Nghiên cứu ứng dụng cọc đất xi măng theo công nghệ tạo cọc bằng thiết bị trộn kiểu tia phun xi măng (Jet – Grouting) cho địa bàn thành phố Hải Phòng (Luận văn thạc sĩ)

I H C DÂN L P H I PHÒNG

PHÒNG

01

7


L

n i dung c a Lu

c hi

is

ng d n c a GS. TSKH Nguy
nghiên c u c a riêng tôi. Các s li u, k t qu trong lu

ng

c ai công b trong b t k công trình nào khác.

Tác gi Lu


Lu

Th c s k thu t chuyên ngành K thu t công trình xây d ng v

tài

là thành

qu c a nh ng ki n th

c c a H c viên trong nh

c t i

i h c Dân l p H i Phòng.
H
-

c bày t lòng bi t
c ti

thành Lu
-

Ban

n GS.TSKH Nguy n

ng

ng d n, ch b o t n tình trong su t th i gian nghiên c u và hoàn
oN

ng và toàn th các th y cô thu c khoa Xây d ng

i h c Dân l p H i Phòng, nh ng n

ki n cho H c viên trong su t quá trình h c t

c
ng nghiên c

hi n Lu
H c viên
L

om

u
c


1.

,
Jet - Grouting).

Jet -

trình thi công.
.

Phòng

.C

thi

công

.

2.


-

và quy trình thi công

- Hai là, n

cho các công trình xây

Phòng;
- Ba là, n
;
-

;

m thu.
3.

.

x

.


4. K

Jet Grouting
Phòng.
L

.

.


Jet Grouting là m t k thu t gia c n n b ng cách s d
l

c

nv av
t

c/v a/khí v i áp

t v a b c t t o thành h n h
s th m th

t

(Choi 2005, Essler & Yoshida

2004, Xanthakos et al. 1994). Trong h th

lý n n, Jet Grouting

c s d ng khá linh ho t cho nhi u m
ng ch ng th m, làm gi m và ki m soát chuy n
v cho các h

m, v.v. (Choi 2005, Essler & Yoshida

2004).
t o ra kh
các hình d ng khác nhau thông qua các y u t
s p x p, b trí các l

mb ov
xoay, t c

ph c v cho các m

v i
nâng c n, cách

th (Choi 2005). Hình

d ng ph bi n nh t c a Jet Grouting là d ng c t v a, hình d

c t o ra b ng

xoay và nâng c n trong quá trình ph t v a, khi c n t o k t c

ng b n thì trong quá

trình rút c

n (Choi 2005). Các k t c u d ng ph c t

ng d

ng tr ng l c có th t o thành b ng cách k t h p c u
n d ng c

ng d

c p bên trên. Các k t c u này t o nên các kh

a k thu

c

gi i quy t nhi u v

h i kh t khe v k thu t trong thi t k và trong thi công, n u sai sót trong thi t k hay s
c

d

n s n ph m soilcrete khô

t ch

ng (Essler &

Yashida 2004).
1. TÌNH HÌNH CÔNG NGH JET GROUTING TRÊN TH GI I
a. L ch s
Kh

i
c s d ng cho m

tt r ts

c

bi t là trong công nghi p khai thác m , th m chí có m t s tài li u cho r ng k thu t này
c áp d ng t th i Trung C (Essler & Yashida 2004). K thu t Jet Grouting s m


c phát minh

Anh vào th

c ng d

u tiên

Nh t vào th p

niên 70 (Essler & Yoshida 2004). Nh ng nghiên c u và phát tri
nguyên lý v c

t vào kho

u s d ng

i Yamakado và c ng s (Xanthakos

et al. 1994 t ngu
d

cs

u tiên ch

t

c (Essler & Yoshida 2004) (hình 1.1).

Hình 1.1

c áp d

t

c (Essler & Yoshida

2004).
u nh

p niên 70, ph t v a cao áp k t h p xoay c n xu t hi n

Nh t vì k t c u d ng b n khó t o v i các b
& Yashida 2004). Cu i nh
Grouting
là

y u (Essler

a th p niên 70, h u h t các k thu
c ch p nh n trên kh p th gi

n v Jet
c tiên ch y u

c, Pháp, Singapore và Brazil (Xanthakos et al. 1994). Ph

c m r ng

trong các th p k sau.
Nam M

ng v

c pl

u tiên và

n 1984 m t s ít các d án nh s d ng các h th
(Xanthakos et al. 1994). S ch p nh n ch m công ngh này do các h n ch g m: r i ro
khi s d ng bi n pháp m i, tính pháp lý c a m
c
qu c

iv

v k thu t d
n vì k thu

ngu
th

i, tính không phù h p
n tính kém hi u

t ti n (Xanthakos et al. 1994 t
ng các nhà

c công ngh này nhi

c bi t trong m c


t cát hay s i s
c dùng
Vào cu i th p niên 80, m

n

M (Choi 2005 t ngu n Schaefer 1997).

ng m

h n ch kh

t c a tia v a áp l c cao

ng kính c
cho m i lo

Crossjet

n và áp d ng

t (Essler & Yoshida 2004).

u th

Jet Grouting, Supperjet Grouting, có

kh

ng kính c

c phát tri

ng kính l

n 9m trong n

o ra c c có
t y u (Essler & Yoshida

2004). Hình 2 cho th y c t v a thi công b ng công ngh Supper Jet Grouting v

ng

kính trên 4 m.

Hình 1.2: C t v a thi công b ng công ngh SupperJet Grouting v
kính trên 4m (Kazemian&Huat 2009 t ngu n Ratio 2006)
b. ng d ng c c
Nh ng n

t xi

ng

trên th gi i

c ng d ng công ngh tr n sâu nhi u nh t là Nh t B n và các n

c

vùng Scandinaver (B c Âu). Theo th ng kê c a hi p h i c c tr n sâu (Cement deep
mixing methods

CDM-Nh t B

d ng 26 tri u m3 h n h
tr n sâu

n 80~96 có 2345 d án, s
-

n 1993, l

Nh t v o kho ng 23.6 tri u m3 cho các d án ngo i bi n v

v i kho ng 300 d án. Hi n nay hàng
SM

t. Riêng t

ng 2 tri

t gia c b ng
t li n,
n 1994, hãng

án trên toàn th gi i v i 12.5 tri u m2 (7 tri u m3).


T p chí Tin t c k thu t (ENR) th
ngh tr n sâu (Deep mixing - DM)

ng xuyên thông báo các thành t u c a công

Nh t B n, ch ng h n s

d ng cho các công trình n n móng thi công trong n
t, s 1986 v các t
n n

t qu

c, s 1989 v tác d ng ch

ng ch ng th m . H

ng
ng

i ngh v các công ngh gia c

c t ch c t i Tokyo, trong h i ngh nhi u thành t u m i nh t v khoan ph c và
c trình bày.
T i Trung Qu c, công tác nghiên c u b

nh

s Trung Qu

CDM

Nh t b n. Thi t b tr

t c

cs d

ut
c h i ph

n vôi d

t li n xu t hi

x lý n n các khu công nghi p

lý b ng tr n sâu

c dù ngay t cu i

Trung Qu

Th

ngay l p

ng H i. T ng kh i l

cs d ng

C

xây d ng 2 b n c p

tàu và c i t o n n cho 60 ha khu d ch v . T ng c
g m các móng kè, móng c a các t

t

nh s d ng các c t

Trung Qu c (Ho, 1996), các h

1991) và m t s d án khác nhau
T i Châu Âu, nghiên c u v

c gia c , bao

ng ch n phía sau b n c p t u.

M t s nghiên c u khác liên quan t i tr n sâu
th

ng x

n nay v o kho ng trên 1 tri u m3. T

n 1990, công ngh tr

tx

i sâu và

ào sâu

ài Loan (Woo,

Singapore (Broms , 1984).
ng d ng b

a ch t Th

u

Th

n v Ph n Lan. Trong

u các c

xu t c a

Jo. Kjeld Páue s d ng thi t b theo thi t k c a Linden- Alimak AB (Rathmayer, 1997).
Th nghi

u tiên t i sân bay Ska Edeby v i các c t vôi có

chi u sâu t
v
Ph n Lan s d ng c
dài c t v m t kh

ng kính 0.5m v

ng kinh nghi m m i v các c t vôi c ng hoá (Assarson
t th nghi m (6m cao 8m d
t, nh m m

cxây d ng

u qu c a hình d ng và chi u

u t i (Rathmayer và Liminen, 1980).


Hình 1.3: Tr n sâu

Hình 1.4: Tr n sâu

Nh t B n

Hà Lan


Hình 1.5: Tr n sâu

c

c. T ng quan v công ngh Jet- grouting.
c.1. Jet-grouting t o ra c

t gia c t v a ph

t n n. Nh

c và v a phun

ra v i áp su t cao (200 - 700 atm), v n t c l n ( 100m/s), các ph n t
l khoan b

n v i v a ph

t xung quanh

ng t o thành m t kh i

ng nh t g i là Soilcrete (t m d

t).

c.2. B n ch t c a Soilcrete:
nh n n và ch ng th m.
ch u nén c a Soilcrete t 20
+

Lo i v a, n u là v

250 kg/cm2, ph thu c vào:
thu

ng xi m

l

t còn

l i trong kh i Soilcrete .
+

Lo
150

t n n, n u n n bùn có th

t 20

50 kg/cm2, n u n n cu i s i có th

t

250 kg/cm2.

Hi u qu ch ng th m c

c b ng cách l a ch n lo i v a thích h p,

ng h p c n thi t ph i cho thêm Bentonite.
c.3. Ph m vi ng d ng:


Ph m vi ng d ng các hình th c khoan ph t ph thu c vào t ng lo

c th

hi n trong hình 1.6.

Hình 1.6. Ph m vi ng d ng hi u qu c a các lo i công ngh khoan ph t.
i v i công ngh Jet-grouting, giá tr và s phát tri

ch u nén c a Soilcrete

th hi n trong hình 1.7 và hình 1.8

Hình 1.7. S

phát tri

Hình 1.8

nén c a Soilcrete

nén c a
Soilcrete

c.4. Miêu t công ngh Jet-grouting (H.1.9)
Hi n nay trên th gi

n ba công ngh Jet-

S, ti p theo là công ngh D, và g
Công ngh

-Soilcrete S (H.1.9a):

T.

u tiên là công ngh


V a ph t phun ra v i v n t c 100m/s, v a c
ng th i, t o ra c

uv

t v a tr n v a v

t m t cách

c ng cao và h n ch

Công ngh

c lên.

ng kính v a và nh 0,4 ~1,2m.

Công ngh hai pha

Soilcrete D (H.1.9b):

th ng ph t v a k t h p v a v i không khí. H n h p v
áp su t cao, t

t-

c

c bao b c b i m t tia khí nén. Dòng khí nén s

làm gi m ma sát và cho phép v a xâm nh

t, do v y t o ra c t

ng kính l n. Tuy nhiên, dòng khí l i làm gi
v

tb

c ng c a Soilcrete so

c nhi

Công ngh này ch y

ng ch n, c c và hào ch ng th m.

Công ngh ba pha-Soilcrete T(H.1.9c):
Quá trình ph t có c v

c. Không gi ng ph

t

i áp su t cao k t h p v i dòng khí nén bao b c xung
y khí ra kh
n

i vòi khí-

thay th

l

t mà không xáo tr

y kho ng tr ng c a khí. Ph
t.

Công ngh Soicrete T s d
t o ra c

t vòi riêng bi t

làm các c
n 3m

ng th m, có th


Hình1.10

nguyên lý công ngh Jet Grouting

2. TÌNH HÌNH ÁP D NG CÔNG NGH JET GROUTING
Tình hình áp d ng công ngh Jet Grouting
u Nh t b n l

u tiên s d

cho các c c nh i c a c u Thanh Trì (Hà N

VI T NAM

Vi t Nam còn r t h n ch . Tháng 5
s a ch a khuy t t t
Vi n Khoa h c Thu l i

p nh n chuy n giao công ngh khoan ph t cao áp (Jet-grouting) t Nh t B n, Vi n
Khoa h c Thu l i b

u ng d ng công ngh Jet-grouting trong khuôn kh

c


l pc

c: "Nghiên c u công ngh nâng c p, s a ch a c

và sông Thái Bình". Hi n nay,

ng

Vi t Nam, công ngh

trong ngành th y l

c áp d ng

i các thành công nh

n Qu

2011): dùng Jet Grouting ch ng th m cho c ng c ng D10 - Th xã Ph lý - Hà nam,
An), ch ng th m cho c ng vùng tri u
t

ng ch ng th m n

c

n II - Nhà máy thu
c n

p Trà Linh

d ng thành công cho m
d ng cho m

sông C i -

ch ng th m cho

d ng Jet Grouting cho m
t nh Thái Bình,
n n

cs

các t

nh, s

ng ch n cho các công trình lân c n trong quá trình thi công
thành ph H Chí Minh, v.v..
n Khoa h c Th y l

v k t qu th c hi

n công ngh khoan ph t v a áp l c cao (Jet
kh

ng th m cho công trình th y l i
t b n cu

tài c p

Grouting) nh
n Qu

ng d n thi t k thi công c

.

M t s hình nh v

ng d ng công ngh c

1.11a; Hình 1.11b; Hình 1.11c.

t t i Vi t Nam xem Hình


Hình 1.11a. Gia c c

Hình 1.11b. Gia c c

t t i sân bay C

t

móng b n d u t i C

Hình 1.11c. Gia c c

tt i

ng d

3. TÌNH HÌNH ÁP D NG CÔNG NGH JET GROUTING
Tình hình áp d ng công ngh c c
ngh thi công Jet Grouting còn r t h n ch . Tuy c c

t iH

H I PHÒNG
c bi t là công
c áp d ng cho


D

H i Phòng gia c n n 06 b

5000m3/b ) t

N

u (dung tích

n nay ch m i có thêm 02 d án t i H i

Phòng ng d ng công ngh c c

D án

H i Phòng; D án gia c n n

-

Hình 1.12. Thi công
Cát Bi

(

-

C
6m 13.5m.)

các
án và

.


.
4. PH M VI ÁP D NG C A JET GROUTING
ng d ng c a Jet Grouting có th phân theo t

er & Yshida

2004):
Ki

c ng m:
-

c ng m th m qua hay vào trong h

- Ch ng th m
-

ng h m.

n hay h n ch th

c

c, gi

c

p hay công trình ch
-

n hay h n ch ch t th i th m xu

t là

nm c

c

ng m.
Ki m soát chuy n v công trình:
- H n ch chuy n v ngang trong quá trình thi công h
- Ch

h m.

cho m t, vách h m trong quá trình thi công hay trong quá trình khai

thác.
- Làm

s

-

nh c a n

ng, h

n hay h n ch chuy n v ngang

k tc uc

ng ch n.

- Dùng trong gia c mái d c.
- Tránh hi

ng hóa l ng c a n n.

Dùng cho m

u t i tr ng công trình:

- Gia c móng các công trình lân c n trong quá trình thi công h
h

c c a móng các công trình do kh

th

ng h p t i tr ng tác d
-

ng n

tr ng tác d

t nh

u t i gi m theo
i thi t k

ho n n b phá ho

u.
ng h p t i

t quá gi i h n cho phép.

- Làm vi

truy n t i tr ng c a công trình xu ng l

Dùng trong các m

ov

-T
th

thi công

ng:
t ch a ch t th

t

t t t.

c ng m

n, h n ch các ch t ô nhi m


- T

m ch t gây ô

nhi m.
Hình 1.13 th hi n m t s ph m vi áp d ng c a công ngh Jet Grouting.

M VÀ KHUY

M C A JET GROUTING

Công ngh Jet Grouting có nhi

- Có th áp d ng cho m i lo

mn ib

t khác nhau (Choi 2005)


- Có th thi công trong các không gian h n ch (Choi 2005)
- Trong thi công ít t o ra ti ng n, ch
- Có kh

ng (Choi 2005, Xanthakos et al. 1994).

ng ng

i n n, hay không làm

n

các công trình ng m (Choi 2005, Xanthakos et al. 1994).
- Có th th c hi

ng và x lý
im

-T

ng,

c ng m (Xanthakos et al.1994, Hayward Baker Inc.).

thi công nhanh so v

- Không c n phí duy tu b
- Có kh

lý khác (Hayward Baker Inc.).
ng cho công trình sau khi x lý (Hayward Baker Inc.).

o ra các k t c u ch ng th m t t (Choi 2005, Hayward Baker Inc.).

- Gia c các công trình ng

d

i tr ng trong

quá trình khai thác (Xanthakos et al. 1994, Choi 2005, Essler & Yashida 2004).
- Kh
- X lý

m soát ch

ng, t

ng hóa cao (Choi 2005).

b t k chi u sâu nào mà không c

n cao trình x lý do ch c n t o h

200 mm (Tr n Nguy n Hoàng Hùng 2011).
- Gi m thi

ng xáo tr

ng xung quanh ph m vi x lý (Choi 2005,

Xanthakos et al. 1994).
Công ngh
-

t và ph thu c vào m

ph c t p c a vi c x lý, lo

a

ch t, và chi u sâu c n x lý (Choi 2005, Townsend & Brian Anderson 2004).
- Quá trình ph t v a ph i th c hi n liên t c (Choi 2005). N u s c t c ngh n x y ra, áp
l c có th nhanh chóng t o nên hi
Grouting v i h th ng phun v i t

y tr i và s
cao, m t kh

t. Ngoài ra Jet
ng l

t bùn trào lên ph i

c ki m soát t t.
- Jet Grouting t

t bùn tr i lên c n ph i x lý.

K t lu
c t ng quan v công ngh Jet Grouting,
l ch s phát tri n công ngh , kh
c uc c

ng d ng

ng th i khái quát tình hình nghiên

theo công ngh t o c c Jet Grouting, tình hình ng d ng c c

t xi


trong N

c và trên th gi i, k t qu
c gia c n

C c

t

c cùng nh

mc ac c

t y u.

t gi i pháp x lý n n

t y u r t kh thi trong các công

trình xây d ng và nhi u ngành khác. V i s phát tri n c a khoa h c và công ngh , c c
ngày càng hoàn thi
C c

t

ng ngày càng t t các yêu c u th c ti n.
i

Vi

c bi t là trong ngành xây d ng dân

d ng và công nghi p. Tuy nhiên, v i nh
ng h

t trong nhi u

c bi t là thi công nhanh, n n y

v y c n thi

a hình ph c t

u ng d ng, gi i pháp t ch c thi công lo i c c này theo

công ngh Jet

grouting m t cách h

Qua nh

áp d ng trong các công trình xây d ng.

m, th c t xây d ng và làm vi c c a c c

c trên th gi i, cho th y lo i c c này là m t gi i pháp h
n n móng

n các công trình lân c

công nhanh, phù h p v i m i lo

mb

Trong xây d
t

d ng

i v i công tác x lý

a ch t ph c t p, m t b ng thi công không l n, ít ch

ít ti ng n, h n ch t

c c

các

N

ng kính l n ngày càng ph bi
u ki n v

a ch

ng th i, có th thi

b n, m thu

h t ng, giao thông

i nhi

i x lý móng và k t c u hi n h u mà không

ng,

ng.

c ta hi n nay, nhu c u s d ng
c bi

i v i công trình xây
có nh ng công trình
n công trình lân c n và

công trình hi n có.
H i Phòng hi n t i, H c viên th

i v i các công trình xây d ng dân d ng và

công nghi p vi c x lý, giá c n n móng ch y u b
m cát, c c bê tông c t thép, c c khoan nh i
khá ph bi n trong các công trình nhà
nh (400-600mm)
hành
t ng t
là h
s t ng t

c bi t g

c tre,
ng xu t hi n

dân d ng lo i c c khoan nh

ng kính

c thi công, nghi m thu không theo quy chu n, tiêu chu n hi n
i. H c viên th

n 2 t ng xây d ng trên n

i v i nh ng công trình dân d ng có s

t y u thì vi c gia c b ng c c tre ho

m cát

i v i các công trình công nghi p ho c nh ng công trình dân d ng có
n 5 t ng (có t i tr ng không l n) thì vi c gia c n n móng b ng c c tre


ho

m b o, còn x lý b ng c c khoan nh i ho c c c bê tông thì quá

t n kém. V i nhi

m n i b t thi công c c

theo công ngh Jet

gi i pháp h p lý cho vi c x lý n n móng cho các công trình mà
nh ng gi i pháp truy n th
nh i, c c bê tô

c và c c khoan

n thi t (là lãng phí).

Phân tích trên cho th y vi c s d ng gi i pháp c c

vào các công trình

xây d ng (công trình dân d ng, công nghi p có s t ng =< 5)

H i Phòng là hoàn toàn

kh thi.
T nghiên c u t ng quan, tác gi ch n v
ng d ng c c

theo công ngh Jet -

Lu

u ki n th

toàn di n các v

v n d ng k t qu nghiên c

ng nghiên c u c a

nh, Lu

v thi t k

grouting mà ch t

c c

nghiên c u gi i pháp h p lý trong

aH
c

lý lu n và kh

c

theo công ngh Jet ng d ng t i H i Phòng. Lu n

i pháp h p lý trong thi t k , thi công

theo công ngh Jet - grouting áp d ng cho m t công trình xây d ng c

th .

2
2

c


2

,

T

.837.
847.

.
2

b.

.
:

Karst
2

-

2

-

Tây

ông, Tây Nam

ông B

2

Tâ

2.2.

2

T

am, ông N

.


- Tàn - s

- dQ).

-

(amb QIV3 tb2);

bi n (am QIV3 tb1)
1-2

-

IV

hh2

-

(mb QIV1-2 hh1)
-

2

2

vp2

III

II-III

QII-III1 hn)
2

-

3

)

-

1-2 hc)

-

1cb)

vp

vp1)
1

-

2
III

hn

-

y