Nghiên cứu phương pháp khoan phụt vữa xi măng tuần hoàn áp lực cao xử lý nền công trình thủy lợi và ứng dụng xử lý nền đập tràn tả trạch thừa thiên huế

L IC M
Lu n v n “Nghiên c u ph

N

ng pháp khoan ph t v a xi m ng tu n hoàn áp

l c cao x lý n n công trình thu l i và ng d ng x lý n n đ p tràn T Tr ch –
Th a Thiên Hu ” đ

c hoàn thành t i tr

ng

i h c Th y L i.

Tác gi xin bày t l i c m n sâu s c đ n PGS.TS.Nguy n V n B n và
GS.TS. V Thanh Te đã t n tình h

ng d n tác gi hoàn thành lu n v n này. Xin

chân thành c m n các gi ng viên Khoa công trình - Tr

ng đ i h c Th y L i, các

đ ng nghi p trong và ngoài ngành đã cung c p các tài li u ph c v cho lu n v n
này.
Do h n ch v m t th i gian, ki n th c khoa h c và kinh nghi m th c t nên
trong quá trình nghiên c u đ hoàn thành lu n v n, ch c ch n khó tránh kh i nh ng
thi u sót. Tác gi r t mong nh n đ

c nh ng nh n xét và đóng góp c a các nhà

chuyên môn.

Hà N i, ngày 12 tháng 3 n m 2015
Tác gi

Tr

ng Công

c


L I CAM OAN
Tôi xin cam đoan b n lu n v n th c s k thu t này v i đ tài “Nghiên c u
ph

ng pháp khoan ph t v a xi m ng tu n hoàn áp l c cao x lý n n công trình

thu l i và ng d ng x lý n n đ p tràn T Tr ch – Th a Thiên Hu ” là đ tài
nghiên c u riêng c a tôi. Các s li u trình bày trong lu n v n là trung th c, đ

c

t ng h p t th c nghi m.

Hà N i 12, tháng 3 n m 2015
TÁC GI LU N V N

Tr

ng Công

c


DANH M C CÁC B NG
B ng 2.1: K t qu khoan ép n

c ki m tra khoan ph t công trình thu

đi n Sông Ba H ……………………………………………….
B ng 2.2: M t s k t qu khoan ép n
chính h ch a n

c

công trình h ch a n

22

c ki m tra khoan ph t n n đ p chính,

c Sông Sào…………………………..

B ng 2.4: M t s k t qu khoan ép n

23

c ki m tra khoan ph t n n đ p

c Sông Lòng Sông…………………………..

B ng 2.5. M t s k t qu khoan ép n
chính h ch a n

c ki m tra khoan ph t n n đ p

nh Bình…………………………………

B ng 2.3: K t qu khoan ép n

chính h ch a n

21

c EASOUP th

B ng 2.6 Giá tr RMR đ

23

c ki m tra khoan ph t n n đ p

ng………………………….

c tính b ng ph

24

ng pháp cho đi m đ i v i 5

y u t đ tính đ b n đ a ch t GSI (theo Bieniawski, 1989)

29

B ng 2.7: H s tin c y theo c p công trình………………………...

39

B ng 2.8: Građient c t n

c cho phép c a màn ch n……………….

44

B ng 2.9: Chi u dày màn ph t theo građient thu l c cho phép (Jcp)

45

B ng 2.10: Các tr s Po và P………………………………………..

49

B ng 2.11: L u l

ng v a l n nh t cho phép………………………

50

B ng 2.12: L u l

ng v a nh nh t cho phép………………………

51

B ng 2.13: Thành ph n v a xi m ng ch n s b theo l

ng m t n

cđ n

52

v
B ng 3.1: Áp l c ph t thi t k d ki n……………………………

77

B ng 3.2: K t qu ép n

81

c thí nghi m tr

c khi ph t v a………..

B ng 3.3: B ng áp l c ph t thi t k t i đa và áp l c ph t th c t khu v c
TN1………………………………………………………...

B ng 3.4: K t qu khoan và ép n

c ki m tra khu v c TN 1……….

82
83


B ng 3.5: B ng th ng kê k t qu thí nghi m m u t i khu v c ph t thí
nghi m 1…………………………………………………………

85

B ng 3.6: Áp l c ph t t i đa…………………………………….......

87


DANH M C CÁC HÌNH
Hình 1.1: Nguyên lý m t s công ngh khoan ph t ch ng th m cho công
trình thu l i………………………………………………

11

Hình 2.1: S đ b trí khoan ph t v a xi m ng trong h khoan

17

Hình 2.2: S đ b trí khoan ph t v a xi m ng tu n hoàn áp l c cao trong
h khoan………………………………………………

27

Hình 2.3: S đ c t d c đ p có màn ch ng th m, đ sâu c a màn
S=f(Z)…………………………………………………………….
Hình 2.4: S đ thi t k màn ch ng th m đ i v i đ p đ t có t

37

ng lõi trên

n n đá…………………………………………………….

38

Hình 2.5: S đ thi t k màn ch ng th m đ i v i đ p đ t có lõi ho c
t

ng nghiêng………………………………………………..

39

Hình 2.6: S đ tính toán chi u dày màn ch n……………………

42

Hình 3.1: S đ b trí các h khoan ph t thí nghi m……………..

69

Hình 3.2: S đ b trí thi t b khoan ph t và phân đo n ph t…….

76


1

M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
N n công trình th y l i đóng vai trò r t quan tr ng trong vi c đ m b o an toàn
khai thác công trình h ch a nói riêng và c công trình thu l i nói chung. Khi n n
b m t n đ nh (b th m ho c không đ kh n ng ch u l c) s gây nh h

ng r t l n

t i s làm vi c c a công trình, đ c bi t là trong quá trình v n hành và khai thác c a
công trình sau này. Do v y, vi c x lý ch ng th m, gia c t ng n đ nh c a n n là
m t trong các công vi c đ u tiên và đ c bi t quan tr ng, góp ph n không nh đ n
tính n đ nh và b n v ng c a công trình.

ph

Hi n nay, t i Vi t Nam vi c x lý n n đ t, đá y u đ

c th c hi n v i nhi u

ng pháp đ u có u nh

c đi m, kh n ng ng

ng pháp khác nhau. M i ph

d ng và tính hi u qu v kinh t k thu t riêng, ph thu c vào r t nhi u y u t nh :
Tính ch t đ a ch t c a n n, hình th c k t c u, quy mô c a công trình….vv.
Ph
ph
đ

ng pháp khoan ph t v a xi m ng tu n hoàn áp l c cao là m t trong nh ng

ng pháp x lý ch ng th m, gia c t ng n đ nh c a n n khá hi u qu đang
c nghiên c u áp d ng
p tràn T Tr ch đ

Th a Thiên Hu .
n

Vi t Nam.
c xây d ng trên sông T tr ch, huy n H

ng Thu , t nh

p tràn là m t h ng m c r t quan tr ng trong công trình H ch a

c T Tr ch là m t công trình thu l i l n c a Vi t Nam.

p tràn đ

c xây

d ng trên n n đ a ch t ph c t p. Vì v y, bi n pháp x lý ch ng th m và gia c t ng
n đ nh n n đ

c đ t lên hàng đ u.

tài “Nghiên c u ph

ng pháp khoan ph t v a xi m ng tu n hoàn áp l c

cao x lý n n công trình th y l i và ng d ng x lý n n đ p tràn T Tr ch – Th a
Thiên Hu ” là h t s c c n thi t, có ý ngh a đ i v i khoa h c và th c ti n.


2

2. M c đích c a đ tài
Nghiên c u ph

ng pháp khoan ph t v a xi m ng tu n hoàn áp l c cao x lý

n n công trình th y l i và tính kh thi c a ph

ng pháp trong x lý n n đ p tràn T

Tr ch.
3. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u

Cách ti p c n:
-

Ti p c n lý thuy t, tìm hi u các tài li u v ph

ng pháp khoan ph t v a

xi m ng tu n hoàn áp l c cao.
Ph

Ti p c n và nghiên c u các quy trình, quy ph m có liên quan.

ng pháp nghiên c u:
-

Ph

ng pháp thu th p phân tích t ng h p tài li u.

-

Ph

ng pháp nghiên c u lý tu n k t h p tính toán.

-

Ph

ng pháp ti p c n th c t .

4. K t qu d ki n đ t đ
Nghiên c u đ

c

c tính hi u qu và kh n ng ng d ng c a ph

ng pháp khoan

ph t v a xi m ng tu n hoàn áp l c cao x lý n n công trình th y l i và ng d ng
ph

ng pháp trong công tác x lý n n đ p tràn T Tr ch.


3

CH

NG 1

T NG QUAN
1.1. GI I THI U CHUNG
N n c n xem là m t b ph n c u thành th ng nh t c a công trình, cùng v i
thân công trình ch ng l i tác đ ng phá ho i th
h t là n

ng xuyên c a thiên nhiên mà tr

c

c đ đ m b o công trình làm vi c an toàn và b n v ng lâu dài. Vì v y đi u

ki n đ a ch t n n có vai trò r t quan tr ng đ i v i s an toàn c a c công trình .
cho n n có ch t l
đ

ng t t phòng tránh đ

c bi n pháp x lý n n thích h p. Tr

c s c , nhi m v c a thi t k là c n tìm
c h t c n nh n th c đ

c t m quan tr ng

đ c bi t c a n n công trình, đ có s quan tâm đúng m c, đ u t nghiên c u c n
th n tài li u v đ a ch t n n, sau đó tìm ra bi n pháp x lý t t nh t. Kinh nghi m
th c t cho th y chi phí cho bi n pháp x lý n n th
c u c a thi t k công trình là ch t l

ng là r t t n kém nh ng yêu

ng n n t t và công trình an toàn, b i vì n u

x y ra s c do n n công trình gây ra thì h u qu s r t nghiêm tr ng, có khi còn
gây tai h a và khi y chi phí đ kh c ph c s c do n n đ p gây ra có khi còn l n

h n r t nhi u l n chi phí đ x lý n n ban đ u.
Hi n nay gia c n n đ t, đá y u đã đ
lý khác nhau

nhi u n

c th c hi n v i nhi u ph

c trên th gi i c ng nh

Vi t Nam. Các ph

lý gia c đ u có nh ng đ c tính riêng bi t c a nó. M i m t ph

ng pháp x
ng pháp x

ng pháp x lý đ u

có m c đích, kh n ng ng d ng, tính hi u qu v k thu t, kinh t khác nhau ph
thu c vào tính ch t c a các t ng đ t đá n m d

i và phân b xung quanh n n móng

công trình, ph thu c vào lo i công trình, v trí và quy mô c a công trình xây
d ng...vv.
1.2.

I U KI N LÀM VI C C A N N CÔNG TRÌNH TH Y L I
Công trình th y l i đ

c xây d ng trên các lo i n n khác nhau, tu theo tính

ch t c a t ng lo i n n đ đ a ra gi i pháp k t c u đ p cho phù h p (

p đ t, đ p

đ t đá h n h p, đ p đá đ , đ p bê tông tr ng l c...). Do công trình đ

c xây d ng

trên các sông su i nên t o chênh l ch m c n

c gi a th

ng l u và h l u, d

i tác


4

d ng c a c t n

c chênh l ch mà sinh ra s chuy n đ ng c a n

và khe n t c a n n t th

ng l u v h l u (hi n t

ng th m n

c qua các l r ng
c). Th m d

in n

đ p gây ra các tác h i nh :
- T n th t l u l

ng n

c t th

ng l u xu ng h l u.

- Dòng th m gây nên áp l c lên đáy công trình có h

ng t d

l c th m làm gi m nh công trình và gi m kh n ng ch ng tr
-N

i lên trên, áp

t.

c th m có th gây nên tác d ng hoá h c trong n n đá, hoà tan và mang ra

h l u nh ng lo i mu i khoáng, d n d n làn gi m s c ch u t i c a n n.

- Trong n n đ t, n

c th m có th mang theo nh ng h t đ t nh làm thay đ i

tính ch t c lý c a n n gây ra lún tr

t.

- Khi dòng th m ra h l u, các đ

ng dòng g n nh h

trên. Do áp l c th m tác d ng lên vùng đ t
th nâng c kh i đ t lên (Hi n t

khu v c này mà m t s tr

ng h p có

ng đùn đ t).

Nói chung, n n các công trình th y l i làm vi c d
t nh : Tr ng l

ng th ng đ ng lên

i tác d ng c a nhi u y u

ng b n thân công trình, áp l c th m, xói ng m...vv. Vì v y vi c x

lý n n đ p là v n đ h t s c quan tr ng quy t đ nh đ n tính kh thi c ng nh an
toàn cho m i công trình.
1.3. CÁC PH

NG PHÁP X

LÝ GIA C

N N CÔNG TRÌNH TH Y L I

1.3.1. X lý n n b ng l p đ m.
X lý n n b ng l p đ m nh m m c đích t ng s c ch u t i và làm gi m tính
nén lún c a n n. Ng

i ta th

ng x lý n n b ng đ m cát, đ t, đá, s i.

1.3.1.1. X lý n n b ng đ m cát.
-D
y u ng

i tác d ng c a t i tr ng công trình

đ t

gi m theo đ sâu. Khi g p đ t

i ta thay b ng 1 t ng đ m cát đ s c ch u t i tr ng và t n d ng đ

n ng l p đ t y u n m d

i.

- Tác d ng c a t ng đ m cát :

c kh


5

+ Gi m đ lún c a móng.
+ Gi m đ

c chênh l ch lún c a móng vì do s phân b l i

+ Gi m đ

c đ sâu chôn móng

trong đ t.

ti t ki m v t li u làm móng.

+ T ng t c đ c k t c a n n, rút ng n quá trình lún, t ng nhanh s c ch u t i.
- S d ng l p đ m cát có hi u qu khi l p đ t y u
có chi u dày < 3m không xu t hi n n
-

m cát đ

tr ng thái bão hoà n

c

c ng m có áp.

c thi công theo trình t sau: R i

San

m & ki m tra đ

ch t.
1.3.1.2. X lý n n b ng đ m đ t.
Trong th c t xây d ng khi n n đ t y u nh bùn, b i tích v.v... Ng

i ta đào

b và thay vào đó l p đ t đ p.
1.3.1.3. X lý n n đ m đá s i.
- Khi l p đ t y u dày < 3m
đ t ch u l c t t và xu t hi n n

tr ng thái bão hoà n

cd

i l p đ t y u là l p

c có áp l c cao thì dùng đ m cát s i.

- Trình t thi công: Gi ng nh đ m cát riêng l p đ m đá yêu c u ph i x p
chèn th t t t n u không s m t n đ nh toàn b l p đ m.
1.3.2. X lý n n b ng c c.
X lý n n b ng c c nh m nh ng m c đích sau đây :
- Kh c ph c ho c h n ch đ

c bi n d ng lún có tr s quá l n và bi n d ng

không đ u c a n n.
-B ođ ms

n đ nh cho công trình khi có t i tr ng ngang tác d ng.

- Gi m b t đ

c v t li u xây làm móng và kh i l

- Có th c gi i hoá đ

ng đào, đ p.

c trong thi công và trong ch t o nên rút ng n đ

c

th i gian thi công.
1.3.3. X lý n n b ng n mìn ép.
- N i dung ph

ng pháp: Ng

i ta khoan l , b trí các l mìn dài trong ph m

vi n n c n gia c d ng hình tam giác đ u. Sau khi n mìn t o thành nh ng gi ng có
thành vách t

ng đ i ch t

l p cát và đ m ch t.


6

u đi m: Thi công đ n gi n, ít t n v t li u nhân công, thi công nhanh. N n

-

đ t nhanh đ t đ b n v ng cao.
ây là ph

ng pháp m i nh ng có hi u qu t t v kinh t và k thu t.

1.3.4. X lý n n b ng ph

ng h p n n đ t y u nh ng có đ

Khi g p tr
d ng ph

ng pháp đ m ch t l p đ t m t.
m nh (G < 0,7) thì có th s

ng pháp đ m ch t l p đ t m t đ làm c

ng đ ch ng c t c a đ t và làm

gi m tính nén lún.
L p đ t m t sau khi đ

c đ m ch t s có tác d ng nh m t t ng đ m đ t,

không nh ng có u đi m nh ph
đ

c n n đ t thiên nhiên đ
đ m ch t l p đ t m t, ng

hay dùng nh t là ph
tr ng l

ng pháp đ m cát mà cón có u đi m là t n d ng
đ t móng, gi m đ

c kh i l

ng đào đ p.

i ta có th dùng nhi u bi n pháp khác nhau, th

ng pháp đ m xung kích: Theo ph

ng 1 – 4 t n (có khi 5 – 7 t n) và đ

ng

ng pháp này qu đ m

ng kính không nh h n 1m.

hi u

qu t t khi ch n qu đ m nên đ m b o áp l c t nh do qu đ m gây ra không nh
h n 0,2kg/ cm2 v i lo i đ t sét và 0,15kg/cm2 v i đ t lo i cát.
1.3.5. X lý n n b ng ph
Ph

ng pháp gia t i nén tr

c

ng pháp này có th s d ng đ x lý khi g p n n đ t y u nh than bùn,

bùn sét và sét pha d o nhão, cát pha bão hòa n
Dùng ph

c.

ng pháp này có các u đi m sau:

- T ng nhanh s c ch u t i c a n n đ t;
- T ng nhanh th i gian c k t, t ng nhanh đ lún n đ nh theo th i gian
Các bi n pháp th c hi n:
- Ch t t i tr ng (cát, s i, g ch, đá…) b ng ho c l n h n t i tr ng công trình
d ki n thi t k trên n n đ t y u, đ ch n n n ch u t i tr

c và lún tr

c khi

xâyd ng công trình.
- Dùng gi ng cát ho c b c th m đ thoát n

c ra kh i l r ng, t ng nhanh quá

trình c k t c a đ t n n, t ng nhanh t c đ lún theo th i gian


7

1.3.6. X lý n n b ng ph

ng pháp hoá lý.

- Khi xây d ng các công trình ch u t i tr ng trên n n đ t cát

tr ng thái r i,

đ t có l r ng l n cu i s i hay đá n t n v.v... thì ph i s d ng bi n pháp hoá lý đ

x lý.
- N i dung ph

ng pháp: Ph t v a vào n n 1 lo i dung d ch keo k t nh v a

xi m ng thu tinh l ng t o nh ng ch t liên k t g n ch t các h t đ t v i nhau.
- M c đích: T ng kh n ng ch u t i c a n n (ph t v a c k t), ch ng th m
(ph t v a ch ng th m), ch ng xói ng m (h p 2 ph

ng pháp trên).

- X lý b ng hoá lý bao g m: Ph t v a xi m ng, silicat hoá, nh a t ng h p,
nh a bitum, đi n th m, đi n hoá h c, đi n silicat hoá và ph
-

u đi m c a ph

ng pháp nhi t v.v...

ng pháp hoá lý:

Làm t ng kh n ng ch u l c c a n n, b o đ m n n n đ nh khi công trình có
t i tr ng ngang l n.
T o ngu n ch ng th m d
Gia c
n

i n n công trình.

ng m t ti p giáp gi a n n và móng đ ch ng th m, ch ng tr

c ta x lý n n b ng ph

ng pháp hoá lý hi n nay ng d ng r ng rãi là ph

t.
ng

pháp ph t v a xi m ng vì v a tho mãn yêu c u c k t, v a tho mãn yêu c u
phòng th m. Các ph

ng pháp khác do đi u ki n thi công và kh n ng kinh t ch a

cho phép nên h n ch .
1.4. CÁC PH

NG PHÁP X

LÝ CH NG TH M N N CÔNG TRÌNH

TH Y L I
1.4.1. Chân khay ch ng th m
Tr

c đây

n

c ta ch y u là xây d ng đ p đ t, nên bi n pháp ch ng th m

n n b ng chân khay ch ng th m c ng có s m và phát tri n.

i v i n n b i tích có

chi u sâu H < 10m, bi n pháp x lý thông d ng nh ng x lý đ

c tri t đ và có

hi u qu nh t, c ng là đ n gi n nh t là xây d ng chân khay. Chân khay ch ng th m
th

ng đ

c làm b ng v t li u th m ít (đ t sét), ph i đ

th m (n n đá ho c đ t th m n
mà có thi t k kích th

c c m sâu vào t ng không

c ít). Tùy theo n n là đá hay đ t và ch t l

ng n n

c chân khay h p lý và ph i có bi n pháp ch ng xói ng m


8

cho chân khay d

i tác d ng c a dòng th m d

i n n và trong chân khay. Ví d

công trình đã ch n x lý n n b ng chân khay ch ng th m: đ p Ng i S n (

ng

Mô), đ p Phú Ninh (Qu ng Nam), đ p Gò Mi u (Thái Nguyên),... (Tuy nhiên
công trình đ p Ng i S n và đ p Phú Ninh do bi n pháp thi công không đ m b o yêu
c u nên ch t l

ng x lý n n ch a t t).

i u ki n áp d ng: Gi i pháp chân khay ch ng th m dùng r t t t đ i v i n n
b i tích có chi u sâu H < 10m, cá bi t có nh ng n i chi u dày l p b i tích t i 14m,
nh ng m c n
1.4.2. T

c ng m

th p v n có th dùng chân khay (Gò Mi u) [2], [6].

ng ch ng th m b ng c thép

Khi s d ng c thép c n có c u t o m c b ng bê tông c t thép ho c đ t sét
đ ch ng th m. Ví d công trình đã x lý th m cho n n b ng c thép: đ p D u
Ti ng (m c b ng đ t sét), đ p
t

áy (m c b ng bê tông c t thép)… Gi i pháp

ng ch ng th m b ng c thép dùng trong tr

ng h p c n ch ng th m cho đ p đ t

trong ph m vi l p b i tích, đ ng th i trong l p đó không có đá l n, đá t ng, chi u
dày l p b i tích T<12m (chi u dài c thép có th đ t đ

c) và có lu n ch ng kinh

t , thì đ n gi n nh t là dùng c thép đóng tr c ti p vào trong chân khay, thay vì
ph i đào h t cu i s i r i l p l i [2], [6].
1.4.3. T

ng ch ng th m bentonit

Trong nh ng n m (1974÷1976) nguyên lý đào hào trong dung d ch bentonit đ
làm t

ng ch ng th m đã đ

c Vi n kh o sát thi t k Th y l i (nay là HEC) đ a

vào s d ng trong n n đ p Núi C c (Thái Nguyên) và K G (Hà T nh). Tuy công
ngh còn thô s , chi u sâu ch t (6÷8)m nh ng đã th y đ

c kh n ng có th

nghiên c u phát tri n trong xây d ng th y l i, đ c bi t dùng ch ng th m cho n n,
thân đê và đ p.
n 1999 t

ng ch ng th m b ng bentonit đ

c s d ng cho đ p D u Ti ng

(Tây Ninh) sâu 33m đ t yêu c u k thu t cao. Sau đó là Am Chúa, Ia-Kao, Easup
th

ng, ...
n nay, nhi u n

trong ngành Th y l i.

c trên th gi i c ng đã áp d ng r ng rãi công ngh này


9

K tc ut

ng ch ng th m bao g m xi m ng+bentonit+ph gia và n

dày tùy thu c yêu c u thi t k , chi u sâu tùy thu c đ i t
chi u cao c t n

c tr

c đ p.

Vi t Nam, t

c, chi u

ng c n x lý th m và

ng ch ng th m sâu nh t t i 39m

đ p D u Ti ng.
Thi công t

ng ch ng th m này b ng cách đào m t hào th ng đ ng trong thân

đ p, vách hào đ

c đ m b o n đ nh nh dung d ch xi m ng+bentonit+ph gia. Sau

khi đào xong , dung d ch đông k t và tr thành t
Ch c n ng quan tr ng nh t c a t

ng ch ng th m m m.

ng là ch ng th m cho các đ i t

ng nh

n n đ p hay thân đ p, kh n ng ch ng th m ph thu c vào:
- V t li u làm t

ng bao g m h n h p xi m ng + bentonit + ph gia và n

- Các màng ng n m i hình thành trong qua trình thi công t

c.

ng. Các màng

vách hào t o b i v t li u xi m ng đ m đ c h n vì s tách r i c a bentonit

ng n

vào trong n n, các h t xi m ng l n h n nên b gi l i

sát vách hào.

- Các h t bentonit có đ l u đ ng và đ m n l n thâm nh p vào k r ng c a
đ t n n làm cho kh n ng ch ng th m c a đ t t ng cao.
ng hào bentonit thích h p v i m i lo i n n b i tích v đ sâu, thành ph n

-T
h t, m c n

c ng m... T t nh t là áp d ng cho n n đ p là n n cát, hay cát cu i s i,

không nên áp d ng v i n n đá n t n . Ph

ng pháp này còn có nh

c đi m là giá

thành cao [2].
1.4.4. T

ng ch ng th m c ng

N i dung gi i pháp này t

ng t nh t

ng ch ng th m m m, ch khác là sau

khi đào hào, bù l i ph n đào b ng bê tông c t thép ho c v a. Gi i pháp này có u
đi m ch ng th m t t, đã đ

c áp d ng t i công trình Tràng Vinh t nh Qu ng Ninh

và nhi u công trình trên th gi i. Nh

c đi m là giá thành cao và c ng không th

x lý th m cho n n đá n t n [2], [9].
1.4.5. T

ng ch ng th m bê tông - bentonit d o

N m 2000, b NN & PTNT đã ký duy t cho công ty xây d ng và phát tri n h
t ng thu c t ng công ty xây d ng và phát tri n nông thôn th nghi m làm t
ch ng th m s d ng bi n pháp đào hào trong dung d ch bentonit. Ph

ng

ng pháp này


10

đ

c áp d ng cho đ p chính h ch a n

c M T và h ch a n

c

ng H (Ngh

An) đem l i hi u qu ch ng th m.
Ch c n ng quan tr ng nh t c a t

ng là ch ng th m cho các đ i t

ng nh

n n đ p hay thân đ p.
i v i n n đ p, t t nh t là áp d ng cho n n đ p là n n cát, hay cát cu i s i có
đ th m n

c cao. Nh

c đi m là giá thành cao và c ng không th x lý th m cho

n n đá n t n [2], [9].
1.4.6. T

ng hào ch ng th m b ng khoan c c

Ti n hành khoan vào n n đ p b ng các h khoan. Gi s các h khoan đ
đánh s th t t 1 đ n n, thì các s l (ho c ch n) s đ

c khoan tr

c

c (đ t 1) và

bù l i b ng v t li u ch ng th m, sau đó (đ t 2) m i ti n hành khoan bù v t li u cho
các h ch n (ho c l ). Kho ng cách gi a các tâm h đ

c ch n nh h n đ

ng kính

h khoan đ đ m b o h khoan đ t 2 ph i n sâu vào c c h đ t 1 m t kho ng cách
nh t đ nh.
Gi i pháp này đ
pháp t

c áp d ng thi công t th p niên 50 c a th k tr

ng hào ch a ra đ i, có th x lý th m n n đá n t n . Nh

c, khi gi i

c đi m c a gi i

pháp này là t n kém, không kinh t , thi công ch m [2], [9].
1.4.7. Khoan ph t
S d ng máy khoan vào n n đ p, sau đó ph t vào n n đ p dung d ch xi
m ng+sét (đ i v i n n đ t) ho c xi m ng (đ i v i n n đá).
Gi i pháp này đã ra đ i khá lâu, đem l i hi u qu ch ng th m t t nên đ
d ng r ng rãi trên th gi i nói chung và
ph t, nhi u công trình r t ph c t p đã đ

cs

Vi t Nam nói riêng. V i gi i pháp khoan
c x lý thành công, tiêu bi u nh :

- Khoan ph t xi m ng x lý ch ng th m cho đê quai n n và thân đ p Bái
Th

ng (Thanh Hóa), k t qu đã h n ch đ

c m c đ th m c a đ p.

- X lý ch ng th m cho đ p h Su i Hành, đ p tràn Nam Th ch Hãn cho k t
qu kh quan.
- X lý ch ng th m cho nhà máy th y đi n Na Hang (Cao B ng)

11

- X lý ch ng th m cho đê và đ p nh đê Vân C c (Hà Tây), đ p
(Hà Tây), cho n n c ng h ch a n
Chè (Qu ng Ninh), h ch a n

c Pa Khoang ( i n Biên), h ch a n

c Núi M t (Bình

ng Mô
c Khe

nh)...

- X lý ch ng th m trong t ng cu i s i cho đê quai Th ch Nham (Qu ng
Ngãi), đ p Tròn V c (Qu ng Bình)
Các công ngh khoan ph t ch ng th m cho công trình thu l i, xem hình 1.1

Hình 1.1: Nguyên lý m t s công ngh khoan ph t
ch ng th m cho công trình thu l i
1.4.7.1. Khoan ph t truy n th ng
Khoan ph t truy n th ng (khoan ph t có nút b t) đ
hình 1.2. M c tiêu c a ph

c th c hi n theo s đ

ng pháp là s d ng áp l c ph t đ ép v a xi m ng (ho c

xi m ng-sét) l p đ y các l r ng trong các k r ng c a n n đá n t n . G n đây, đã
có nh ng c i ti n đ ph t v a cho công trình đ t (đ p đ t, thân đê, ... ).
Ph

ng pháp này s d ng khá ph bi n trong khoan ph t n n đá n t n , quy

trình thi công và ki m tra đã khá hoàn ch nh. Tuy nhiên, v i đ t cát m n ho c đ t
bùn y u, m c n
s đi theo h

c ng m cao ho c n

ng nào.

c có áp thì không ki m soát đ

c dòng v a


12

Hình 1.2: S đ khoan ph t có nút b t
1.4.7.2. Khoan ph t ki u ép đ t
Khoan ph t ki u ép đ t là bi n pháp s d ng v a ph t có áp l c, ép v a chi m
ch c a đ t.
1.4.7.3. Khoan ph t th m th u
Khoan ph t th m th u là bi n pháp ép v a (th

ng là hoá ch t ho c xi m ng

c c m n) v i áp l c nh đ v a t đi vào các l r ng. Do v t li u s d ng có giá
thành cao nên ph

ng pháp này ít áp d ng.

1.4.7.4. Khoan ph t cao áp (Jet – grouting)
Công ngh tr n xi m ng v i đ t t i ch - d

i sâu t o ra c c xi m ng đ t đ

c

g i là công ngh tr n sâu (Deep Mixing-DM).
Hi n nay ph bi n hai công ngh thi công c c xi m ng đ t là: Công ngh tr n
khô (Dry Mixing) và Công ngh tr n

t (Wet Mixing).


13

Công ngh tr n khô (Dry Mixing): Công ngh này s d ng c n khoan có g n
các cánh c t đ t, chúng c t đ t sau đó tr n đ t v i v a xi m ng b m theo tr c
khoan.
Công ngh tr n

t (hay còn g i là Jet-grouting): Ph

nguyên lý c t nham th ch b ng dòng n

ng pháp này d a vào

c áp l c. Khi thi công, tr

c h t dùng máy

khoan đ đ a ng b m có vòi phun b ng h p kim vào t i đ sâu ph i gia c
(n

c+xi m ng) v i áp l c kho ng 20MPa t vòi b m phun x phá v t ng đ t. V i

l c xung kích c a dòng phun và l c li tâm, tr ng l c... s tr n l n dung d ch v a, r i
s đ

c s p x p l i theo m t t l có qui lu t gi a đ t và v a theo kh i l

ng h t.

Sau khi v a c ng l i s thành c t xi m ng đ t.
1.5. K T LU N CH

NG

N n móng c a công trình có ý ngh a quan tr ng đ i v i công trình.

i u ki n

n đ nh công trình thu l i c n ph i ki m tra tho mãn 2 v n đ l n: n đ nh v ch u
l c và n đ nh v th m.

Vi c x lý th m cho n n hi n nay ng
v a xi m ng đang là ph
cao c t n

i ta s d ng ph

ng pháp khoan ph t

ng pháp ph thông cho công trình đ t trên n n đá, chi u

c tính toán cao. Ch

ng 2 s gi i thi u v ph

ng pháp khoan ph t v a

xi m ng đ t ng kh n ng ch u l c c a n n và n đ nh v th m.


14

CH
C
2.1. PH

S

NG 2

LÝ THUY T VÀ PH

NG PHÁP TÍNH TOÁN

NG PHÁP KHOAN PH T V A XI M NG

2.1.1. B n ch t c a ph

ng pháp

Công tác ph t v a xi m ng t tr
hi n theo ph

c đ n nay

ng đ

Vi t nam th

ng pháp ph t v a thu n áp truy n th ng. B n ch t c a ph

c th c
ng pháp

khoan ph t v a xi m ng là dùng áp l c đ đ a v a xi m ng l p đ y vào các khe n t
c a đá n n, hang h c

d

i n n c a công trình, v t r n v c a bê tông, khe ti p

giáp c a các công trình ho c gi a công trình và n n thông qua các h khoan. Xi
i v i đê - đ p

m ng cùng v i k t c u các th r n tr thành bê tông v ng ch c.
đây có th coi là tác d ng hai m t, v a x lý ch n n

c rò r và v a gia c nâng cao

n đ nh c a n n và thân công trình.
Ph

ng pháp ph t v a xi m ng thu n áp truy n th ng đ

cách b m v a xi m ng vào các l khoan có đ
130mm b ng máy b m v a d
t trên xu ng. Nút ph t đ
đ

c ti n hành b ng

ng kính kho ng t 50mm đ n

i m t áp l c nào đó. Các đo n ph t đ

c đ t trên đo n ph t. V a xi m ng đ

c phân đo n

c đ a thông qua

ng ng d n v a đ n đ u trên c a đo n ph t đ đi vào các t ng đ t đá, các v t

n t r n, các khe ti p giáp ...vv. L
tr l i thùng tr n v a. áp l c ph t th

ng v a h i đ

c đ t ngay sau máy b m v a và

ng nh h n 3MPa.

2.1.2. Mô hình, v t li u và thi t b khoan ph t v a xi m ng
2.1.2.1 Mô hình khoan ph t: (Xem hình 2.1).
2.1.2.2 V t li u.
1. Xi m ng
ph t ph i s d ng xi m ng Poocl ng mác PC30, PC40. Khi có đ lu n
ch ng kinh t k thu t thích h p cho phép s d ng các lo i xi m ng đ c bi t nh xi
m ng b n suyn-phát, lo i xi m ng trám h khoan, lo i hoá d o …
Ch cho phép s d ng lo i xi m ng pooc l ng x , xi m ng puzôlan, xi m ng n
th tích, xi m ng alumin … khi đã thí nghi m trong phòng đ xác đ nh th i gian
ninh k t c a xi m ng trong các đi u ki n c th c a công trình.


15

Xi m ng có hi n t

ng tách n

c t v a có t l N/X=1 trong đi u ki n nhi t

đ 10oC có th i gian b t đ u ninh k t lâu h n 48 gi , không đ

c s d ng đ ph t

xi m ng.
Khi trong đá có n

c ng m có tính xâm th c thì ph i ch n lo i xi m ng đ làm

v a ph t theo tiêu chu n hi n hành v s d ng xi m ng.
Khi ch t o v a ph t không cho phép tr n các lo i xi m ng khác nhau và các
mác xi m ng khác nhau.
Vi c v n chuy n, l u kho, b o qu n và nghi m thu xi m ng s d ng làm v a
ph t ph i tuân theo các quy đ nh k thu t hi n hành có liên quan c a Nhà n
2. N

c.

c
N

c đ tr n v a xi m ng ph t ph i tho mãn các yêu c u k thu t c a tiêu

chu n hi n hành.
Nhi t đ c a n

c khi tr n v a đ ph t không đ

c cao h n 450C.

3. Các lo i v a ph t và ch t o v a ph t
Thành ph n v a xi m ng đ

c bi u th b ng t l N/X, khi ph t ph i s d ng

thang bi u v các thành ph n v a theo yêu c u c a thi t k .
Cân đong v t li u đ tr n v a ph t đ

c th c hi n v i đ chính xác 3% đ i

c và xi m ng và 5% đ i v i các v t li u pha tr n thêm.

v in

Ph i nhào tr n xi m ng, n
t i khi đ t đ

c, các v t li u pha tr n thêm và các ph gia cho

c m t dung d ch đ ng nh t.

Vi c ki m tra thành ph n v a tr n ph i đ

c th c hi n b ng d ng c đo t

tr ng.
V a ch t o ph i đ

c tr n liên t c khi ph t vào đá.

2.1.2.3Thi t b khoan ph t
1. Máy khoan t o l và các v t t kèm theo c a máy khoan.
2. Thi t b ép n
có đ
3.

c thí nghi m, th

ng là nút đ n c h c ho c nút h i/ thu l c

ng kính h khoan.
ng h đo áp l c, các ng d n n

c, d n v a ch u áp.

4. Các máy b m ph t v a, máy tr n v a


16

5. Các lo i van đ đi u ch nh áp l c ph t.
Ch n thi t b ph t v a d a vào nh ng nguyên t c sau đây:
-

Máy b m ph i b o đ m cung c p 1 áp l c > 1,5 áp l c ph t v a l n nh t mà

thi t k qui đ nh, b o đ m ph t v a liên t c.
-

T t nh t là ch n đ ng c đi n tr

ng h p thi u có th ch n đ ng c

iêden

lo i 6-12 mó l c.
-

ng d n v a ph i ch u ít nh t 1,5 áp l c ph t v a thi t k .
ng d tr và b trí s n đ tránh s ph t

Các thi t b ph t v a ph i có s l

gián đo n v có th x y ra s c .
2.1.3. Quy trình ti n hành khoan ph t v a xi m ng
2.1.3.1 T o t ng ph n áp
ti n hành công tác khoan ph t c n ph i t o t ng ph n áp n m
các t ng đ t đá c n x lý b ng ph

phía trên

ng pháp khoan ph t. T ng ph n áp ph i đ m

b o v tính n đ nh trong quá trình ph t, không b đ y n i. T ng ph n áp có tác
d ng tránh s phun v a t các đ i đ t đá b n t n lên trên m t c ng nh gây ra s
phá v k t c u, đ y n i đ i v i n n đ t đá c n x lý khoan ph t. Thông th
ph n áp trong công tác ph t v a xi m ng tu n hoàn áp l c cao đ

ng t ng

c đ m t l p bê

tông max M200 đ n M250 có chi u dày b ng đ n l n h n 0.6m, chi u r ng bao ph
th

ng r ng h n các hàng ph t n m

biên kho ng 1.0 ÷ 1.5m tu vào đ n t n

c ng nh m c đ lan to v a ph t (chi u dày vùng x lý).
2.1.3.2 Phân đo n ph t
Công tác ph t s đ

c ti n hành theo ph

trên xu ng. Chi u dài đo n ph t đ u tiên đ

ng pháp phân đo n tu n hoàn t

c ch n th

ng là t 2.0m đ n 5.0m tu

thu c vào m c đ n t n c a đ i đ t đá c n x lý. Các đo n ti p theo đ

c khoan

b sung thêm có chi u dày b ng ho c l n h n đo n 1 ho c đo n ph t b sung tr
đó nh ng không nên sâu quá 10.0m (Thông th

Công tác khoan ph t t i các đo n ph t đ
c a đo n trên đ

c đông k t.

c

ng 5.0m).
c th c hi n c n ph i đ i v a ph t


17

Đồng hồ đo áp lực phụt

Máy bơm vữa cao áp

Máy trộn vữa

ống dẫn vữa
Xi măng, phụ gia, nớc
Van điều áp

ống hồi vữa
Tầng phản áp

Hứơng vữa chảy vo tầng đất đá

Chiều sâu phụt

Bộ nút phụt

Vách hố khoan

Hỡnh 2.1: S b trớ khoan ph t v a xi m ng trong h khoan


18

2.1.3.3. Khoan t o l
Ti n hành khoan t o l đ n đ sâu c a đáy đo n c n ti n hành ph t, đ

ng kính

h khoan tu thu c vào các h ng m c x lý c ng nh theo yêu c u k thu t đã đ
đ ra (đ

ng kính h th

c

ng t 50mm ÷ 130mm).

2.1.3.4. Ph t v a xi m ng
Tr

c khi ph t v a cho các đo n ph t v a

trong l ph t nên xúc r a l khoan,

xúc r a k h . B nút ph t ph i đ m b o kín và có kh n ng ch u l c. Ti n hành ép
n

c thí nghi m nhanh v i áp l c b ng 0.8Pmax thi t k đ xác đ nh l u l

n

cs b .
Sau khi ép n

ép n

c thí nghi m nhanh xong thì ti n hành ph t v a xi m ng. K t qu

c thí nghi m nhanh cho ta quy t đ nh s ph t v a xi m ng hay là không (tu

theo m c đ quan tr ng, qui mô công trình s có yêu c u v l u l
n

ng m t

c đ n v c a t ng h ng m c công trình). K t qu thí nghi m ép n

ng th m m t
c nhanh là

c s đ ch n n ng đ v a ph t ban đ u.
1. Áp l c ph t.
Áp l c ph t t i đa c n đ
và không gây nên hi n t

đ

c xác đ nh thích h p, đ m b o k t qu ph t là t t nh t

ng bi n d ng n n.

Khi ph t, áp l c ban đ u th

ng l y kho ng 0.7 áp l c thi t k t i đa, sau đó

c nâng d n lên t ng c p (th

ng 1.0KG/cm2) sau th i gian t i thi u là 5 phút,

cho t i khi đ t t i áp l c thi t k t i đa.
2. V a ph t.
V a ph t là dung d ch xi m ng có th ch ng đ
đ t. Ph gia s đ
N
đ

c tính n mòn c a n

cd

i

c s d ng khi có yêu c u.

c dùng đ t o v a ph t ph i trong, s ch và không l ng c n. Xi m ng ph i

c sàng l c đ lo i b ph n xi m ng b c ng, vón c c. Dung d ch ph t ph i đ

tr n đ u cho đ n khi đ t đ
dung d ch.

c d ng huy n phù. Tr

c

c khi ph t c n đo l i t tr ng


19

Khi ph t, dung d ch v a xi m ng đ
đ u có th đ

c thay đ i t loãng đ n đ c. N ng đ ban

c ch n d a trên k t qu ép n

m ng có th đ

c nhanh. N ng đ dung d ch v a xi

c s d ng theo các t l N/XM là: 5/1; 3/1; 2/1; 1/1 và 0.5/1.

3. i u ki n d ng ph t
Ph t v a cho m t đo n ph t đ

l

c coi là hoàn thành khi d

i áp thi t k , l u

ng v a gi m xu ng <1 l/phút, th i gian kéo dài 60phút. Tuy v y, do đi u ki n

d ng ph t đ

c d a trên c s Tiêu chu n k thu t thi công khoan ph t v a xi

m ng cho công trình thu l i, dùng cho công tác ph t trong n n đá c ng nên đ i v i
các đ i đ t đá khác c n đ

c đi u ch nh cho phù h p v i th c t hi n tr

ng.

4. L p h
i v i các h ph t, sau khi k t thúc đo n ph t cu i cùng, trong h khoan đã
đ

c l p đ y v a ph t v i n ng đ tr

c khi k t thúc đo n ph t cu i.

2.1.3.5 Khoan ki m tra
Công tác ki m tra ch t l

c th c hi n qua các h khoan ki m tra.

ng công tác khoan ph t sau khi đã đ

ki m tra ch t l
đ

ng ph t đ

c t o, các h khoan ki m tra

c ti n hành t i t ng khu v c ph t sau khi đã k t thúc công tác ph t t i khu v c

đó ít nh t 28 ngày.
Công tác ki m tra đ

c th c hi n b ng các ph

ng pháp khoan ép n

ng trong h khoan, l y m u đ t đá đ ki m tra c

nghi m hi n tr

c thí

ng đ và đo siêu

âm n u c n thi t.
2.1.4.

2.1.4.1

u đi m và nh
u đi m c a ph

c đi m c a ph

ng pháp ph t v a xi m ng

ng pháp

u đi m chung c a gi i pháp ph t v a xi m ng là có th x lý gia c và ch ng
th m cho c n n đ t và đá, công ngh thi công phù h p v i tình hình thi t b , trình
đ thi công hi n nay. Có th tùy ý t o ra chi u r ng màn ch ng th m b ng cách gia
t ng s hàng khoan ph t, có th ki m tra hi u qu gi i pháp ngay khi ti n hành
khoan ph t thí nghi m, đ i trà. Giá thành x lý n n theo nh ng công trình đã làm là
ch p nh n đ

c.


20

2.1.4.2 Nh

c đi m c a ph

ng pháp

Qua công tác th c nghi m đã thi công

ph

nhi u công trình nh n th y r ng,

ng pháp ph t v a xi m ng khó có th th c hi n trong các n n đ t, đá y u, m c
c có áp l n thì không ki m soát đ

c dòng v a s đi theo

n

c ng m cao ho c n

h

ng nào, do đó hi u qu ch ng th m và gia c không lâu dài.

các khe n t l n có dòng n
t

c ng m ch y qua m nh thì công vi c x lý khoan ph t

ng đ i khó. V t li u ph t th

r ng d

i v i vi c x lý

ng ph i là xi m ng c c m n đ v a t đi vào các l

i áp l c ph t. Nút ph t khó đ m b o đ

c đ kín, khó ki m soát trong các

đ i đá g c n t n m nh, đ c bi t là trong đ i đá phong hoá m nh đ n v a. Công tác
ph t gi a các đo n ph t b gián đo n lâu, c n ph i có th i gian ch đ i đ v a ph t
c a đo n trên đ

c đông k t. Dung d ch v a

trong đo n ph t v a ch đ n thu n là

ép vào trong t ng đá, không th l u đ ng tu n hoàn đ
l

c, sau m t th i gian ph t,

ng v a đ a vào d n d n gi m b t, dung d ch v a d b l ng đ ng xu ng, th

s b t l p mi ng l r ng trong đo n ph t v a. Áp l c ph t đ
đ ng h áp l c g n

trên mi ng h tr

v n đ t n th t áp l c qua đ

ng

c xác đ nh thông qua

c đo n ph t, do v y, ch a xác đ nh đ

c

ng ng d n v a t đ ng h đ n đo n ph t, d n đ n có

s sai l ch l n khi xác đ nh áp l c ph t v a trong đo n ph t.
2.2. K T QU
N N

NG D NG PH

NG PHÁP PH T V A XI M NG X

LÝ

VI T NAM
Vi t Nam v n th

ng dùng r ng rãi ph

khoan ph t v a xim ng theo ph

ng pháp ph t thu n áp truy n th ng, v i ph

pháp ph t v a tu n hoàn áp l c cao ch a đ
ph t v a xi m ng th
đ nt
ch a đ

ng đ

ng pháp khoan ph t x lý n n b ng

c phát tri n r ng rãi. Các ph

ng

ng pháp

c áp d ng đ i v i các đ i đá n n t phong hóa v a

i n t n , có hi u qu t

ng đ i t t, nh ng đ i v i đá phong hóa m nh thì

c áp d ng k c trên th gi i.

Hi n nay đ i các ph

ng pháp ph t v a xi m ng gia c và ch ng th m n n và

thân công trình hoàn toàn toàn đ

c d a trên c s v k t qu th c hi n

c a các công trình. K t qu cho th y là hi u qu t

th c t

ng đ i t t, nh t là trong công

tác x lý gia c và đ c bi t là t o màng ch ng th m cho n n và thân c a các công