Khoan phụt chống thấm và khoan phụt cao áp - P1

CễNG NGH KHOAN PHT CHNG THM
CHO CễNG TRèNH THU LI
PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng, Viện Khoa học Thuỷ lợi
Chng thm cho cụng trỡnh thu li l mt yờu cu ht sc quan trng, cn quan
tõm ngay t khõu thit k ban u. Cỏc cụng trỡnh sau mt thi gian s dng nu xut
hin thm thỡ vic sa cha s rt khú khn v tn kộm. Trong trng hp ny, cụng
ngh khoan pht chng thm thng c s dng x lý thm cho ờ, p. Tuy nhiờn,
khỏi nim ny hin nay cũn b hiu mt cỏch cha y . Vỡ vy, bi vit ny s gii
thiu mt s cụng ngh khoan pht ó c s dng cho cụng trỡnh thu li, c bit mi
l khoan pht kiu tia (Jet-grouting) v khoan pht hoỏ cht (Chemical grouting) ó c
chỳng tụi thc hin trong thi gian gn õy.
1- Cỏc bin phỏp chng thm cho cụng trỡnh thu li










Hỡnh 1
H hiu cỏc chng ong ú bin
phỏp khoan pht thng c s dng sa cha chng thm cho cụng trỡnh, bin phỏp
tng ho Bentonite cng ó c ỏp dng chng thm cho p t.
ỡnh 1 gii t
bin phỏp thm cho cụng trỡnh thu li, tr
SÂN PHủ tl
TƯờNG
NGHIÊNG

CáC BIệN PHáP CHốNG THấM DƯớI ĐáY V THÂN CÔNG TRìNH THUỷ LợI
Khoan phụt
tUờng ho
BENTONITE
Đóng cừ
1- Cừ thép
2- cừ gỗ
3- cừ nhựa

Biờn phỏp khoan pht c phõn loi nh sau:
- Theo bin phỏp a cht kt dớnh vo trong t
- Theo loi vt liu cht kt dớnh
K
(
K t
(
hoan phụt áp lực
pressuare grouting)
hoan phụt ép đấ
compact grouting)
Khoan phụt thẩm thấu
K
( )
hoan phụt kiểu tia
Jet-grouting

2- Phân loại khoan phụt theo phương pháp đưa chất kết dính vào trong đất
2.1- Khoan phụt áp lực:
Mục tiêu của phương pháp là sử dụng áp lực phụt để ép vữa xi măng (hoặc ximăng
– sét) lấp đầy các lỗ rỗng trong các kẽ rỗng của nền đá nứt nẻ. Gần đây, đã có những cải

tiến để phụt vữa cho công trình đất (đập đất, thân đê, ... ).
Phương pháp này sử dụng khá phổ biến trong khoan phụt nền đá nứt nẻ, quy trình
thi công và kiểm tra đã khá hoàn chỉnh. Tuy nhiên. với đất cát mịn hoặc đất bùn yếu, mực
nước ngầm cao hoặc nước có áp thì không kiểm soát được dòng vữa sẽ đi theo hướng
nào. Do đó hiệu quả chống thấm không lâu dài.
2.2- Khoan phụt kiểu ép đất
Khoan phụt kiểu ép đất là biện pháp sử dụng vữa phụt có áp lực, ép vữa chiếm chỗ
của đất. Biện pháp này thường được sử dụng trong xử lý nền đất yếu.
2.3- Khoan phụt thẩm thấu
Khoan phụt thẩm thấu là biện pháp ép vữa (thường là hoá chất hoặc ximăng cực
mịn) với áp lực nhỏ để vữa tự đi vào các lỗ rỗng. Do vật liệu sử dụng có giá thành cao
nên biện pháp này ít áp dụng.
2.4- Khoan phụt cao áp (Jet – grouting)
Biện pháp này được sử dụng nhiều trong cải tạo nền đất yếu dựa vào nguyên lý cắt
nham thạch và trộn đất tại chỗ với chất kết dính (xi măng, vôi, …) bằng dòng nước áp lực
tạo thành các cọc ximăng đất. Khi thi công các cọc chồng lấn lên nhau (overlap) tạo
thành tường (cut off wall) có tác dụng chống thấm . Nguyên lý sẽ được mô tả ở phần sau.
3- Phân loại khoan phụt theo vật liệu kết dính
3.1- Khoan phụt xi măng
Xi măng, xi măng-sét, ximăng – vôi – sét là vật liệu thông dụng trong khoan phụt
chống thấm và xử lý nền.
3.2- Khoan phụt hoá chất
Khoan phụt hoá chất cũng đã có lịch sử khá lâu đời. Loại vật liệu trước đây được sử
dụng nhiều là nước thuỷ tinh. Tuy nhiên, sau một thời gian hỗn hợp thuỷ tinh - đất dễ bị
mục mất tác dụng. Hơn nữa, nước thuỷ tinh có tính ăn mòn kim loại làm hư hại thiết bị.
Xu hướng hiện nay người ta sử dụng hợp chất ARC (Acrilic Reinforced Composite);
đây là dung dịch 3 thành phần: nhựa – chất xúc tác – xúc tiến. Bằng cách điều chỉnh hạm
lượng các chất xúc tác để tạo ra các dung dịch phù hợp với các điều kiện cụ thể; ví dụ khi
cần xử lý sâu, đóng rắn nhanh, ....
Hình 2 minh hoạ xử lý một khe co dãn của khớp nối công trình BTCT, hoặc một vết

nứt trên bề mặt tường bê tông gây thấm. Giải pháp này được áp dụng rất có hiệu quả khi
xử lý các công trình ngầm bị thấm: đơn giản – hiệu quả - rẻ tiền.

Hình 2- Xử lý thấm bằng khoan phụt hoá chất
4- Giới thiệu một số công trình khoan phụt chống thấm điển hình
4.1-
Cng D10:
Cng tiêu D10 thuc h thng thu nông th xã Ph Lý tnh Hà Nam c xây
dng nm 2002. Móng t trên lp á sét nh s (3) dày 3m; tip theo là lp s (4) cát
bi, ht nh dày 5m; tip n là lp sét màu nâu xám. Mùa l nm 2002, khi i vào vn
hành xy ra s c mch si phía ng, sau b tiêu nng. a phng ã phi p ê quai
phía ng  dâng cao mc nc phía ng, gim chênh lch nc. Nguyên nhân gây
mch si c ánh giá nh sau: Lp t s (4) là lp cát bi, lp này bt u t cao
trình - 4.48m. Thit k ã óng cc tre n n cao trình - 4.0m, tc là gn nh xuyên
ht (cng có th xuân ht) lp s 3 có kh nng chng thm tng i tt. Do chênh lch
mc nc khi l ngoài sông cao, to ra dòng chy ngm trong lp s 4 Lp cát bi này
rt d b xói ngm, các ht nh theo dòng thm i v h lu và to ra mch ùn phía
ng.

Hình 3: Mô tả tường xi măng đất cắt qua tầng cuội sỏi thấm nước để chống thấm
qua đáy cống D10
Bin pháp sa cha ln u: Tháng 10 nm 2003, a phng ã tin hành sa
cha nh sau: ào t hai bên mang cng ri bc xung quanh cng (tr di áy không
làm c) bng t sét luyn dày 0.5m. p tr t xung quanh cng bng t tht m
bo dung trng. Làm mt hàng c g phía sông cui b tiêu nng và mt hàng c g
phía ng, chiu dài c là 3m. Lun ng  bm- pht dung dch sét - XM xung di
áy cng. Công vic sa cha hoàn thành tháng 4 nm 2004. n tháng 7 nm 2004, khi
có l phía trong ng li b ùn si, e do v ê. Nh vy gii pháp sa cha ã làm
không có hiu qu. a phng li phi tip tc hoành trit cng.
Nu không tìm c gii pháp sa cha, d kin s phi hoành trit cng c, xây

cng mi cách ó khong 500m. Gii pháp này cha thuyt phc c vì mt s lý do
sau: (1)- a cht cng mi cng tng t nh  cng c, vì vy cng cn phi có
phng án x lý chng thm thích hp. (2) - Xây cng mi tn kém và phi n bù t
ai. (3)- Cng c không c sa cha dt im vn tip tc là n ho. Theo yêu cu ca
a phng, Vin Khoa hc Thu li ã nghiên cu ng dng công ngh mi  sa
cha cng D10.
Phng án sa cha s dng công ngh Jet-grouting:
+ To ra c mt tng chng thm ct qua lp t (4) là lp cát bi - cm vào
lp 5 là lp sét nh màu nâu xám. Khi lng thc hin nh bng di:
+ Kinh phí thc hin: 200 triu ng, gim 130 triu so vi kinh phí sa cha
trc ây.
+ Thi gian thi công: 15 ngày, trong khi ó sa cha ln u thi công trong 2 tháng.
Qua t l ln t nm 2005 n nay theo dõi các trn l nh cho thy không còn
hin tng ùn si nh trc, vic sa cha ã thành công.
4.2- Xử lý đê quai thuỷ điện Sơn la
Chống thấm đê quây thuỷ điện Sơn la có vai trò quan trọng trong thi công toàn
công trình. Tại công trình này đã sử dụng nhiều công nghệ chống thấm, nhằm đáp ứng
yêu cầu về tiến độ cũng như để đảm bảo hố móng khô ráo.
Nền đê quai thượng – hạ được xác định qua công tác khảo sát địa chất vùng tuyến
công trình đã nhận thấy có điều kiện phức tạp bởi dưới nền có tầng cát cuội sỏi dày từ 1
m đến 18 m, có lẫn nhiều đá tảng nhưng không rõ được cụ thể chiều dày riêng biệt của
tầng cát và tầng cuội sỏi. Hàm lượng cuội có đường kính >15cm khoảng 10%. Trong quá
trình nghiên cứu khoan thí nghiệm biện pháp chống thấm bằng tường xi măng đất đã kiến
nghị cần phải thực hiện khoan khảo sát địa chất nền dọc theo tim đê quai cách nhau 10m
một hố, xác định cụ thể chiều dày của từng loại cát, cuội sỏi....
Đê quai hạ lưu: Từ mặt cắt B04- mặt cắt B08+10m (chiều dài theo mặt cắt dọc
khoảng 90m) chủ yếu là lớp cuội sỏi kích thước >15cm chiếm từ 30-40% có chiều dày
thay đổi từ 5,5m đến 18,5 m nằm cách mặt bằng khoan từ 20,5 -30,5m . Đặc biệt từ mặt
cắt B06 – B08 có lớp dăm tảng bằng đá đổ chiều dày từ 2,4m đến 7,4m. Từ mặt cắt B10
đến B11 + 10m mặt lớp đá của nền được nâng lên cách mặt bằng khoan từ 3-5,5m.

Đê quai thượng lưu: Từ mặt cắt NT4- mặt cắt NT8 (chiều dài theo mặt cắt dọc
khoảng 80m) chủ yếu là lớp cuội sỏi kích thước >15cm chiếm từ 30-40% có chiều dày
thay đổi từ 5,0m đến 5,6 m nằm cách mặt bằng khoan từ 22 -23m. Từ mặt cắt NT8 –
mặt cắt NT9+10m (cao độ 110m trở xuống) được phủ bằng lớp dăm tảng được hình
thành từ trụ đá đê quai giai đoạn 1 không dọn được.
Từ đặc điểm các vùng địa chất, khả năng thực hiện của các thiết bị hiện có, phân vùng
các biện pháp chống thấm cho đê quai hạ lưu như sau :
- Từ mặt cắt B02 - mặt cắt B04: Bằng tường xi măng-đất (kết hợp cả phun xi măng khô
và phun xi măng ướt). Khoan bằng máy khoan ximăng khô trục xoắn ruột gà, đường
kính D=600mm theo 2 hàng liền nhau, sau đó sử dụng Jet-grouitn để tăng mức độ
chống thấm của tường. Khoảng cách giữa 2 hàng khoan là 460mm, các hố khoan
trong hàng cách nhau 500mm tạo thành tường chống thấm có chiều dày nhỏ nhất là
800mm.
- Từ mặt cắt B04 – mặt cắt B00 : Bằng biện pháp khoan phụt truyền thống (từ B04 –
B08 +10m thực hiện 5 hàng khoan phụt, trong đó 3 hàng phụt xuống tận nền đá, 2
hàng ngoài phụt sâu qua đáy lớp đá đổ 1m; còn từ B08 +10m đến B010 thực hiện 2
hàng khoan phụt). Mỗi hàng phụt cách nhau 2,0m. Các hố khoan trong hàng cách
nhau 3,0m.
- Từ mặt cắt B010 – B011+ 8.55m : Bằng biện pháp bóc dọn tạo chân răng sau đó đắp
lại theo phương pháp đổ đất trong nước.
Đê quai thượng lưu : Từ đặc điểm các vùng địa chất, khả năng thực hiện của các thiết
bị hiện có, phân vùng các biện pháp chống thấm như sau :
- Từ mặt cắt NT 2+15m - mặt cắt NT4: Bằng tường xi măng đất (kết hợp cả phun xi
măng khô và phun xi măng ướt).
- Từ mặt cắt NT4 – mặt cắt NT8 : Bằng biện pháp khoan phụt truyền thống với 3 hàng
khoan phụt.
- Từ mặt cắt NT8 – mặt cắt NT9+4m : Bằng biện pháp khoan cọc nhồi vữa xi măng sét
+ khoan phụt xi măng ướt tạo tường chống thấm trong đất. Các cọc khoan nhồi đường
kính 2000mm, được khoan cách nhau 2200mm; nghĩa là mép cọc cách nhau 200mm.
Giữa các hố khoan này sẽ thực hiện khoan tạo thành cọc đường kính 600mm nối các

hố khoan cọc nhồi với nhau tạo thành tường liên tục.
- Từ mặt cắt NT9 +4m – mặt cắt NT18m : Bằng tường xi măng đất (kết hợp cả phun xi
măng khô và phun xi măng ướt)