Ứng dụng giải pháp JET GROUTING xử lý đất yếu dưới đáy hố đào, để ổn định tường vây cho nhà cao tầng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

NGUYỄN VIỆT THÁI

ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP JET-GROUTING XỬ LÝ
ĐẤT YẾU DƯỚI ĐÁY HỐ ĐÀO, ĐỂ ỔN ĐỊNH
TƯỜNG VÂY CHO NHÀ CAO TẦNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã số ngành: 60580208

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

NGUYỄN VIỆT THÁI

ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP JET-GROUTING XỬ LÝ
ĐẤT YẾU DƯỚI ĐÁY HỐ ĐÀO, ĐỂ ỔN ĐỊNH
TƯỜNG VÂY CHO NHÀ CAO TẦNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã số ngành: 60580208

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS VÕ PHÁN

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng ….. năm 2016


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS VÕ PHÁN

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM
ngày 27 tháng 08 năm 2016
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
TT
1
2
3
4
5

Họ và tên
TS. Khổng Trọng Toàn
TS. Phan Tá Lệ
PGS.TS . Dương Hồng Thẩm
TS. Nguyễn Hồng Ân
TS. Nguyễn Văn Giang

Chức danh Hội đồng

Chủ tịch
Phản biện 1
Phản biện 2
Ủy viên
Ủy viên, Thư ký

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được
sửa chữa .
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
PHÒNG QLKH – ĐTSĐH
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
TP. HCM, ngày..… tháng….. năm 20..…

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: NGUYỄN VIỆT THÁI

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 24/12/1989

Nơi sinh: Tiền Giang

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD và CN

MSHV:1441870013

I- Tên đề tài:

ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP JET-GROUTING XỬ LÝ ĐẤT YẾU DƯỚI ĐÁY
HỐ ĐÀO, ĐỂ ỔN ĐỊNH TƯỜNG VÂY CHO NHÀ CAO TẦNG.
II- Nhiệm vụ và nội dung:
Mở đầu
Chương 1:Tổng quan về công nghệ Jet-Grouting xử lý nền đất yếu dưới đáy hố đào,
để ổn định tường vây cho nhà cao tầng.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán phương pháp Jet- Grouting .
Chương 3 : Quy trình công nghệ Jet- Grouting.
Chương 4: Ứng dụng mô phỏng tính toán chuyển vị tường vây và đẩy trồi hố đào
cho công trình sử dụng phương pháp Jet- Grouting

.

III- Ngày giao nhiệm vụ: 23/01/2016
IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 23/07/2016
V- Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS VÕ PHÁN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

PGS.TS VÕ PHÁN

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này
đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn

gốc.
Học viên thực hiện Luận văn

Nguyễn Việt Thái


LỜI CÁM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS VÕ PHÁN, người Thầy đã tận tình
hướng dẫn, giúp tôi đưa ra hướng nghiên cứu cụ thể, hỗ trợ tài liệu, kiến thức quý báo
trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, cô, Anh chị nhân viên Phòng Quản Lý
Khoa Học –Đào Tạo Sau Đại Học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi
trong suốt quá trình học tập
Một lần nữa xin gởi đến Quý Thầy Cô và Gia Đình lòng biết ơn sâu sắc.
Chân thành cảm ơn
TP.Hồ Chí Minh , Ngày …Tháng… Năm …
Học viên thực hiện

Nguyễn Việt Thái


Tên đề tài
Ứng dụng giải pháp xử lý đất yếu dưới đáy hố đào để ổn định tường vây cho nhà
cao tầng
TÓM TẮT
Trong những năm gần đây, việc xây dựng công trình cao tầng, có tầng hầm trên nền đất
yếu là một vấn đề cần được quan tâm, kéo theo việc sử dụng các giải pháp khác nhau
để tạo ra hiệu quả tối ưu và kinh tế nhất. Giải pháp phụt vữa áp lực cao là một trong
những giải pháp xử lý nền đất yếu mang lại hiệu quả kinh tế . Giải pháp này đã được sử
dụng rộng rãi trên thế giới và đang được áp dụng tại Việt Nam .

Đề tài nghiên cứu khả năng làm việc của lớp đất yếu sau khi xử lý bằng phụt vữa áp lực
cao và những tính toán hợp lý để có được chất lượng phụt cao nhất.
Đồng thời dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn tính toán, kiểm tra, mô phỏng lớp đất
sau khi khoan phụt.Tính toán đẩy trồi đáy hố đào dựa trên cơ sở lý thuyết của giải tích.
Công trình ở quận 1, TP.HCM với 34 tầng cao và 2 tầng hầm, độ sâu đào lớn nhất
13.35m, giải pháp chắn giữ hố đào là tường vây có chiều dài 0.8m, dài 38.5m.
Kết quả phân tích cho thấy chuyển vị ngang của tường vây lớn nhất nằm ở khu vực gần
đáy hố đào ( ở độ sâu.10.15m), độ lún mặt đất xung quanh hố đào lớn, đẩy trồi đáy hố
đào cũng là vấn đề cần tính toán trước khi thi công thực tế.Dựa trên những nghiên cứu
trên thế giới, tác giả mô tả ứng dụng giải pháp phun vữa cao áp Jet Grouting giảm
chuyển vị ngang hố đào trong điều kiện địa chất yếu TP.HCM. Đất trong khu vực đáy
hố đào được thay thế một phần bằng những cọc Jet Grouting (JGPs) nhằm tăng sức
kháng bị động.Phương pháp phân tích số được lựa chọn sử dụng đánh giá tính hiệu quả
của Jet Grouting, từ đó tìm ra giải pháp mô phỏng dễ dàng và nhanh chóng, giảm bớt
khối lượng tính toán. Việc tính toán để tìm ra hệ số an toàn chống đẩy trồi hố đào cũng
đã cho thấy hiệu quả của việc xử lý Jet Grouting dưới đáy hố đào.Có hai phương pháp
mô phỏng được xét tới :
+Phương pháp RAS(The real allocation simulation)mô phỏng vật liệu riêng biệt theo


tính chất thật của đất nền và JGPs.
+ Phương pháp EMS(Equivalent material simulation) mô phỏng qui đổi vật liệu tương
đương, xem cọc JGPs và đất nền làm việc như một khối duy nhất.
Tùy theo đường kính cọc và khoảng cách giữa các cọc mà chọn phương pháp thích hợp
để việc mô phỏng dễ dàng hơn.


SUMMARY OF THESIS
NAME OF THESIS
Application treatmnent solutions soft soil is stabilizing the bottom of the

excavation diaphrgm wall for high buildings.
ABSTRACT
In recent year, the contruction of high –rise buildings with basement on soft soil is a
matter of necessity, involve the use of different solutions to creat optimal efficiency
and economical. The solutions to creat optimal efficiency and economical. The
solution Jet Grouting is one of the good solutions for soft ground which brings
economic efficiency.This solution has been widely used in the world and is being
applied in Vietnamese.
The subjet reseached capability of soft soil after treatment with Jet Grouting and
reasonably calculated to obtain the highest quality Jet.
Also based on the finite element method caculates, test, simulate soil after drilling
Jet.Caculate the bottom of the pit bands based on the theory of calculus.
Building in District 1, Ho Chi Minh City with 34 floors and 2 basements, the largest
excavation depth 13.35m, the solution is retaining to keep the excavation diaphragm
wall thickness of 0.8m, 38.5m long.
Results of the analysis showed that the horizontal displacement of the largest
diaphragm wall is near the bottom of the excavation ( at a depth of -10.15m),
surface settlement around the excavation is large (about 5m from the diaphragm),
pushing rise the excavation are also issues to be caculates before the actual
contructions .Based on the review of the world, the author describes the application
of Jet Grouting solution which reduced horizotal displacement the excavation of
weak geological conditions in HCM. Soil in the bottom of the excavation area is
partially

replaced

by

Jet

Grouting

piles

(JGPs)

to

increase

passive

resistance.Methods of analysis have chosen to use to assess the effectiveness of Jet
Grouting, thus generating simulation solution easily and quickly, which reduce the
amount of calculation.The calculation finds out the factors of safety push-ups


excavation which have shown the effectiveness of the treatmnet of Jet Grouting the
bottom of the excavation.There are two simulation methods are considered to :
+RAS method (The real allocation simulation) simulation separate materials on the
characteristics of the real soil and JGPs.
+ EMS method (Equivalent material simulation ) as JGPs piles and soil untreated
work as a single block material.
Depending on the diameter and the distance between of the piles that was selecting
the appropriate method for the simulation easily.


i

MỤC LỤC

1. Đặt vấn đề ............................................................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................ 2
3. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 2
4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài ...................................................... 2
5. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................. 3
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ JET-GROUTNG ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐẤT
YẾU DƯỚI ĐÁY HỐ ĐÀO ....................................................................................... 4
1.2.

Tổng quan về chuyển vị tường vây ............................................................... 4

1.3.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị tường vây hố đào ............................... 4

1.4.

Tổng quan về công nghệ Jet -Grouting ......................................................... 7

1.5. Lịch sử phát triển của phương pháp Jet-Grouting và ứng dụng.................. 10
1.5.2. Lịch sử phát triển của phương pháp Jet-Grouting ................................ 10
1.5.3. Các ứng dụng của Jet Grouting ............................................................ 15
1.6.

Phân loại hệ thống Jet-Grouting.................................................................. 16

1.7. Đánh giá chung về công nghệ Jet Grouting ................................................ 20
1.7.2. Ưu điểm ................................................................................................ 20
1.7.3. Hạn chế ................................................................................................. 21
1.8.

NHẬN XÉT ................................................................................................ 23

CHƯƠNG 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN PHƯƠNG PHÁP PHỤT VỮA ÁP
LỰC CAO 24
2.2.

Một số đặt tính chung về phương pháp phụt vữa áp lực cao ...................... 24

2.3. Ảnh hưởng các thông số đầu vào cảu thiết bị Jet Grouting ........................ 24
2.3.2. Ảnh hưởng của áp lực phụt[1] ............................................................. 24
2.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ dòng phụt, lưu lượng phụt[1]........................... 25
2.3.3.1. Tốc độ dòng phụt .............................................................................. 25
2.3.3.2. Lưu lượng dòng phụt ........................................................................ 25
2.3.4. Ảnh hưởng của khí nén[1].................................................................... 27
2.3.5. Ảnh hưởng của khí nén phủ kín ........................................................... 27


ii

2.3.5.2. Tốc độ và khối lượng của khí nén..................................................... 28
2.3.6. Tốc độ nâng hạ cần ............................................................................... 28
2.3.7. Tốc độ xoay cần ................................................................................... 29
2.3.8. số lần lập............................................................................................... 29
2.3.9. Kích thước và số lượng vòi phun ......................................................... 29
2.3.10. Tỉ lệ nước : xi măng (w:c) .................................................................... 30
2.3.11. Ảnh hưởng khác ................................................................................... 30
2.4. Dự đoán chất lượng sản phẩm soilcrete ...................................................... 31
2.4.2. Đường kính cọc, khoảng cách xói ........................................................ 31
2.4.2.1. Đường kính cọc:................................................................................ 31

2.4.2.2. Khoảng cách xói ............................................................................... 32
2.4.3. Sức chống cắt của đất nền sau khi được xử lý: .................................... 33
2.5. Lý thyết mô phỏng đất nền sau khi phụt vữa Jet Grouting trong phần tử hữu
hạn 34
2.5.2. Phương pháp mô phỏng: ...................................................................... 34
2.5.3. Mô hình sử dụng mô phỏng trong phần tử hữu hạn ............................. 34
2.5.4. Phần tử tiếp xúc .................................................................................... 34
2.5.5. Mô hình Morh- Coulmb cho tính toán PTHH sử dụng Plaxis ............. 35
2.5.6. Mô hình Hradening Soil cho tính toán PTHH sử dụng Plaxis ............. 35
2.5.7. Thông số đầu vào đất nền ..................................................................... 37
2.5.7.1. Thông số mô đun E và hệ số poison v .............................................. 37
2.5.7.2. Hệ số thấm k ..................................................................................... 39
2.5.8. Thông số cọc Jet Grouting ................................................................... 40
2.5.9. Thiết kế cọc Jet Grouting theo phương pháp hỗn hợp vật liệu tương
đương 42
2.5.9.1. Thông số của đất được xử lý ............................................................. 42
2.5.9.2. Xác định thông số nền tương đương ................................................. 42
2.6. Lý thuyết về ổn định chống trồi (bùng) của hố đào [29] ............................ 45
2.6.2. Kiểm tra ổn định chống trồi hố đào theo phương pháp Terzaghi-Peck46
2.6.3. Phương pháp tính chống trồi đáy khi đồng thời xét cả c và  ............. 48
2.6.4. Tính ổn định chống trồi đáy bằng bơm phụt ........................................ 49
2.7.

NHẬN XÉT ................................................................................................ 51

CHƯƠNG 3:QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ JET GROUTING ................................. 52
3.2. Phân loại thiết bị Jet Grouting..................................................................... 52
3.2.3. Phần di động ......................................................................................... 53

iii

3.2.3.1. Công nghệ và cấu tạo thanh cần Jet Grouting: ................................. 53
3.2.3.2. Vòi phun............................................................................................ 54
3.2.3.3. Đầu phun ........................................................................................... 54
3.2.3.4. Cấu tạo các ống dẫn trong thanh cần Jet Grouting ........................... 55
3.2.3.5. Cấu tạo giàn tự hành khoan phụt ...................................................... 56
3.2.4. Phần cố định ......................................................................................... 57
3.2.4.1. Máy bơm cao áp ................................................................................ 57
3.2.4.2. Hệ thống trộn vữa ............................................................................. 58
3.3. Các thông số JET GROUTING .................................................................. 58
3.3.2. Các thông số vận hành thiết bị ............................................................. 59
3.3.3. Các thông số của sản phẩm soilcrete .................................................... 59
3.4.

So sánh giữa các dạng Jet Grouting ............................................................ 60

3.5. Phát thảo quy trình công nghệ Jet Grouting ................................................ 62
3.5.2. Phạm vi áp dụng ................................................................................... 62
3.5.3. các thuật ngữ và định nghĩa.................................................................. 63
3.5.4. Các quy định chung .............................................................................. 64
3.5.4.1. Quy trình thiết kế và thi công gia cố nền bằng cọc đất xi măng ....... 64
3.5.4.2. Thông tin cần xác định trước khi thiết kế và thi công Jet Grouting . 64
3.5.5. Khảo sát địa chất .................................................................................. 65
3.5.6. Vật liệu sử dụng ................................................................................... 65
3.5.7. Các xem xét trong thiết kế.................................................................... 66
3.5.8. Thi công Jet Grouting ........................................................................... 66
3.5.9. Giám sát, kiểm tra, nghiệm thu ............................................................ 68
3.5.9.1. Giám sát trong quá trình thi công Jet Grouting ................................ 68
3.5.9.2. Kiểm tra chất lượng soilcrete ............................................................ 68

3.5.9.3. Nghiệm thu sản phẩm Jet Grouting .................................................. 69
3.6.

NHẬN XÉT ................................................................................................ 74

CHƯƠNG 4:ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CHUYỂN VỊ TƯỜNG VÂY VÀ ĐẦY TRỒI
ĐÁY HỐ ĐÀO CHO CÔNG TRÌNH ...................................................................... 75
4.2. Tổng quan về công trình ............................................................................. 75
4.2.2. Giới thiệu chung ................................................................................... 75
4.2.3. Địa chất công trình ............................................................................... 76
4.3. Phân tích quá trình thi công hố đào............................................................. 78
4.3.2. Phân tích quá trình thi công hố đào bằng PTHH(Plaxis) ..................... 78
4.3.2.1. Các thông số đầu vào ........................................................................ 78


iv

4.3.2.2. Mô hình làm việc của đất trong plaxis .............................................. 79
4.3.3. Phân tích quá trình thi công hố đào có quan trắc thực tế ..................... 85
4.3.4. So sánh chuyển vị trường vây trong quá trình thi công hố đào bằng
phần tử hữu hạn và quan trắc ............................................................................. 89
4.4.

Nhận xét ...................................................................................................... 90

4.5. Phân tích ứng dụng Jet Grouting để giảm chuyển vị ngang của hố đào ..... 91
4.5.2. Thông số của cọc Jet Grouting khi thi công ......................................... 91
4.6. Mô phỏng công trình trong phần tử hữu hạn .............................................. 92
4.6.2. Phương pháp mô phỏng ....................................................................... 92
4.6.2.2. Mô phỏng cọc JPGs làm việc như phương pháp vật liệu tương đương

(PP EMS : Equivalent material simulution ) .................................................. 95
4.6.2.3. Kết quả chuyển vị tường vây sau khi gia cố bằng phương pháp phụt
vữa áp lực cao theo phương pháp vật liệu riêng biệt...................................... 98
4.6.2.4. Kết quả chuyển vị tường vây sau khi gia cố bằng phương pháp phụt
vữa áp lực cao theo phương pháp vật liệu tương đương ................................ 99
4.6.2.5. Kết quả chuyển vị tường vây sau khi gia cố bằng phương pháp phụt
vữa áp lực cao với tỷ lệ 5%(Ir=5%) ............................................................. 101
4.6.2.6. Kết quả chuyển vị tường vây sau khi gia cố bằng phương pháp phụt
vữa áp lực cao với tỷ lệ 10%(Ir=10%) ......................................................... 102
4.6.2.7. Kết quả chuyển vị tường vây sau khi gia cố bằng phương pháp phụt
vữa áp lực cao với tỷ lệ 15%(Ir=15%) ......................................................... 103
4.6.2.8. Kết quả chuyển vị tường vây sau khi gia cố bằng phương pháp phụt
vữa áp lực cao với tỷ lệ 20%(Ir=20%) ......................................................... 104
4.6.3. Kết quả độ lún xung quanh hố đào ..................................................... 105
4.6.4. Kiểm tra ổn định chống trồi đáy hố đào ............................................. 107
4.6.5. Tính ổn định chống đẩy trồi đáy hố đào khi đồng thời xét cả c và φ. 107
4.6.5.2. Tính ổn định chống đẩy trồi đáy hố đào bằng phương pháp bơm phụt
......................................................................................................... 109
4.7.

Nhận xét .................................................................................................... 110

Kết luận ............................................................................................................... 112
Kiến nghị ............................................................................................................. 113
HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ............................................................... 114
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 115


MỘT SỐ KÍ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN

𝑝𝑂

(m)

áp suất tại đầu phụt tính theo chiều cao cột nước có áp

𝑉0

(m/s)

tốc độ ban đầu từ đầu phụt

g

(m/𝑠 2 )

gia tốc trọng trường

m

(N/A)

hệ số ảnh hưởng bởi chất lượng vòi phụt

n

(N/A)

số lượng vòi phun trên vòi phun

d

(mm)

đường kính vòi phun

𝐿𝑚

(m)

bán kính cọc

𝐷𝑚𝑒𝑎𝑛

(m)

đường kính trung bình của cột xi măng bơm bằng Jet grouting

𝑙𝑗

(m)

khoảng cách xói của tia

𝑃𝑖

( kN)

𝑃𝑆

( Kn/m)

𝑞𝑢
𝑑1 , 𝑑2

(kN/𝑚2 )
(m)

áp lực trong vòi phun
áp lực thủy tĩnh tác dụng lên đầu ra của vòi phun
cường độ nén nở hông
khoảng cách giữa hai tim cọc theo hai phương

𝑃𝑔

(N/A)

thông số của đất được cải thiện

𝑃𝑐

(N/A)

thông số của đất không cải thiện

𝑃𝑒𝑔

(N/A)

thông số đất tương đương cho khối đất hỗn hợp như là : 𝐸𝑢𝑖 ,

c,v,…
𝐼𝑟

(N/A)

tỉ lệ bề mặt đất được cải tạo

𝑇𝑡

(N/A)

độ bền cắt của đất được xử lý

𝑇𝑠

(N/A)

độ bền cắt của đất không được xử lý

γ

(kN/𝑚3 ) dung trọng ướt của đất

𝛾1

(kN/𝑚3 ) các lớp đất ở phía ngoài hố kể từ mặt đất đến chân tường

B

m

bề rộng hố móng

c

(kN/𝑚2 )

lực dính của đất

H

m

độ sâu đào hố móng

D

m

độ chôn sâu của thân tường (tính từ mặt đáy hố đào tới chân

tường)
Q

( Kn/m)

tải trọng trên mặt đất

𝑁𝑐 , 𝑁𝑞

(N/A)

hệ số tính toán khả năng chịu lực giới hạn của đất

𝑀𝑅𝐿

( Kn/m)

Moment chống trồi

𝐾𝑎

(N/A)

hệ số áp lực đất chủ động


ℎ0′

m

độ sâu cách mặt đất của hàng chống cuối cùng

𝛼1

rad

góc kẹp ngang giữa hàng chống dưới cùng với mặt đào của hố

𝛼1

rad

góc tâm tròn của mặt trượt lấy điểm chống của hàng chống dưới

cùng làm tâm
𝑀𝑆𝐿

( Kn/m)

𝑄𝐽𝐺

( kN)

Moment gây trồi
tổng lực neo giữ của cọc ở lớp bơm phụt


Danh mục các bảng
Bảng 2.7 :
Tổng hợp các thống số vận hành của hệ thống phun đơn .................30
Bảng 2.2 :
Mối quan hệ giữa đường kính cọc với các hệ thống thi công khác
nhau với các loại đất khác nhau..........................................................................33
Bảng 2.3 :
Tổng hợp các nét chính của hai mô hình MC và HS [8] ...................36

NSPT [8] ........................38

Bảng 2.7 :

Tương quan giữa mô đun biến dạng E theo

Bảng 2.8 :
Bảng 2.6 :
Bảng 2.7 :
Bảng 2.8 :

Giá trị hệ số s theo Das.BM.[15] .................................................... 39
Hệ số thấm k cuả một số loại đất theo theo Das.BM.[15] .................39
Hệ số thấm điển hình của đất[16] ......................................................40
Đặc điểm cọc Jet Grouting ở TP.HCM [8]........................................41



E

q

Bảng 2.9 :
Một số mối quan hệ giữa giá trị u và u [8] ...................................41
Bảng 3.7 :
Ưu nhược điểm của hệ thống Jet Grouting (Bruke 2004) .................60
Bảng 3.2 :
Quy định số lượng thí nghiệm tiến hành (TCCS 5:2010) .................69
Bảng 3.3 :
các hoạt động chủ yếu trong thi công Jet Grouting ...........................70
Bảng 3.4 :
số vận hành theo hãng YBM(YBM Co.) ...........................................72

Bảng 3.5 :
Bảng tổng hợp các thông số Jet Grouting trong điều kiện địa chất thử
nghiệm khu vực TP.HCM.(Trần Nguyễn Hoàng Hùng 2016) ...........................73
Bảng 4.1 :
Mô tả địa chất công trình ...................................................................77
Bảng 4.2 :
Trình tự thi công ................................................................................78
Bảng 4.3 :
thông số tường vây ............................................................................79
Bảng 4.4 :
Các thông số đặc trưng của thanh chống ...........................................79
Bảng 4.5 :
Các thông số của đất trong mô hình Morhr- Coulomb......................81
Bảng 4.6 :
Các thông số của đất trong mô hình Hardening Soil .........................82
Bảng 4.7 :
Chi tiết mô phỏng từng giai đoạn tính toán trong plaxis ...................83
Bảng 4.8 :
Chuyển vị tường vây tại mốc quan trắc INO1...................................87
Bảng 4.9 :
Chuyển vị tường vây tại mốc quan trắc INO2...................................88
Bảng 4.10 : Tỷ lệ trộn vữa bơm gia cố thân cọc ...................................................91
Bảng 4.11 : Áp lực bơm vữa dự tính.....................................................................91
Bảng 4.12 : Thiết bị chủ yếu dự kiến cho phương pháp gia cố nền xung quanh
chân cọc ..............................................................................................................91
Bảng 4.13 : Quy đổi chiều dài cọc ........................................................................94
Bảng 4.14 : Quy đổi vật liệu tương đương............................................................96
Bảng 4.15 : Kiểm tra ổn định đáy hố đào theo Terzaghi. ...................................108
Bảng 4.16 : kiểm tra ổn định đáy hố đào bằng bơm phụt. ..................................109

Danh mục các biểu đồ, đồ thị, sơ đồ, hình ảnh
Hình 1.1 : Ảnh hưởng độ cứng của tường đến chuyển vị của tường ..........................5
Hình 1.2 : Ảnh hưởng của chiều dài tường trên chuyển vị ngang...............................6
Hình 1.3 : Các loại phương pháp phụt vữa trong đất cơ bản (Nguyễn Quốc
Dũng,2010a) ................................................................................................................8
Hình 1.4 : Các dạng Jet-Grouting cơ bản ..................................................................10
Hình 1.5 : Bịt khe hở giữa các ống bằng Jet Grouting(Essler & Yoshida 2004) ......12
Hình 1.6 : Công nghệ S .............................................................................................17
Hình 1.7 : Công nghệ D.............................................................................................17
Hình 1.8 : Công nghệ T .............................................................................................18
Hình 1.9 : Cột xi măng sau khi phụt vữa ...................................................................18
Hình 1.10 : Phương pháp phụt vữa truyền thống và phương pháp phụt vữa áp lực
cao
19
Hình 1.11 : Quy trình thi công xử lý nền bằng công nghệ Jet Grouting ..................22
Hình 1.12 : Xử lý đất yếu dưới đáy hố đào bằng cọc Jet Grouting .........................23
Hình 2.6 : Sự ảnh hưởng của áp lực và dòng phụt [1] ..............................................26
Hình 2.7 : Ảnh hưởng của khoảng cách làm xói mòn của vòi phụt và tốc độ áp lực
động trong không khí, nước và trong nước với không khí phủ kín[1] ......................27
Hình 2.8 : Quan hệ giữa tốc độ rút cần và loại đất [3] ..............................................28
Hình 2.9 : Tốc độ xoay và chu kỳ lặp lại ảnh hưởng của đường kính cọc[3] ...........29
Hình 2.10 : Một dòng chảy rối .................................................................................31
Hình 2.11 : Mô hình tia áp lực trong đất của Chu, E.H (2005)[9]. ..........................33
Hình 2.12 : Mối quan hệ giữa qu – Ir – m [27] ........................................................43


Hình 2.13 : Cọc Jet Grouting làm việc bằng phương pháp vật liệu riêng biệt( PP
RAS : The real allocation simulation) .......................................................................44
Hình 2.14 : Cọc Jet Grouting làm việc bằng phương pháp vật liệu tương đương ( PP

EMS : Equivalent material simulation). ....................................................................45
Hình 2.15 : Phương pháp Terzaghi cải tiến tính chống trồi đáy hố ........................47
Hình 2.16 : Sơ đồ tính toán chống trồi khi đồng thời xét cả c và  (2.19) ..............48
Hình 2.17 : Khi gia cố chỉ có bơm phụt ...................................................................50
Hình 2.18 : Khi gia cố chỉ có bơm phụt + cọc .........................................................50
Hình 3.6 : Sơ đồ bố trí thiết bị phun đôi (YBM Co.) ................................................52
Hình 3.7 : Cấu tạo đầu phun Jet Grouting (a) Phun đơn, (b) Phun đôi, (c) Phun ba
(Kauchinger 2006). ...................................................................................................55
Hình 3.8 : Bơm áp lực cao .........................................................................................57
Hình 3.9 : Máy trộn ...................................................................................................58
Hình 3.10 : Sơ đồ tổng thể hệ thống Jet Grouting phun đơn lắp ghép.....................62
Hình 3.11 : Sơ đồ dây chuyền thiết bị khoan phụt cao áp .......................................68
Hình 4.6 : Mặt bằng hệ thống lưới trục công trình ....................................................75
Hình 4.7 : Mặt cắt địa chất ........................................................................................76
Hình 4.8 : Mô phỏng bài toán....................................................................................80
Hình 4.9 : Các bước tính toán trong plaxis ...............................................................80
Hình 4.10 : các mốc quan trắc công trình trong quá trình thi công phần ngầm. ......85
Hình 4.11 : Quan trắc thực tế chuyển vị ngang của tường vây tại điểm ứng với mốc
quan trắc INO2 ứng với các giai đoạn đào ................................................................86
Hình 4.12 : So sánh chuyển vị ngang của tường vây giữa quan trắc thực tế, mô hinh
Morh-Coulomb, mô hình Hardening Soil khi đào đất 13.35m .................................89


Hình 4.13 : Cọc Jet Grouting làm việc bằng phương pháp vật liệu riêng biệt (PP
RAS : the real allocation simulation) ........................................................................92
Hình 4.14 : Cọc JPGs làm việc bằng vật liệu tương đương ( PP EMS : Equivalent
material simulution) ..................................................................................................93
Hình 4.15 : Quy đổi từ cọc tròn sang cọc chữ nhật .................................................93
Hình 4.16 : Kết quả chuyển vị tường vây ở giai đoạn đào 13.35m(PP RAS) .........98
Hình 4.17 : Kết quá chuyển vị tường vây ở giai đoạn đào 13.35m(PP EMS) .........99

Hình 4.18 : Kết quả chuyển vị tường vây ở giai đoạn đào 13.35m(Ir=5%) ..........101
Hình 4.19 : Kết quả chuyển vị tường vây ở giai đoạn đào 13.35m(Ir=10%) ........102
Hình 4.20 : Kết quả chuyển vị tường vây ở giai đoạn đào 13.35m(Ir=15%) ........103
Hình 4.21 : Kết quả chuyển vị tường vây ở giai đoạn đào 13.35m(Ir=20%) ........104
Hình 4.22 : Chuyển vị mặt đất quanh hố đào khi chưa xử lý và xử lý đáy hố đào
bằng phương pháp RAS ..........................................................................................105
Hình 4.23 : Chuyển vị mặt đất quanh hố đào khi chưa xử lý và xử lý đáy hố đào
bằng phương pháp EMS. .........................................................................................106



1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều
kiện nền kinh tế thị trường, ngành xây dựng tất yếu cần phải phát triển không
ngừng và ngày càng lớn mạnh. Tiếp cận các công nghệ tiên tiến của thế giới và
đưa vào ứng dụng trong nước để tạo ra sản phẩm có chất lượng, đạt hiệu quả kinh
tế cao là một phần chiến lược phát triển khoa học công nghệ của Nhà nước hiện
nay.
Móng nhà cao tầng là cấu kiện chiếm phần lớn thời gian thi công cũng như
kinh phí. Đặc biệt đối với móng nhà cao tầng trên nền đất yếu.
Để nâng cao chất lượng trong lĩnh vực xử lý nền đất yếu các công trình xây
dựng, có rất nhiều công nghệ mới được đưa vào ứng dụng rộng rãi như cọc đất
trộn xi măng, cọc vôi, phương pháp hạ mực nước ngầm… Một trong những biện
pháp để xử lý nền đất yếu dưới công trình cao tầng là giải pháp xử lý bằng phương
pháp phụt vữa xi măng áp lực cao.
Tuy ra đời muộn nhưng công nghệ khoan phụt vữa xi măng áp lực cao đã
được các nhà chuyên môn đón nhận và quan tâm vì những ưu điểm nổi bật của

nó, đặc biệt để giải quyết những khó khăn trong thi công.
Việc sử dụng phương pháp gia cố nền bằng cọc xi măng đất theo công nghệ
jet-grouting tại Việt Nam chưa được áp dụng rộng rãi vì lý thuyết, phương pháp
tính toán cũng như giá thành máy móc, chưa có những nghiên cứu nâng cao chất
lượng trong quá trình thi công.
Với những đặc điểm và yêu cầu nêu trên, đề tài “Ứng dụng giải pháp JetGrouting để xử lý đất yếu dưới đáy hố đào, để ổn định tường vây cho nhà cao
tầng” mang ý nghĩa thiết thực, cần thiết nhằm nâng cao chất lượng trong quá trình


2

thi công, xử lý kịp thời các sự cố xảy ra đối với công trình, đem lại hiệu quả kinh
tế cao.

2. Mục tiêu nghiên cứu
Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây khi công
trình cao tầng có hố đào sâu trên nền tầng đất yếu.
Phân tích hiện tượng đẩy trồi đáy hố đào khi công trình cao tầng có hố đào
sâu trên lớp đất yếu.
Phân tích, dự toán lún xung quanh hố đào trong quá trình thiết kế, nghiên cứu.
Phân tích ảnh hưởng của áp lực phụt vữa, khoảng cách phụt vữa tới chất
lượng bê tông sau khi phụt vữa .

3. Phương pháp nghiên cứu
Phân tích cơ sở lý thuyết, đánh giá về phương pháp phụt vữa áp lực cao để xử
lý nền dưới đáy hố đào.
Phân tích mô phỏng bằng phần mềm plaxis 8.6 để kiểm tra ổn định.

4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
Giải pháp phụt vữa áp lực cao giúp hạn chế chuyển vị ngang trong quá trình

thi công hố đào hay thi công hầm.
Giải pháp phụt vữa áp lực cao gia cường nền đất nhằm ngăn không cho nền
bị phá hoại trong trường hợp tải trọng tác dụng vượt quá giới hạn cho phép.
Giải pháp phụt vữa áp lực cao làm tăng hệ số ổn định của hố đào.
Tránh hiện tưởng hóa lỏng của nền.
Tại Việt Nam, công nghệ phụt nói chung còn đang tồn tại nhiều vấn đề cơ bản
:


3

Công nghệ phụt trong các quy trình và tiêu chuẩn ngành hiện mới dừng ở phụt
phân đoạn thụ động.
Vữa phụt chưa có hệ thống hóa chi tiết về thành phần, thông số và chỉ tiêu
cho từng mục đích và công nghệ sử dụng.
Các phương pháp và công nghệ phụt được quy định dựa chủ yếu trên tiêu
chuẩn của Liên xô từ nhiều thập niên trước, đã lỗi thời so với chính nước Nga
ngày nay.
Cơ quan quản lý chuyên ngành chậm cập nhật những tiến bộ công nghệ và lý
thuyết vữa vào các quy định lâu dài và tạm thời.
Những dự án xây dựng lớn và phức tạp đòi hỏi xử lý nền móng bằng công
nghệ phụt ngày càng nhiều, sự lạc hậu của quy trình đã và sẽ còn gây khó khăn
cho sự thống nhất chất lượng và kiểm tra, giám sát, đánh giá.

5. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi đề tài chỉ nghiên cứu sự ổn định của tầng đất yếu sau khi dùng giải
pháp phụt vữa áp lực cao để xử lý nền đất yếu dưới công trình cao tầng, chưa xét
tới chất lượng bê tông, công nghệ trong quá trình thi công.
Thời gian nghiên cứu đề tài còn ngắn, kiến thức cũng như kinh nghiệm còn
nhiều hạn chế.

4

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ JET-GROUTNG ĐỂ
XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI ĐÁY HỐ ĐÀO

1.2.

Tổng quan về chuyển vị tường vây
Kết cấu hố đào sâu thường được thi công trong vùng dân cư. Chuyển vị đất

nền phải thấp hơn giới hạn cho phép để tránh ảnh hưởng tới những kết cấu lân
cận. Chuyển vị của tường là yếu tố khó tiên đoán trước. Nó phụ thuộc vào nhiều
yếu tố như thuộc tính địa chất, độ cứng của tường và hệ thanh chống, ảnh hưởng
của tải trọng, hiệu ứng góc, và một số ảnh hưởng khác.
Công trình hố đào sâu bao gồm nhiều khâu có quan hệ chặt chẽ với nhau như
chắn đất, chống giữ, ngăn nước, hạ mực nước, đào đất… trong đó, một khâu nào
đó gặp sự cố có thể sẽ dẫn đến cả công trình bị đỗ vỡ.
Việc thi công hố móng ở các hiện trường lân cận như đóng cọc, hạ nước
ngầm, đào đất… đều có thể sinh ra những ảnh hưởng hoặc khống chế lẫn nhau,
tăng thêm các nhân tố để có thể gây ra sự cố.
Công trình hố móng có giá thành khá cao, nhưng lại chỉ là có tính tạm thời
nên có khuynh hướng không muốn đầu tư chi phí nhiều. Nhưng nếu để xảy ra sự
cố thì xử lý sẽ vô cùng khó khăn, gây ra tổn thất lớn về kinh tế và ảnh hưởng
nghiêm trọng về mặt xã hội.
1.3.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị tường vây hố đào

+Tải trọng các công trình hiện hữu ảnh hưởng lớn đến việc phân bố lại áp lực

trong đất gây tác động đến chuyển vị tường vây.
+Độ cứng của tường chắn và hệ chống đỡ: thay đổi độ dày tường làm thay
đổi độ cứng của tường làm giảm chuyển dịch của đất bên ngoài hố đào. Tuy nhiên
việc tường dày quá chiếm diện tích lớn, chi phí thi công tăng cao.