức tạp, đất đá nứt nẻ chứa nớc công tác đào chống công trình gặp rất nhiều
khó khăn. Căn cứ vào việc thu thập các tài liệu hiện trạng, các biện pháp xử lý
đối với công việc đào chống các giếng đứng đã và đang thi công tại Việt Nam,
căn cứ vào các tiến bộ khoa học đã và đang áp dụng trên thế giới. Tác giả luận
văn tập hợp lựa chọn đề xuất các phơng án hợp lý đối với công tác đào chống
giếng đứng qua các vùng địa chất phức tạp, nứt nẻ, chứa nớc nằm dới mực nớc
biển cho một số mỏ hầm lò tại Việt Nam. Trên cơ sở các yêu cầu về kỹ thuật
của công trình, các tồn tại trong thực tế thi công của công trình và những yêu
cầu về kinh tế khi thi công công trình giếng đứng hiện nay, cùng với các lý
luận khoa học chứng minh cho phơng án đã chọn là có tính tối u nhất.
5. Phơng pháp nghiên cứu
Tác giả luận văn sử dụng phơng pháp nghiên cứu tổng hợp: bằng việc
thu thập các tài liệu hiện trạng của các công trình giếng đứng có đờng kính
tiết diện lớn đã và đang thi công tại Việt Nam, cùng với các tiến bộ khoa học
đã và đang đợc áp dụng để đào giếng đứng xuống sâu tác giả phân tích,
nghiên cứu và đề xuất các giải pháp kỹ thuật để xử lý các vùng đá kém ổn
định, chứa nớc, làm cơ sở để chọn lựa đa ra các giải pháp đào giếng đứng phù
hợp nhất qua vùng địa chất phức tạp cho các mỏ hầm lò Việt Nam.
3
6. ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- ý nghĩa khoa học của đề tài là lựa chọn đợc giải pháp hợp lý trong đào
chống giếng đứng trong vùng đất đá nứt nẻ trong điều kiện thi công các giếng

xuống sâu dới mực nớc biển ở Việt Nam
- ý nghĩa thực tiễn của đề tài là đa ra giải pháp thi công có tính khả thi
cao t vấn cho các đơn vị thiết kế thi công và đơn vị thi công giếng.
7. Cấu trúc của luận văn
Đề tài đợc phân ra làm 3 chơng:
Chơng 1: Tổng quan về các biện pháp đào giếng đứng qua các vùng địa
chất phức tạp.
- Các khái niệm về các vùng địa chất phức tạp, thực trạng địa chất tại
các vùng khai thác khoáng sản
- Một số vùng địa chất phức tạp mà công trình ngầm có thể gặp phải,
một số giải pháp thi công giếng qua các vùng địa chất phức tạp trên thế giới và
tại Việt Nam.
- Một số giải pháp thi công giếng qua vùng địa chất phức tạp trên thế
giới và tại Việt Nam.
- Các biện pháp công nghệ đào giếng đứng qua vùng đá nứt nẻ, chứa n-
ớc.
Chơng 2: Nghiên cứu lựa chọn đề xuất các giải pháp thi công đào giếng
phù hợp khi qua vùng địa chất phức tạp.
- Thực trạng thi công giếng đứng qua vùng địa chất phức tạp tại Việt
Nam.
- Các yếu tố ảnh hởng đến lựa chọn giải pháp công nghệ
- Đề xuất các giải pháp thi công đào giếng đứng qua vùng địa chất phức
tạp khi sử dụng phơng pháp bơm ép vữa ximăng.
- Đánh giá lựa chọn giải pháp phù hợp cho thực tế thi công giếng đứng
tại Việt Nam
4
Chơng 3: Thiết lập dây chuyền công nghệ đào giếng
- Cơ sở thiết lập dây chuyền công nghệ
- Các giải pháp chủ yếu của công nghệ thi công giếng đứng qua vùng
địa chất phức tạp

- Thiết kế dây chuyền công nghệ.
* Lời cảm ơn
Tác giả xin chân thành cảm ơn Bộ môn xây dựng công trình ngầm -
Khoa Xây dựng Trờng Đại học Mỏ - Địa chất đã tạo điều kiện để hoàn
thành đề tài. Xin chân thành cảm ơn sự hớng dẫn tận tình của PGS.TS Đào
Văn Canh đã giúp tác giả hoàn thành tốt đề tài. Cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình
của các bạn bè đồng nghiệp đã cung cấp hỗ trợ các số liệu cần thiết để tác giả
có thể sử dụng làm dẫn chứng trong đề tài.
5
Chơng 1. Tổng quan về các biện pháp đào giếng đứng
qua vùng địa chất phức tạp
1.1. Các vấn đề chung
1.1.1 Khái niệm về các vùng địa chất phức tạp
Vùng địa chất phức tạp [4] đợc hiểu là những vùng đất đá có điều kiện
về địa chất, địa chất công trình, địa chất thủy văn, địa nhiệt, địa hoá học, địa
cơ học của khối đá tại nơi sẽ xây dựng công trình ngầm không cho phép sử
dụng các công nghệ đào chống bình thờng. Muốn xây dựng đợc công trình
ngầm trong vùng địa chất phức tạp nh vậy phải sử dụng những giải pháp đặc
biệt.
Hiện nay cũng còn nhiều cách hiểu khác nhau về điều kiện địa chất đặc
biệt, điều kiện phức tạp trong xây dựng công trình ngầm.
Điều kiện địa chất đặc biệt, phức tạp có thể chỉ là khối đất đá (chứa
nhiều nớc, có độ bền thấp ) hoặc nhiều yếu tố cùng xảy ra (vừa có nổ khí, nổ
đá, vừa có nhiệt độ cao, áp suất lớn, có bùng nền). Mức độ phức tạp của điều
kiện địa chất đặc biệt đợc đánh giá bằng các chỉ tiêu sau:
- Có bao nhiêu yếu tố địa chất phức tạp cùng xảy ra.
- Từng yếu tố địa chất đặc biệt phức tạp gây khó khăc cho đào, chống ở
mức độ nào.
- Thiết bị đặc biệt hay chuyên dùng nào để khắc phục trong thi công
- Các giải pháp khắc phục phải áp dụng (số lợng giải pháp).

- Tính nguy hiểm, mất an toàn trong thi công.
- Chỉ số giá thành một mét lò trong điều kiện đặc biệt so với điều kiện
bình thờng lấy làm chuẩn (điều kiện chuẩn do ngời xây dựng tạm đa ra để
xem xét ).
Hiện nay cùng tồn tại nhiều quan điểm khác nhau trong việc phân loại
các điều kiện địa chất đặc biệt, phức tạp.
6
Một quan niệm phân chia theo đặc điểm của khối đá do cấu tạo tự nhiên
của nó, ở đây chia ra loại bở rời, loại liền khối, loại khô, loại chứa nớc
Tồn tại quan điểm chia điều kiện địa chất đặc biệt, phức tạp theo hai
nhóm: một nhóm ảnh hởng đến giải pháp đào là điều kiện về thủy văn, điều
kiện mỏ - địa chất, các nhóm ảnh hởng đến giải pháp chống là các điều kiện
về địa cơ học. Các phân loại này chỉ là quy ớc, mang tính chung, cha có các
tiêu chuẩn hóa rõ ràng. Vì vậy khi phân chia mới chỉ dựa theo mặt định tính
mà cha đi vào mặt định lợng của các điều kiện. Trong mỗi các phân chia sẽ
ứng dụng các phân chia nhỏ hơn.
Các yếu tố tạo nên các điều kiện địa chất đặc biệt phức tạp:
- Phay phá địa chất là các phá hủy cục bộ tạo ra một dải ảnh hởng cho
việc đào và chống giữ công trình ngầm. Tại các phay phá và vùng lân cận có
những diễn biến phức tạp về các điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công
trình, tính hóa lý của khối đá làm cho quá trình chống giữ trở nên vô cùng
khó khăn, phức tạp đòi hỏi phải có những giải pháp phù hợp.
- Nổ khí, nổ đá, va đập tạo ra các xung và những chuyển dịch có gia tốc
lớn, tốc độ cao, áp lực lớn. Những hiện tợng trên đặc biệt ảnh hởng đến an
toàn cho ngời, thiết bị thi công. Tính ổn định của công trình cũng bị đe doạ, ở
đây cũng phải có các giải pháp hữu hiệu.
- Nhiệt độ cao là tác nhân ảnh hởng lớn, trực tiếp tới ngời và thiết bị thi
công. Không có giải pháp hữu hiệu đặc thù cho quá trình này thì không cho
phép xây dựng công trình đợc. Các giải pháp kéo theo hàng loạt chi phí khác
và các điều kiện đảm bảo.

- Độ chứa nớc, áp lực nớc, tốc độ nớc là những yếu tố hết sức phức tạp
và bất lợi cho quá trình đào, chống công trình ngầm. Các giải pháp hữu hiệu
ngăn ngừa các yếu tố trên là cả một vấn đề lớn, phức tạp trong lĩnh vực xây
dựng ngầm và mỏ.
7
- Sự sụp đổ liên tục của biên công trình đã làm cho quá trình đào -
chống phải gián đoạn. Không thể chống công trình khi cha có giải pháp khắc
phục sự sụp đổ biên công trình. Đây cũng là một vấn đề phức tạp, đòi hỏi
nhiều công sức, nhiều sáng tạo của những nhà xây dựng ngầm và mỏ.
- Chuyển dịch đất đá vào hang đào sớm (bùng đất đá) cũng mang
những yếu tố bất bình thờng cho công tác đào và đặc biệt là chống giữ.
Những yếu tố trên đây là những yếu tố hay gặp trong thực tế xây dựng
công trình ngầm. Ngoài các yếu tố kể trên còn phải kể đến hàng loạt các yếu
tố góp phần ít nhiều cản trở công việc bình thờng khi đào, chống công trình.
Đào chống các đờng lò trong điều kiện địa chất phức tạp nh: đất đá nứt nẻ
mạng chứa nớc, cát chảy, cát chứa nớc, trong bùn sét, qua đất đá bị vò nhàu ở
các phay phá hết sức khó khăn và phức tạp.
Nói chung các yếu tố tạo nên điều kiện địa chất đặc biệt phức tạp trong
xây dựng công trình cũng đa dạng và phong phú, thể hiện khi thì riêng rẽ, khi
thì đồng thời với mức độ ảnh hởng cũng rất khác nhau. Nhìn chung ở mỗi điều
kiện cụ thể cần xác định đây đủ các yếu tố và xác định mức độ ảnh hởng của
từng yếu tố và tổ hợp của các yếu tố đến quá trình công nghệ đào, chống công
trình ngầm.
1.1.2 Thực trạng địa chất tại các vùng khai thác khoáng sản
Các vùng khai thác khoáng sản chủ yếu nằm trong các tầng đá trầm
tích, thành phần chủ yếu là bột kết, cát kết, cuội kết, tại một số khu vực gần
vỉa có thể gặp sét kết hoặc sét than. Đất đá bị nứt nẻ nhiều do kiến tạo địa
chất, lợng nớc ngầm lớn, hang động gây rất nhiều khó khăn trong công tác
xây dựng công trình ngầm phục vụ khai thác.
Các công trình ngầm phụ vụ khai thác khoáng sản đôi khi đợc xây dựng dới

các moong khai thác lộ thiên do vậy sự ảnh hởng từ nớc mặt cũng là một trong số
những vấn đề quan trọng luôn đợc đợc đặt lên hàng đầu trong việc xử lý các sự cố
gặp phải khi xây dựng công trình ngầm qua vùng địa chất phức tạp.
8
Một số khu vực mỏ bị ảnh hởng của các mỏ cũ khai thác từ thời Pháp,
các mỏ than khai thác không theo quy hoạch, đây là những khu vực đất đá rất
yếu do đã bị biến động về cấu trúc địa chất. Các đờng lò cũ là nơi chứa nớc,
bùn là một mối nguy cơ tiềm tàng luôn luôn có thể gây sập đổ, bục nớc, bục
bùn nếu nh không đợc thăm dò và có các biện pháp xử lý hợp lý trớc và sau
khi thi công. Tuy nhiên việc sử lý những vấn đề này luôn chiếm một khối lợng
thời gian, chi phí rất lớn do vậy cần phải có những phơng án thật phù hợp,
hiệu quả, kinh tế để xử lý các vấn đề này.
1.1.3 Một số vùng địa chất phức tạp mà công trình có thể gặp phải
Thi công công trình ngầm trong các điều kiện địa chất phức tạp đòi hỏi
công nghệ cao và chi phí đào lớn. Một số các vùng địa chất phức tạp mà công
trình ngầm có thể gặp phải:
+ Đào trong phay cát chảy
+ Đào trong đất đá có hiện tợng nổ khí, nổ bụi
+ Đào trong điều kiện ngập nớc
+ Đào trong điều kiện bùng nền mạnh
+ Đào trong vùng đất đá sụp đổ liên tục quanh hang đào
+ Đào qua sông biển
1.2. Một số giải pháp thi công giếng qua vùng địa chất phức tạp
1.2.1. Một số giải pháp thi công giếng qua vùng địa chất phức tạp
trên thế giới
Cùng với sự tiến bộ của khoa học công nghệ thì rất nhiều các công
nghệ, giải pháp thi công công trình ngầm đã đợc phát triển và áp dụng rộng
rãi, các giải pháp đã đợc áp dụng: ximăng hoá khối đá, đông cứng khối đá
bằng các dung dịch khí hoá lỏng, gia tăng độ bền của khối đá mà công trình
ngầm đào qua bằng các phơng pháp lực .v.v. Một số công trình hiện nay trên

thế giới đang sử dụng các phơng pháp này ví dụ nh tại công ty xây dựng số 6
Belaruss để đào giếng đứng chính có độ sâu 710m tại phần cốt +0.0 (tính cốt
9
miệng giếng) đến cốt -220 công ty sử dụng phơng pháp nhiệt để đông cứng
toàn bộ khối đá quanh giếng sau đó mới tiến hành thi công. Từ cốt -300 đến
cốt -710 để thi công qua các đới chứa nớc công ty sử dụng phụ gia đông cứng
nhanh để tạo các tờng chắn xung quanh giếng, ngăn không cho nớc ngầm xâm
nhập vào khu vực thi công.
Công nghệ phun ép vữa ximăng đợc sử dụng khá phổ biến tại Trung
Quốc, theo các tài liệu do công ty xây dựng số 5 than Trung Quốc cung cấp
thì trong công tác xây dựng giếng đứng phục vụ khai thác khoáng sản tại
Trung Quốc, cũng nh một số công trình giếng đứng mà công ty đã thi công tại
các nớc khác thì với hơn 5000m giếng đã đợc xử lý bằng phơng pháp bơm ép
vữa hiệu quả tơng đối cao. Tỷ lệ lấp nhét các khe nứt sau khi kiểm tra thống
kê đợc từ 80% - 93% các công trình ngầm sau khi xử lý lợng nớc chảy vào
giếng giảm việc thi công qua các đới chứa nớc và các khu vực đất đá yếu đợc
tiến hành thuận lợi hơn.
Hình 1.1 Giếng đứng do công ty xây dựng số 6 Belaruss thi công
và nhà đặt các thiết bị làm lạnh.
10
Mỗi một công nghệ thi công đều có u nhợc điểm và phạm vi áp dụng
nhất định, mục đích cuối cùng là làm thế nào để cho đất đá khu vực giếng đi
qua ổn định, thuận lợi cho công tác thi công nhằm bảo đảm các yếu tố về kỹ
thuật của công trình.
Hiện tại các công nghệ xử lý nớc ngầm khi thi công các công trình dới
sâu trên thế giới đa ra làm bốn dạng cơ bản:
+ Phơng pháp nhiệt học - đóng băng nhân tạo
+ Phơng pháp bơm ép vữa ximăng
+ Phơng pháp hoá (sử dụng các loại phụ gia đặc biệt)
+ Phơng pháp nén ép làm tăng cờng độ chịu tải của đất đá bên ngoài vỏ

chống.
Các công nghệ này đều có mặt u nhợc điểm khác nhau và có thể áp
dụng vào từng điều kiện địa chất công trình nhất định. Tuy nhiên với thực tế
hiện trạng thi công các công trình công nghiệp nói chung và các công trình
xây dựng giếng đứng nói riêng cho thấy, các công nghệ đặc biệt để xử lý nớc
ngầm thông thờng chi phí rất lớn, các thiết bị phục vụ , công trình phụ trợ đi
theo .v.v. thờng rất tốn kém cồng kềnh, do vậy nhiều công trình không thể sử
dụng đợc các công nghệ đó. Điều này dẫn đến hiệu quả thi công không cao,
để đảm bảo chất lợng công trình nhiều khi phải tăng mác của vật liệu chống.
1.2.2. Các giải pháp đã áp dụng tại Việt Nam
Hiện nay các công trình xây dựng giếng đứng chủ yếu là các giếng
thông gió phục vụ thi công hầm giao thông, hầm ngầm đờng dẫn các lò nối
trong công tác thủy điện. Giếng đứng với đờng kính lớn không nhiều, mới chỉ
có giếng đứng Mông Dơng, giếng đứng Hà Lầm. Khi thi công và xử lý qua
các tầng đất đá yếu, các tầng chứa nớc thì các biện pháp công nghệ bị rất
nhiều hạn chế. Để thi công qua những đoạn giếng đứng này hiện nay tại Việt
Nam vẫn sử dụng các phơng pháp thông thờng nh bơm ép vữa ximăng, dùng
một số các loại phụ gia có tính chất trơng nở mục đích để tạo một lớp màng
11
ngăn, lấp kích các khe nứt xung quanh thành giếng ngăn không cho nớc ngầm
chảy vào gơng giếng rồi mới tiếp tục thi công đào sâu.
Giếng đứng Mông Dơng để xử lý các dò thấm và mạch nớc nơi thành
giếng sử dụng phơng pháp bơm ép vữa để gia cố. Giếng đứng Hà Lầm để gia
cố đất đá tại các tầng đất đá chứa nớc, trong dự án đã đa ra hai phơng án xử lý
đất đá tại các tầng chứa nớc là đông cứng đất đá bằng phơng pháp nhiệt và xử
lý bơm ép vữa xi măng vào các khe nứt tạo thành lớp tờng chắc nớc bao quanh
khu vực giếng.
Thực tế thi công và lựa chọn của từng dự án cho thấy các công trình
trên cơ sở hạ tầng của Việt Nam còn rất hạn chế cho việc sử dụng các công
nghệ tiên tiến. Đơn cử nh khi xử lý đất đá tại giếng đứng Hà Lầm, nếu sử

dụng phơng pháp nhiệt để đông cứng đất đá, năng lợng điện tiêu thụ cho hệ
thống làm lạnh là quá lớn, cơ sở hạ tầng của thành phố Hạ Long không thể
đáp ứng đợc. Do vậy dự án phải lựa chọn phơng pháp bơm ép vữa ximăng để
gia cố. Đây là một phơng án tơng đối phù hợp do các công tác chuẩn bị và thi
công tơng đối đơn giản giá thành công trình sau khi thi công xong có thể chấp
nhận đợc trong dự án.
1.3. Các biện pháp công nghệ đào giếng đứng qua vùng đá nứt nẻ, chứa nớc
1.3.1 Phơng pháp nhiệt học - đóng băng nhân tạo
a. Bản chất của phơng pháp
Phơng pháp đóng băng nhân tạo đợc sử dụng đầu thế kỷ 19 để xây dựng
các đờng lò đào qua đất đá chứa nớc và cát chứa nớc. Bản chất của phơng
pháp là biến đất đá, cát từ trạng thái mềm yếu, chứa nớc thành trạng thái rắn
cứng liên kết chắc có độ bền cao. Vùng đất đá đợc đóng băng có thể coi nh
rắn cứng và do đó có thể tiến hành khai đào bình thờng.
Khi giảm nhiệt độ của cát chứa nớc đến mức độ làm nớc đóng băng thì
độ bền của khối tăng lên. Nhiệt độ càng thấp thì độ bền của khối đóng băng
càng lớn.
12
Một số các thì nghiệm cho thấy rằng cát chứa nớc đóng băng tăng độ
bền rất nhanh. Các loại khác nh sét, bùn, nớc phát triển độ bền chậm hơn.
Cát bão hoà nớc đóng băng khi ở nhiệt độ -10
0
C cho độ bền nén 115
kg/cm
2
, ở nhiệt độ -20
0
C cho độ bền nén 180 kg/cm
2
.

Một điều cần chú ý là nớc chứa trong cát khi đóng băng giữ vai trò
ximăng gắn kết các hạt cát lại. Vì lẽ đó nếu cát bão hoà nớc thì khi đóng băng
sẽ có độ bền cao hơn. Nhng nếu cát chứa quá nhiều nớc (thừa nớc) thì độ bền
của cát đóng băng sẽ giảm do độ bền của nớc đóng băng thấp hơn so với cát
chứa nớc đóng băng.
Nh vậy cát chứa nớc bão hòa đóng băng sẽ có độ bền cao nhất và do đó
phơng pháp đóng băng nhân tạo rất hữu hiệu với cát chứa nớc.
b. Công nghệ đóng băng nhân tạo
Ngời ta tạo ra các lỗ khoan trong địa tầng cát có nớc. Trong ống làm
lạnh sẽ chuyển động chất làm lạnh. Nhiệt độ của chất làm lạnh có thể đạt
-35
0
C. Chất làm lạnh thờng là dung dịch CaCl
2
.
Khi trao đổi nhiệt với lớp đất đá thì nhiệt độ của đất đá giảm đi, nhiệt
độ của dung dịch làm lạnh tăng lên. Quá trình diễn ra nh vậy cho đến khi
xung quanh lỗ khoan hình thành vùng đất đá đông cứng có bán kính cần thiết
ứng với thời gian làm đông cứng xác định nào đó. Khi có nhiều lỗ khoan đóng
băng và xếp theo hình dạng nhất định ta sẽ có đợc vùng đóng băng cần thiết.
Để tiến hành đào hầm bình thờng ta phải tạo đợc vòng đá gia cờng có
đủ khả năng chặn áp lực nớc, áp lực mỏ khi đào hầm. Chiều dày của vòng đá
đóng băng đợc xác định theo công thức: [5]
[ ]
[ ]

=
12P)(

RE
, cm (1.1)
Trong đó: R - bán kính cần đào đờng lò, cm; [] - ứng suất nén cho
phép của đất đã đóng băng, kg/cm
2
; P - giá trị lớn nhất của áp lực tác dụng từ
bên ngoài vòng đất đá gia cờng, kg/cm
2
13
Chiều dày lớp đất đá đóng băng:

p.h
.
2
3
kk
1nl
=
, m (1.2)
Trong đó: k
n
- hệ số an toàn;k
1

- hệ số tỷ lệ ; k
1
=1,2ữ1,5; P - áp lực mỏ
lên lớp đá đóng băng, Mpa; h - chiều dài đào một chu kỳ, m; - giới hạn bền
của đá đóng băng tại thời điểm thi công lò, Mpa;
Bán kính của tâm lỗ khoan đóng băng đến tâm đờng lò sẽ là (R1)
R1 = R + E/2 (1.3)
Để kể đến độ lệch lỗ khoan m và mức truyền nhiệt về hai phía của lỗ
khoan không đều (tỷ lệ 6/4) bán kính của tâm lỗ khoan đóng băng sẽ là
R2 = R + m + 0,6E (1.4)
Số lỗ khoan sẽ là
N = 2p(R + m + 0,6E)/l (1.5)
l - Khoảng cách giữa hai lỗ khoan (khoảng cách này phụ thuộc vào thời
điểm đóng băng, nhiệt độ dung dịch làm lạnh, nhiệt độ môi trờng,
công suất trạm làm lạnh thờng l=0,8ữ1,3m)
c. Các phơng pháp đóng băng đã đợc áp dụng trên thế giới
* Làm đông dung dịch muối
Ngời ta cho chạy vào các hố khoan phân bố trong đất một dung dịch
muối mà nhiệt độ biến thiên từ -15
o
C đến -30
o
C. Dịch thể làm lạnh có thể là
một dung dịch muối Natri hoặc Magnesium. Các muối ấy phải nguyên chất,
bởi vì nếu có tạp chất vào có thể làm thay đổi điểm đông lạnh. Các máy làm
lạnh về cơ bản sử dụng ammoniac làm chất đông lạnh.
Nếu để đào giếng mỏ, thì cần từ 3 tuần đến 1 tháng để tạo ra một bức t-
ờng dầy 1,5m với các lỗ khoan cách nhau 0,8 đến 1,2m.
Để thi công một đoạn lò trung bình 25m
2

chiều dài 100m ngời ta bắt
buộc phải làm đông lạnh một hình thang khoảng 10.000m
3
. Nhiệt độ dung
14
dịch muối vào khoảng -23
o
C đến -25
o
C cần phải 1 tháng mới làm đông đợc
hết và phải thêm 1 tháng nữa để hạ nhiệt độ xuống -60
o
C. Năng lợng điện tối
đa cần phải tiêu thụ vào khoảng 160.000 kW.
* Làm đông bằng khí CO
2
Khí CO
2
cho phép hạ đến các nhiệt độ khoảng -30
o
C đến -50
o
C. Tùy
thuộc độ ẩm ớt của đất, ngời ta bố trí hệ thống làm lạnh cách nhau khoảng 1m
tạo ra một hàng rào hình trụ tròn xung quanh giếng bề dày tối thiểu 1m sau 4
ngày chạy thử.
Hệ thống hoạt động chỉ gồm có:
- Một cụm máy làm lạnh
- Một hệ thống ống nớc
- Một trang bị các ống thu

- Các ống làm lạnh
* Dịnh thể nitơ
Nguyên lý tơng tự nh nguyên lý dùng CO
2
, song nhiệt độ hạ thấp có thể
đến -196
o
C. Nhng dùng khí Nitơ hay khí CO
2
có các điều lợi sau
- Nhiệt độ hạ thấp hơn
- Không cần thu hồi khí đã hoá nóng
- Vận chuyển Nitơ lỏng dễ dàng, nhà máy lạnh có thể để xa.
Phơng pháp này làm lạnh rất nhanh, có thể bố trí hệ thống dẫn dễ dàng
đạt nhiệt độ từ -30
o
C đến -50
o
C. Tờng dày 1m đợc tạo ra xung quanh các ống
khoan cách nhau 1m sẽ đợc hình thành sau 1 ngày (dùng khí CO
2
phải mất 4
ngày) và nhiệt độ có thể đến -30
o
C.
Thiết bị cơ bản bao gồm các thiết bị làm lạnh, các máy bơm khí Nitơ
hoá lỏng xuống lòng đất.
15
Hình 1.2. Thiết bị bơm khí nitơ làm lạnh đất đá
c. u điểm, nhợc điểm của công nghệ:

* u điểm
Với công nghệ này việc thi công qua các vùng đất đá yếu, các vùng cát
chảy, chứa nớc đợc tiến hành nhanh chóng, hiệu quả cao.
* Nhợc điểm
Chi phí dây chuyền làm lạnh lớn, các thiết bị cần phải đồng bộ, năng l-
ợng cung cấp cho các máy làm lạnh và các thiết bị bơm ép lớn và yêu cầu tính
liên tục cao. Những khu vực lợng nớc chảy lớn không thực hiện đợc vì bị nớc
cuốn. Khi đất đông sẽ trơng lên và khi tan đông sẽ lún xuống.
1.3.2 Phơng pháp phun ép vữa ximăng
a. Lịch sử phát triển bơm ép vữa xi măng
Gia cố đất đá bằng vữa xi măng đã đợc ứng dụng lần đầu tiên trong đá
nứt nẻ đã đợc tiến hành khi đào hầm lò bắt đầu từ năm 1864, bằng cách rót
vữa xi măng đơn giản vào các vết nứt để chèn đá bị phá hủy và chống nớc
ngầm chảy vào. Từ năm 1878 ngời ta đã sử dụng phơng pháp bơm vữa xi
16
măng với áp lực. Vào những năm 1907 việc phun xi măng đợc sử dụng lần đầu
tiên nh một biện pháp chống thấm ở trong nền đập lớn Nhiu-Crôtôn (Hoa Kỳ).
ở Liên Xô cũ, để thí điểm, phơng pháp phun xi măng đợc ứng dụng khi xây
dựng nhà máy thủy điện Vôn-khốp vào năm 1922, mọi công việc đợc thực
hiện dới sự lãnh đạo của Viện sỹ Ven-đen-nhi-ev B.E. Chính ông đã đa ra
những nguyên tắc ban đầu của quá trình phun xi măng. Công tác phun xi
măng đợc sử dụng rộng rãi trong việc xây dựng các công trình kỹ thuật thủy
công trên thế giới. Trong thời kỳ chiến tranh thế giới thứ hai 1941-1945, đập
bờ sông của nhà máy thủy điện Đơ-nhép-rôv-ski đã bị phá hủy nặng nề. Khi
khôi phục ngời ta đã quyết định áp dụng phun xi măng vết nứt ở trong khối bê
tông, chiều rộng của các vết nứt từ 100-0,2mm và nhỏ hơn thế. Nh thế đã phun
chèn hơn 200.000m3 bê tông (để so sánh: khối lợng bê tông của đập tràn nhà
máy thủy điện Yaly là: 55.0000m3). ở Liên Xô cũ, chỉ trớc năm 1960 trên 20
nhà máy thủy điện đã thực hiện phun xi măng hơn 600.000m3 (với Yaly là
21.000m3). Theo mức độ phát triển của phơng pháp phun xi măng, chế tạo

thiết bị đặc biệt chuyên dụng (máy bơm, máy trộn, đờng ống phun áp lực
cao); nó bắt đầu đợc sử dụng không những trong công trình kỹ thuật thủy
công mà còn đợc ứng dụng trong công trình ngầm đặc biệt là các công trình
tàu điện ngầm để gia cố các chubin kim loại; khi xây dựng hầm lò, giếng cũng
nh các công trình biển; các mố cầu, các công trình công nghiệp và dân dụng,
các công trình thủy lợi.
ở các công trình kỹ thuật thủy công, việc phun xi măng đợc thực hiện:
- Vào nền đập đất, đập trọng lực, đập bê tông hình cung để cải thiện
tính chất thấm và lèn chặt nền;
- Vào khối đá xung quanh vỏ chống công trình ngầm cũng với mục đích
nêu trên.
- Vào các đập bê tông để xử lý các mối liên kết bị biến dạng;
Vữa xi măng
Phụ gia (nếu có)
Vữa xi măng bơm
Máy khuấy
Van chỉnh áp
Tam pôn
Đồng hồ áp
ống dẫn vữa
17
- Xử lý các lỗ rỗng ở phía ngoài vỏ chống kim loại và các kết cấu kim
loại khác ở các công trình sử dụng vỏ chống kim loại kín;
- Xử lý bê tông xốp (kết cấu bê tông không đợc đầm lèn chặt gây các lỗ
trống);
- Xử lý những chỗ rỗng bên ngoài vỏ chống công trình ngầm;
- Xử lý các vết nứt và chỗ rỗng tại mối tiếp giáp bờ đập;
- Để lấp chèn các hầm phụ và các hầm thăm dò địa chất.
Hình 1.3 Sơ đồ bơm ép vữa xi măng phổ biến
b. Bản chất công nghệ bơm ép vữa xi măng

Đó là quá trình bơm vữa xi măng dới áp lực hoặc là vữa xi măng trong
hỗn hợp cùng với vật liệu khác vào các vết nứt lỗ rỗ, hoặc các lỗ rỗng trong
nền đá hoặc nền cát hoặc ở trong bê tông. Khi bơm vữa từ các vật liệu khác,
quá trình bơm đợc gọi là quá trình sét hóa, silicát hóa, bitum hóa, còn khi sử
dụng các vữa hóa học phức tạp thì quá trình bơm đợc gọi là quá trình gia cố
hóa học. Việc phun xi măng đợc ứng dụng trớc hết vào trong nền đá. Quá
trình bơm các vữa khác nhau vào nền cát - đá sỏi, nền cát, nền đất vàng
(hoàng thổ) đợc gọi là quá trình tiêm nhập (injection). Trong quá trình tiêm
nhập xảy ra quá trình nền đợc tẩm ớt từ từ bằng vữa với mục đích nâng cao
tính chống thấm và tính chất bền vững của công trình. Khi tiêm nhập ngời ta
18
sử dụng các vữa xi măng - đất sét, xi măng - đất bentônít, đất sét (hoặc silicát)
hoặc đất bentônít silicát, nhôm silicát (aluminát natri + thủy tinh lỏng) và
các vữa phức tạp hơn nữa bao gồm cả vữa polymer.
Khả năng tiến hành phun xi măng đợc quyết định trớc hết bằng các kích
thớc của các vết nứt trong đá (hoặc trong bê tông) và bị hạn chế bởi các kích
thớc cỡ hạt xi măng.
Trong xây dựng công trình ngầm và xây dựng công trình thủy công
(công trình đê điều, công trình thủy điện, thủy lợi), bơm ép vữa xi măng đợc
biết đến với các khái niệm: bơm ép vữa xi măng lấp đầy, bơm ép vữa xi măng
gia cố.
Trong thi công các công trình ngầm thờng dùng hai dạng bơm ép vữa:
bơm ép lấp đầy và bơm ép vữa gia cố. Bơm ép vữa lấp đầy nhằm mục đích lấp
đầy và làm chặt các khe hở, lỗ rỗng tạo nên do co ngót của bê tông vỏ, do sụt
lở .v.v. bằng vữa xi măng ép với áp lực cần thiết. Bơm ép vữa gia cố bao gồm
việc gia cờng khối đá bao quanh hầm bằng vữa xi măng ép dới áp lực cao với
mục đích đạt đợc tính toàn khối, tính chống thấm cần thiết.
Khi khối lợng nhỏ, vữa đợc trộn tại chỗ và bơm ép bằng máy bơm đặt
trực tiếp gần nơi phụt.
Khi khối lợng lớn, vữa đợc cấp đến nơi phụt theo đờng ống với khoảng

cách lớn hoặc đợc cấp bằng băng tải để trộn tại vị trí bơm ép. Thời gian sử
dụng nếu vữa chế tạo từ xi măng portland thông thờng, không có phụ gia là
không quá 3 giờ kể từ khi trộn vữa.
Thiết bị để bơm ép vữa bao gồm các thùng trộn có thiết bị cân đong.
Các máy bơm vữa, các sàng và lọc thủy lực, ống dẫn, đầu ép, thiết bị đo, điều
chỉnh, các thiết bị khoan, phơng tiện vận chuyển (băng tải, goòng v.v.)
* Bơm ép vữa lấp đầy.
Bơm ép vữa lấp đầy là công tác bắt buộc cả trong trông trình ngầm có
áp và không áp với ca loại vỏ bê tông, với bất kỳ thế nằm nào của đá. Có thể
19
bắt đầu ngay sau khi dỡ côp-pha và độ bền của bê tông đủ để tiếp nhận áp lực
bơm ép từ khoảng cách gơng đến vị trí phụt không lớn hơn 50 ữ 60 mét.
Bản chất bơm ép vữa lấp đầy là lấp các khoảng trống sau vỏ bê tông do
co ngót về thể tích sau khi đổ.
Trong công trình ngầm không áp, áp lực bơm ép vữa lấp đầy, có thể lấy
sơ bộ bằng 1 ữ 3 kG/cm trong những lỗ khoan đợt đầu. Tăng 1,5 ữ 2 lần cho
những lỗ khoan đợt sau và các đợt sau. Trong hầm có áp, áp lực bơm ép lấy
bằng 3 ữ 5 kG/cm cho lỗ khoan đợt 1 tùy thuộc vào loại vỏ công trình ngầm,
tính chất của đá, tăng 1,5 ữ 2 lần cho lỗ khoan đợt hai và những đợt sau.
Vữa bơm ép vào sau vỏ công trình ngầm bằng các bơm thủy lực. Bơm
đầy vữa với áp lực qua các lỗ khoan, khoan trong vỏ công trình ngầm hoặc qua
những ống thép đặt sẵn trong quá trình đổ bê tông.
Thành phần vữa có thể lấy sơ bộ nh sau: ép đợt đầu từ 1:0:0,4 đến
1:1,5:0,6 (theo trọng lợng xi măng, cát, nớc) với lợng tiêu vữa nhỏ hơn hoặc
bằng 1 m
3
/1m mặt trong vỏ công trình ngầm và từ 1:1,5:0,7 đến 1:3,0:2,0 khi
lợng tiêu hao vữa lớn hơn 1 m3/1m mặt trong vỏ công trình ngầm.
Để bơm ép vữa đợt hai và các đợt tiếp theo về mặt nguyên tắc là lấy tỷ
lệ N/X từ 0,4 đến 2,0 và lớn hơn hoặc vữa ít cát hơn.

Khi vữa xi măng cát (thành phần 1:2,5 đến 1:3,0) thờng thì phải dùng
thêm phụ gia chống phân tầng nh sét bentonite 5% trọng lợng xi măng.
Chất lợng của việc bơm ép vữa lấp đầy đợc kiểm tra bằng cách ép nớc
lỗ khoan để kiểm tra. Bơm ép vữa lấp đầy đợc xem là đạt yêu cầu khi ép áp lực
tối đa mỗi kiểm tra mà không đi vữa hoặc lợng tiêu hao 10 lít vữa 1:0,2 trong
vòng 5 phút. Đối với những đoạn giếng chiều dài 10 m trong đó lợng vữa tiêu
hao khi bơm ép vữa lấp đầy không vợt quá 10 lít/m mặt trong hầm không cần
có lỗ khoan kiểm tra. Khi xác định chất lợng của công tác phun vữa đã tiến
hành cần tuân theo quy phạm hoặc tiêu chuẩn hiện hành.
* Bơm ép vữa gia cố
20
Bơm ép vữa gia cố trong công trình ngầm dùng để cố kết và gia cố lớp
đá bao quanh hầm. Trong giai đoạn thiết kế xi măng hóa gia cố cần giải quyết
những vấn đề:
Xác định ảnh hởng của việc bơm ép vữa đến tính chất biến dạng của đá
(xác định mô đun biến dạng và hệ số kháng lực đàn hồi trớc và sau bơm ép
vữa).
Xác định ảnh hởng của phụt vữa đến tính thấm của đá (xác định hệ số
thấm, lu lợng thấm đơn vị từ công trình ngầm ra).
Các thiết kế bơm ép vữa và thi công công tác này cần đề xuất trên cơ sở
các tài liệu địa chất đã thăm dò.
Thành phần vữa xi măng gia cố cần thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Đảm bảo lấp đầy các khe nứt nhỏ;
- Tạo nên đá xi măng chặt, bền;
- Tạo lên lực dính tin cậy của đá xi măng vào vách khe nứt;
- Đảm bảo thâm nhập vào sâu trong đá từ 1,5 ữ 3 mét mà không phân tầng.
Tỷ lệ N/X của vữa dùng trong bơm ép vữa gia cố lấy từ 1,0 đến 0,8 đối
với đá nứt nẻ nhỏ, từ 0,6 đến 2,0 đối với đá nứt nẻ lớn. Việc phun vữa bắt đầu
từ lỏng sang đặc hơn.
c. Cỡ hạt xi măng và sự ảnh hởng đến chất lợng bơm ép

Trong công nghệ bơm ép vữa đã khẳng định rằng việc phun xi măng có
thể đạt yêu cầu khi các kích thớc của các vết nứt lớn hơn 0,1mm (100àm)
(1àm = 0,001mm).
Các hạt của xi măng Portland thông thờng đợc sản xuất theo dây chuyền
công nghiệp có thể có các kích thớc từ 1ữ100àm. Khi đó, sự phân bố của các hạt
có đờng kính khác nhau ở trong khối lợng chung sẽ nh sau (lấy trung bình).
Bảng 1.1 Tơng quan về sự hình thành cầu nối [16]
21
Kích thớc (àm) <10
10-20 20-40 40-60 60-120 >120
Hàm lợng (%) 25% 20% 20% 15% 15% 5%
Thành phần cỡ hạt xi măng của nhà máy cung cấp cụ thể có thể khác
biệt so với số liệu trên trong một dải rộng, trong đó cỡ hạt cũng khác nhau
theo chủng loại và mác xi măng. Về nguyên tắc ở trong xi măng mác cao các
cỡ hạt nhỏ sẽ nhiều hơn so với xi măng mác thấp. ở trong xi măng nghiền
thêm, hạt <10àm sẽ lớn hơn 50% và không có các cỡ hạt lớn hơn 40àm.
Nh thế, xi măng là một khối hạt khác nhau, khối hạt này chuyển động ở
trong vữa cùng với nớc dới áp lực dọc theo các vết nứt và chèn lấp chúng. Sẽ
có một thời điểm, khi mà ở lối vào của các vết nứt nhở hoặc tại các chỗ thu
hẹp của các vết nứt lớn hơn bị bít (đóng) đối với sự xâm nhập tiếp theo của
vữa vào vết nứt. Điều đó xảy ra do sự hình thành cầu nối gồm từ 2-3-4 hạt xi
măng. Sơ đồ về sự hình thành cầu nối.
d
w
cầu nối gồm hai hạt
- khi d = 20àm, w = 40 àm.
- khi d = 30àm, w = 60 àm.
- khi d = 50àm, w = 100 àm.
d
w

cầu nối gồm ba hạt
- khi d = 20àm, w = 60 àm.
- khi d = 30àm, w = 90 àm.
- khi d = 50àm, w = 150 àm.
d
w
cầu nối gồm bốn hạt
- khi d = 20àm, w = 40 àm.
- khi d = 30àm, w = 120 àm.
- khi d = 50àm, w = 200 àm.
Hình 1.4 Sơ đồ về sự hình thành cầu nối [16]
Tất nhiên, sự hình thành cầu nối có thể xảy ra đối với các hạt có đờng
kính khác nhau, và phụ thuộc vào tổ hợp các hạt và cầu nối vữa có thể xâm
22
nhập vào các vết nứt nhỏ hơn hoặc lớn hơn, ở xa hoặc gần lỗ khoan, nhng độ
rộng của vết nứt là 100àm với loại xi măng thông thờng là giới hạn thực tế.
Theo giới hạn đó cần định hớng cho mục đích của công tác phun xi măng. Để
phun xi măng các khe nứt nhỏ hơn phải nghiền xi măng thêm và sử dụng phụ
gia làm dẻo, nhào trộn trong máy trộn tốc độ cao (đến 3000 vòng trên/phút).
d. Quá trình chèn lấp vết nứt của xi măng
Quá trình này có thể xảy ra tất cả những yêu cầu của điều kiện kỹ thuật
và trình tự tổ chức thi công; kết cấu của các cụm vữa; áp lực và thành phần
vữa nh sau:
Vữa xi măng - đó là một hỗn hợp cơ học của xi măng với nớc. Vữa
không ổn định, có nghĩa là nó không giữ đợc dạng nh khi nó đợc sản xuất ra
theo thời gian, ngay sau khi dừng trộn hoặc khi chuyển động trong ống cứng,
ống mềm và trong các vết nứt, bắt đầu xảy ra quá trình lắng đọng của các hạt
xi măng, nghĩa là có sự phân lớp riêng rẽ xi măng và nớc.
Khi thời gian nghỉ đủ lâu sự lắng đọng của xi măng sẽ có độ lèn chặt
nhất định và khi bơm lại, sự lắng đọng còn nguyên tại chỗ, thu hẹp (nghĩa là

giảm độ rộng ban đầu) vết nứt và cản trở vữa chuyển động về phía trớc. Để
các hạt xi măng luôn luôn ở trong trạng thái lơ lửng, cần phải trộn vữa liên tục
ở trong thùng trộn và bơm nó đi. Đó chính là yêu cầu cơ bản của điều kiện kỹ
thuật của bơm vữa xi măng.
Khi vữa chuyển động vào chỗ tiếp xúc của vữa và đất đá xuất hiện các
lực cản, chúng sẽ tăng lên theo mức độ khoảng cách xa của vữa so với lỗ
khoan. Do có độ xốp bề mặt của vết nứt và và tốc độ nhỏ ở tại chỗ tiếp xúc, sẽ
xảy ra quá trình bám dính và lắng của các hạt xi măng lên mặt phẳng vết nứt,
điều đó có nghĩa là dẫn đến việc co thắt dần rãnh di chuyển của vữa nghĩa là
làm tăng tính cản trở. Cũng chính trong thời gian đó xảy ra quá trình nén vữa
dới áp lực vào chỗ tiếp xúc của lớp xi măng bám dính cùng với việc tách nớc
từ lớp đó vào trong vữa.
23
Với sự tăng sức cản và sụt áp, khi vữa di động từ lỗ khoan, tốc độ bị giảm
xuống, khi đó lợng lắng đọng và bám dính vào đá của xi măng tăng lên, tiếp tục
co thắt rãnh di động của vữa. Kết quả của quá trình là sẽ xảy ra sự khép kín kênh
dẫn đó tại đầu phía xa của vết nứt so với lỗ khoan, sự chuyển động của vữa chấm
dứt. Bởi vì nớc, hàm lợng có trong vữa có thể thấm qua lỗ rỗ với kích thớc bằng
0,2àm , khi thử dò lỗ khoan nó tiếp tục chuyển động xuyên qua xi măng, kéo
theo cùng với nó những hạt nhỏ nhất, những hạt này sẽ vít chặt lỗ rỗ, sau đó
chuyển động của nớc bị dừng lại. Quá trình phun xi măng kết thúc.
Chiều rộng ban đầu của vết nứt càng lớn, tất nhiên sức cản sự di động
của vữa dọc theo vết nứt càng nhỏ, sụt áp càng nhỏ theo chiều dài, bán kính
lan truyền của vữa so với lỗ khoan càng lớn.
Hình 1.5 Vữa ximăng sau khi đ-
ợc bơm ép lấp đầy các kẽ nứt
của đá
e. Phơng pháp và trình tự thi công bơm ép vữa xi măng
Để bơm ép vữa xi măng vào nền móng, trớc hết ngời ta khoan vào vùng
đất đá, sau đó bơm rửa và ép nớc thí nghiệm (Hình 1.7) để đánh giá độ nứt, hở

sau đó sẽ đi đến quyết định các thông số kỹ thuật bơm ép. Có ba phơng pháp
bơm ép vữa xi măng cơ bản là: phơng pháp bơm ép từ bên trên, phơng pháp
bơm ép từ dới lên, phơng pháp bơm ép một lần.
24
Hình 1.6 Sơ đồ bơm ép nớc thí nghiệm
* Phơng pháp bơm ép từ bên trên
Để xử lý đất đá khi đào giếng đứng qua các
vùng chất đất đá nứt nẻ chứa nớc ta dùng phơng
pháp bơm ép từ trên xuống: Theo phơng pháp này,
lỗ khoan đợc khoan sâu từ 4 đến 6 mét để bơm ép
lớp trên. Sau 2 đến 3 ngày cho xi măng đông cứng
lỗ khoan lại đợc khoan tiếp và bơm ép ở mức sâu
hơn, cứ tiếp tục nh vậy cho đến hết chiều sâu thiết
kế. Phơng pháp này hiện đợc sử dụng phổ biến để
xử lý nớc ngầm trong thi công giếng đứng.
Ưu điểm: Phơng pháp này cho cho chất lợng
cao thích hợp cho công trình đòi hỏi về chất lợng
gia cố lớn.
Nhợc điểm: Tốc độ thi công chậm, năng suất thấp.
Hình 1.7 Sơ đồ phơng pháp bơm ép theo
chiều từ trên xuống [16]
25
* Phơng pháp bơm ép từ dới lên
Lỗ khoan đợc khoan đến chiều sâu thiết kế rồi đặt tam-pôn ở độ sâu cách
đáy lỗ khoan 5 đến 6 mét sau đó tiến hành bơm ép lớp cuối cùng. Sau khi bơm ép
xong, kéo tam-pôn lên một khoảng 5 đến 6 mét để bơm ép lớp tiếp theo, cứ nh vậy
cho đến hết chiều sâu thiết kế.
Ưu điểm: thi công nhanh, giá thành thấp.
Nhợc điểm: Dễ xảy ra sự cố tràn vữa xi măng ở vị trí đặt tam-pôn khi điều
kiện biên đá thành lỗ khoan không tốt, dễ xảy ra sự cố khi tháo tam-pôn.

Hình 1.8 Khoá van cho bơm ép vữa xi măng
* Phơng pháp bơm ép một lần
Lỗ khoan đợc khoan đến chiều sâu thiết kế rồi đặt thiết bị bơm ép, bơm
ép cho toàn bộ lỗ khoan. Phơng pháp này chỉ đợc áp dụng cho lỗ khoan không
sâu, khe nứt nhỏ, áp lực phun 1,5 át. Chất lợng phun của phơng pháp này
không cao. Thi công theo phơng pháp này nhanh, đơn giản.
Khóa van