(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng bentonite đến tính thấm của tường hào xi măng - bentonite

L I CAM OAN
Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên c u đ c l p c a b n thân v i s giúp đ c a
giáo viên h

ng d n. Nh ng thông tin, d li u, s li u đ a ra trong lu n v n đ

c trích

d n rõ ràng, đ y đ v ngu n g c. Nh ng s li u thu th p và t ng h p c a cá nhân đ m
b o tính khách quan và trung th c.
Hà N i, ngày 24 tháng 5 n m 2017
Tác gi

Nguy n Bá C

i

ng


L IC M

N

Tác gi lu n v n xin bày t lòng bi t n sâu s c nh t đ n PGS.TS. Nguy n C nh Thái
là ng

ih

ng d n tr c ti p tác gi th c hi n lu n v n. Xin c m n th y đã dành nhi u

cơng s c, trí tu và th i gian đ tác gi hoàn thành lu n v n nghiên c u đúng th i h n.
Tác gi xin chân thành c m n các th y cô giáo đã gi ng d y trong th i gian h c cao
h c t i Tr

ng

i h c Thu l i, các th y cô giáo trong Khoa Cơng trình và các th y

cơ giáo trong phịng thí nghi m đ a k thu t c a Tr

ng

i h c Thu l i Hà N i,

phòng ào t o đ i h c và sau đ i h c đã t n tình giúp đ và truy n đ t ki n th c đ tơi
có th hồn thành đ

c lu n v n này.

Cu i cùng tác gi xin chân thành c m n b n bè, đ ng nghi p và gia đình đã đ ng viên,
khuy n khích đ tác gi hồn thi n lu n v n nghiên c u.
Hà N i, ngày 24 tháng 5 n m 2017
Tác gi

Nguy n Bá C

ii

ng

M CL C
1.Tính c p thi t c a đ tài ..............................................................................................1
2.M c đích c a đ tài ......................................................................................................2
3.Ph m vi nghiên c u c a đ tài ....................................................................................2
4.Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u ...............................................................2

5.K t qu d ki n đ t đ
CH

c ............................................................................................2

NG 1: T NG QUAN V

LÝ CH NG TH M QUA

P V T LI U

A PH

P VÀ N N. T

NG,TH M VÀ X

NG HÀO XI M NG

–

BENTONITE........................................................................................................... 3
1.1.T ng quan v h đ p c a Vi t Nam. .......................................................................3
1.2.Các v n đ m t an toàn do th m qua đ p và n n, nguyên nhân và các bi n
pháp x lý. ......................................................................................................................3
1.2.1.Th m qua đ p đ t....................................................................................................3
1.2.2.Nguyên nhân th m qua thân và n n đ p đ t. ........................................................5
1.2.3.Các bi n pháp ch ng th m cho đ p đ t. ................................................................6
1.2.3.1.Ch ng th m cho nh ng cơng trình m i xây d ng.................................................6
1.2.3.2.Ch ng th m cho nh ng cơng trình đã xây d ng tr
1.3.Công ngh ch ng th m qua đ p và n n b ng t

c đây ................................10

ng hào Bentonite. ..................11

1.4.Gi i thi u chi ti t t

ng ch ng th m b ng xi m ng bentonite ...........................13

1.4.1.Ch c n ng c a t

ng hào ch ng th m bentonite ...............................................13

1.4.2.Các yêu c u c a t

ng ch ng th m xi m ng – bentonite ...................................13

1.4.3.C p ph i v t li u c a xi m ng – bentonite ...........................................................14
1.4.4.Kích th

c hào bentonite ......................................................................................15

1.4.5.Quy trình thi cơng hào xi m ng – bentonite. .......................................................15
1.4.5.1.B trí m t b ng cơng tr

ng ...............................................................................15

1.4.5.2.L a ch n b trí thi t b , d ng c ki m tra, thí nghi m. ......................................16
1.4.5.3.B trí t

ng d n. .................................................................................................17

1.4.5.4.B trí s đ đào. ..................................................................................................18
CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T THÍ NGHI M VÀ TÍNH TỐN T

NG

HÀO BENTONITE .......................................................................................................20
2.1.Ph

ng pháp thí nghi m nh h

ng c a hàm l

iii

ng bentonite. ........................20


2.1.1. L a ch n v t li u..................................................................................................20
2.1.2. L a ch n c p ph i thí nghi m.............................................................................22
2.1.3. Ph

ng pháp thí nghi m .....................................................................................23

2.2. L a ch n các ph

ng pháp tính tốn th m phù h p. ........................................24

2.2.1. Ph

ng pháp c h c ch t l ng: ..........................................................................24

2.2.2. Ph

ng pháp th y l c: ........................................................................................26

2.2.3.Ph

ng pháp th c nghi m: ..................................................................................27

2.2.4. Ph

ng pháp s : ..................................................................................................27

a. Ph

ng pháp sai phân ................................................................................................27

b. Ph

ng pháp ph n t h u h n ...................................................................................28

2.3. Các ph

ng pháp gi i bài toán n đ nh. ..............................................................30

2.3.1. Tiêu chu n phá ho i Mohr – Coulomb...............................................................30
2.3.2. Các ph

ng pháp tính n đ nh tr

t ..................................................................30

2.4. L a ch n ph n m m tính tốn ..............................................................................32
CH

NG 3: NGHIÊN C U TH C NGHI M CÁC Y U T

N TÍNH TH M T

NH H

NG

NG HÀO XI M NG – BENTONITE ..............................34

3.0.

t v n đ ...............................................................................................................34

3.1.

c đi m,tính ch t và thành ph n c a xi m ng bentonite và ng d ng trong

xây d ng

....................................................................................................................35

3.1.1.

c đi m ,tính ch t và thành ph n c a bentonite ...............................................35

3.1.2.

c đi m ,tính ch t và thành ph n c a xi m ng.................................................37

3.1.3.Tro bay

..............................................................................................................39

3.2. Thí nghi m xác đ nh ch tiêu c lý c a t

ng hào ng v i các hàm l

ng khác

nhau ................................................................................................................................40
3.2.1. Tr n h n h p v t li u...........................................................................................40
a. Chu n b v t li u và ch t o m u ................................................................................40
b. úc m u ....................................................................................................................42
c. B o d

ng m u ...........................................................................................................43

3.2.2. Thí nghi m xác đ nh h s th m .........................................................................44
3.2.3. K t qu thí nghi m ..............................................................................................48
CH

NG 4:

NG D NG TÍNH TỐN CHO

TÂN DÂN, XÃ THI N K , HUY N S N D

iv

P CHÍNH H

CH A N

C

NG, T NH TUYÊN QUANG .....62

4.1. Gi i thi u v cơng trình .........................................................................................62
4.2. Các ch tiêu c lý đ
4.3.

c l a ch n ...........................................................................62

xu t các bi n pháp an toàn ..............................................................................65

4.3.1. H các đi m áp l c trên đ

ng đo áp: ................................................................65

4.3.1. i u khi n biên h l u ........................................................................................65
4.3.3. Gia t i h l u........................................................................................................66
4.4. Tính tốn th m và n đ nh, so sánh ch n kích th

c b ph n ch ng th m .....66

K T LU N VÀ KI N NGH ......................................................................................71
K T LU N ....................................................................................................................71
NH NG H N CH ......................................................................................................72
TÀI LI U THAM KH O ............................................................................................73
PH L C ....................................................................................................................74

v


DANH M C HÌNH NH

Hình 1.1: Th m ngang thân đ p đ ng ch t .......................................................................4
Hình 1.2: Th m bùng nhùng ngang thân đ p ....................................................................5
Hình 1.3:

p có t

ng lõi m m ......................................................................................6

Hình 1.4:

p có t

ng nghiêng m m ..............................................................................8

Hình 1.5:

p đ t đ ng ch t có t

Hình 1.6:

p có t

ng r ng ......................................................................9

ng lõi chân r ng và t

ng nghiêng chân r ng .................................9

Hình 1.7: Ch ng th m cho n n b ng b n c c .................................................................10
Hình 1.8: Ch ng th m b ng t

Hình 1.9: T

ng nghiêng, sân ph .....................................................10

ng ch ng th m b ng xi m ng – bentonite ................................................11

Hình 1.10: Thi cơng hào Bentonite .................................................................................12
Hình 1.11: H th ng

v t li u ........................................................................................16

Hình 1.12: Máy đào g u n ng 7,5 t n c a cơng ty Bachy Soletanche............................17
Hình 1.13: Mơ hình t

ng d n ........................................................................................17

Hình 1.14: Thi cơng theo th t t panel có s th t bé đ n panel có th t l n .........19
Hình 2.1. So sánh màu s c c a 3 lo i Bentonite Trugeo, Tr ng Th nh và Hùng Ng c
.........................................................................................................................................21
Hình 2.2. Xi m ng Vicem c a cơng ty Hồng Th ch .....................................................22
Hình 2.3 : S đ tính th m theo ph

ng pháp c h c ch t l ng ....................................24

Hình 2.4: S đ tính th m theo ph

ng pháp th y l c ...................................................26

Hình 2.5: S đ tính th m theo sai phân .........................................................................28
Hình 2.6: S đ ph n t tam giác ...................................................................................29

Hình 3.1 : B t Bentonite Trugel......................................................................................35
Hình 3.2 : H n h p xim ng – bentonite đang tách n

c và co ngót. .............................37

Hình 3.3 : Cơng ty đang s n xu t xi m ng ......................................................................38
Hình 3.4 : Tro bay Ph L i dùng cho thí nghi m............................................................40

vi


Hình 3.5 : Dung d ch bentonite tr

ng n sau 24 ti ng..................................................41

Hình 3.6 : Sàng m t nh dùng đ tr n v t li u ...............................................................41
Hình 3.7 : Tr n xi m ng và tro bay v i dung d ch bentonite tr
Hình 3.8 :

ng n .........................42

h n h p v t li u vào khn ......................................................................43

Hình 3.9 : Ch đ b o d

ng m u ..................................................................................44

Hình 3.10 : S đ và thi t b đo th m dùng trong thí nghi m ........................................45
Hình 3.11 : V t li u đã đ

c c t b ng dao vòng chu n b làm thí nghi m .....................46

Hình 3.12 : Ti n hành thí nghi m th m ..........................................................................47
Hình 3.13 : Ba m u thí nghi m đ

cb ođ

ng

3 đi u ki n khơ, m và bão hịa......49

Hình 3.14 : Bi u đ t ng h p k t qu thí nghi m th m c a m u đ c b o d ng đi u
ki n khơ ...........................................................................................................................50
Hình 3.15 : Bi u đ t ng h p k t qu thí nghi m th m c a m u đ c b o d ng đi u
ki n m ............................................................................................................................51
Hình 3.16 : Bi u đ t ng h p k t qu thí nghi m th m c a m u đ c b o d ng đi u
ki n bão hịa ....................................................................................................................52
Hình 3.17 : Bi u đ k t qu thí nghi m th m c a t ng t l theo th i gian ....................57
Hình 3.18: H s th m c a m u thí nghi m có t ng kh i l

ng h t m n b ng nhau .....59

Hình 3.19: H s th m c a m u thí nghi m có kh i l ng bentonite b ng nhau và có s
thay đ i v c p ph i xi m ng và ph gia.........................................................................59
Hình 3.20: H s th m c a m u thí nghi m có thành ph n cát ......................................60
Hình 4.1 : S đ m t c t tính tốn th m tr

ng h p 1 ...................................................67

Hình 4.2 : S đ m t c t tính tốn th m tr

ng h p 2 và 3 ............................................67

Hình 4.3 : Các đ

ng đ ng gradien J xy ...........................................................................68

Hình 4.4 : Các đ

ng đ ng gradien J xy ...........................................................................68

Hình 4.5 : Các đ

ng đ ng gradien J xy ...........................................................................69

vii


DANH M C B NG BI U
B ng 2.1 . Thông s k thu t c a Bentonite Trugeo ......................................................21
B ng 2.2. Thông s k thu t c a Bentonite Tr

ng Th nh ...........................................21

B ng 2.3. Thông s k thu t c a Bentonite Hùng Ng c ...............................................21
B ng 3.0. Ti n thành thí nghi m v i các c p ph i khác nhau .......................................34
B ng 3.1.

c tr ng c lý c a tro bay Ph L i ..............................................................40

B ng 4.1.Thông s k thu t c a h ch a ........................................................................63
B ng 4.2. H s th m c a v t li u dùng cho tính tốn...................................................66
B ng 4.3. K t qu tính th m ..........................................................................................68

viii


M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
p v t li u đ a ph

ng là lo i hình ng n sơng đ

nh trên tồn th gi i.T n d ng đ

c s d ng ph bi n

n

c ta c ng

c ngu n v t li u s n có ph bi n t i khu v c xây

d ng cơng trình, giá thành xây d ng r h n r t nhi u so v i lo i hình ng n sơng
khác.Trong q trình khai thác s d ng m t s đ p đã xu t hi n m t s nh ng s c , h
h ng, m t n đ nh cơng trình. Có r t nhi u nguyên nhân d n đ n s c , h h ng c a
đ p đ t nh đ m nén không t t, s lý ti p giáp kém, thi t b thoát n

h

c b h ng, nh

ng c a dòng th m… Theo các báo cáo t ng k t trên th gi i, cơng trình thu l i làm

b ng v t li u đ a ph

ng b h h ng do dòng th m gây ra là nguyên nhân l n nh t

chi m kho ng 35 ÷ 40% t ng s các nguyên nhân gây ra h h ng. Vì v y vi c s lý
th m cho đ p, n n lúc thi t k m i và lúc s a ch a đóng vai trị r t quan tr ng đ m b o
cho s ho t đ ng hi u qu và an toàn c a đ p. [1]
Trong nh ng n m g n đây công ngh thi cơng ch ng th m cho các cơng trình xây d ng
nói chung và cơng trình th y l i nói riêng đang phát tri n r t m nh và r t đa d ng. Bên
c nh nh ng bi n pháp truy n th ng nh :đ p sân ph , đ p chân khay,t
ván ch ng th m… nhi u công ngh m i đã đ

ng lõi sét,c

c nghiên c u và ng d ng nh : T

ng

hào ch ng th m Bentonite, công ngh khoan ph t v a áp l c cao, màng ch ng th m
b ng v i đ a k thu t…
Bentonite là v t li u m i ng d ng làm t

ng ch ng th m l n đ u tiên vào n m 1999

t i cơng trình th y l i D u Ti ng ti p đó là cơng trình Am Chúa, IaKao, Easoup
Th

k L c, D

ng –

ng

ông –Kiên Giang… đ u cho hi u qu ch ng th m t t v i

giá thành h p lý. Tuy nhiên, các cơng trình t
đào hào trong dung d ch Bentonite đ u đ

ng ch ng th m thi công b ng bi n pháp

c thi t k , ki m tra ch t l

nghi m hay s li u c a các cơng trình đã có
trong n

c.

n

ng d a theo kinh

c ngồi và m t s ít các cơng trình

i u đó đã gây ra r t nhi u khó kh n trong cơng tác thi t k , thi công và

công tác đánh giá ki m đ nh ch t l

ng t

ng ch ng th m. Hi n nay công tác thi t k ,

nâng c p, s a ch a nh m m c tiêu an toàn h

đ p trong ph m vi c n

chú tr ng. Vi c ng d ng công ngh xây d ng t

1

c đang đ

c

ng hào ch ng th m Bentonite có tính


kh thi và hi u qu cao. Do đó đ t ra v n đ c n có s nghiên c u đ u t k l

ng, đ

xu t bi n pháp tiêu chu n thi t k , thi cơng thích h p đ n gi n là u c u r t b c thi t.
2. M c đích c a đ tài
Nghiên c u nh h

ng c a hàm l

ng Bentonite đ n tính th m c a t

ng hào Xi m ng

– Bentonite.Qua đó đ xu t gi i pháp ch ng th m h p lý cho đ p chính h ch a n
Tân Dân, xã Thi n K ,huy n S n D

c

ng, t nh Tun Quang đ m b o cơng trình n

đ nh và kinh t .
3. Ph m vi nghiên c u c a đ tài
- Các lo i t
-

ng hào xi m ng đ ch ng th m cho đ p và n n.

ng d ng cho đ p chính h ch a n

4. Cách ti p c n và ph

c Tân Dân.

ng pháp nghiên c u

- i u tra ,th ng kê và t ng h p tài li u nghiên c u đã có

trong và ngồi n

c có liên

quan đ n đ tài.
- Nghiên c u c s lý thuy t
- Ti n hành thí nghi m trong phịng thí nghi m
- L a ch n các ph

ng pháp tính tốn,mơ hình tính tốn và ph n m m h p lý đ tính

tốn phân tích kh n ng ch ng th m.
5. K t qu d ki n đ t đ
- Quan h gi a hàm l

c

ng Bentonite v i tính th m c a t

ng hào xi m ng – bentonite

v i các thông s c a hào.
- K t qu
D

ng d ng cho đ p chính h ch a n

ng, t nh Tuyên Quang.

2

c Tân Dân, xã Thi n K , huy n S n


CH

NG 1: T NG QUAN V

VÀ X

P V T LI U

LÝ CH NG TH M QUA

P VÀ N N.T

A PH

NG,TH M

NG HÀO XI M NG

– BENTONITE.
1.1. T ng quan v h đ p c a Vi t Nam.
Vi t Nam, v i n n nông nghi p ch y u là lúa n
nghi t, h n hán, l l t x y ra th

c, đi u ki n thiên nhiên vơ cùng kh c

ng xun. Vì v y, cơng tác th y l i có v trí vơ cùng

quan tr ng, là m t trong nh ng ngành có truy n th ng đ

c xây d ng và phát tri n lâu

đ i, có nhi u thành t u quan tr ng g n li n v i l ch s phát tri n đ t n
trình th y l i đã đ l i nh ng d u n v ý chí kiên c

c. Nhi u cơng

ng c a dân t c Vi t Nam trong

quá trình chinh ph c thiên nhiên, khoa h c k thu t Th y l i, góp ph n chi n th ng m i
thiên tai.
H u h t các đ p t o h ch a đ
đ p nh đ

c xây d ng

n

c ta là đ p đ t, trong đó ph n l n các

c xây theo hình th c đ p đ ng ch t ,mái th

ng l u đ

c b o v b ng t m

bê tông ho c đá x p, mái h l u b o v b ng tr ng c trong các ơ có đ s i đá đ thoát

n

c thân đ p.
p v t li u đ a ph

ng là lo i đ p đ

c xây d ng b ng các lo i đ t hi n có trong khu

v c xây d ng cơng trình nh : sét, á sét, á cát, s i cu i...
v ng ch c, có yêu c u ch t l

ng c a n n đ i v i đ p khơng cao l m, có kh n ng c

gi i hóa cao khi thi cơng và trong đa s tr
đ

p đ t có c u t o đ n gi n,

ng h p có giá thành th p nên là lo i đ p

c ng d ng r ng rãi nh t trên th gi i. Hi n nay th gi i có kho ng b n tr m ngàn

đ pđ

c xây d ng trong đó đ p đ t chi m trên 70% còn l i là các lo i đ p khác nh

đ p đá đ , đ p bê tông tr ng l c...
1.2. Các v n đ m t an toàn do th m qua đ p và n n, nguyên nhân và các bi n
pháp x lý.

1.2.1. Th m qua đ p đ t
S chuy n đ ng c a ch t l ng ( n
trong môi tr

c, d u, h i n

c...) trong đ t, trong đá n t n ho c

ng x p nói chung g i là th m. Th m có ý ngh a r t l n trong vi c xây

3


d ng và khai thác nh ng cơng trình th y l i nói chung và riêng đ i v i đ p đ t thì th m
l i càng có ý ngh a đ c bi t.
p đ t là m t lo i cơng trình dâng n

cđ

c làm b ng v t li u x p, nó đ

c đánh giá

là b n và ch u ch n đ ng t t so v i các lo i đ p khác, tuy nhiên trong quá trình làm vi c
do tác đ ng c a các y u t t nhiên và y u t s d ng c a con ng

i đã x y ra tình

tr ng h h ng t i nhi u đ p đ t v i nhi u m c đ khác nhau. Nguyên nhân chính có th
k đ n là do hi n t

th m th t là khó l

ng th m qua n n đ p, vai đ p, và thân đ p gây ra tác h i c a dịng
ng, nó khơng ch làm m t n

c đ i v i các cơng trình tr n

cịn làm gi m n đ nh c a các cơng trình và n n nh : đ y n i, đ y tr
ng m, tr
c

c mà

t, trơi đ t, xói

t n n...Theo k t qu th ng kê trên th gi i nguyên nhân l n nh t gây nên s

các đ p v t li u đ a ph

ng là do dòng th m gây ra, nó chi m kho ng 35% - 40%

t ng s các ngun nhân gây h h ng cơng trình. Th m là tình tr ng x y ra ph bi n
các đ p đ t, nhi u h ch a b th m r t nghiêm tr ng mà vi c x lý l i khó kh n, t n
kém, gây t n th t l n v kinh t nh đ p D u Ti ng – Tây Ninh, Ea Soup Th
k L k.....Hi n t
đ

ng –

ng th m qua đ p đ t có th x y ra ngay sau khi cơng trình m i

c hồn thành đ a vào s d ng ho c sau m t vài n m làm vi c.[2]

Hình 1.1: Th m ngang thân đ p đ ng ch t

4


Hình 1.2: Th m bùng nhùng ngang thân đ p
1.2.2. Nguyên nhân th m qua thân và n n đ p đ t.
- Nguyên nhân khách quan :
t là môi tr

ng x p, có l r ng cho nên n

qua. Kh n ng th m n

cc ađ tđ

c có th len l i theo các l r ng mà th m

c đ c tr ng b i h s th m k, đ i v i nh ng lo i

đ t khác nhau có h s th m khác nhau.
Khi đ p đ p th
hai môi tr

ng sinh ra m t ti p giáp gi a thân và n n đ p do đ c tr ng c u t o c a

ng có tính c lý khác nhau nh v h s th m, c p ph i h t, đ ch t...., n n

đ p có th là đá c ng. Vì v y s xu t hi n dòng th m ch y theo m t ti p giáp gi a thân
và n n đ p.Ngoài ra, dòng th m còn xu t hi n d

i n n đ p n u n n là đ t, cu i s i hay

đá n t n .
- Nguyên nhân ch quan :
Trong h s thi t k , ng
t

i thi t k ch a đ a ra đ

c bi n pháp x lý t i u v hi n

ng th m qua thân và n n đ p; cịn trong q trình thi cơng, nhà th u thi công không

tuân th nghiêm ng t k thu t c ng nh quy trình thi cơng và các u c u trong h s
thi t k đã đ

c phê duy t, d n đ n là trong thân đ p t n t i nh ng khu v c th m m nh

nh m t ti p giáp gi a các l p không đ

c x lý t t, các khu v c đ m sót, đ m d i...

5


1.2.3. Các bi n pháp ch ng th m cho đ p đ t.

1.2.3.1. Ch ng th m cho nh ng cơng trình m i xây d ng
Khi thi t k xây d ng nh ng đ p đ t m i, n u m c đ th m c a v t li u đ t đ p đ p
ho c đ a ch t n n đ p không đ m b o v l u l
ph m vi cho phép thì ng

ng th m qua thân đ p và qua n n trong

i thi t k s áp d ng m t s bi n pháp ch ng th m ph bi n

sau đây nh m kh c ph c các y u t này.
a) Ch ng th m cho thân đ p :
V t ch ng th m cho thân đ p th

ng có d ng lõi gi a ho c t

ng nghiêng có th dùng

v t li u d o ho c v t li u c ng.

i v i các đ p đ t khi thi t k xây d ng m i, khi c n

thi t ph i dùng v t ch ng th m thì h u nh nhà thi t k đ u dùng v t li u ch ng th m
cho thân đ p là v t li u d o vì nó có nh ng u đi m n i tr i và phù h p v i đ p h n v t
li u c ng nh : có kh n ng bi n d ng, kh n ng liên k t v i ph n thân đ p t t h n,
không yêu c u cao v đ a ch t n n.
−

p đ t có t

ng lõi m m

Lõi gi a b ng đ t sét có h s th m nh có d ng th ng đ ng n m chính gi a ho c g n
nh chính gi a thân đ p.Theo c u t o b dày đ nh t
dày chân t

ng không nh h n 1/10 c t n

lõi ph i đ m b o không cho n
m cn

Vi c liên k t gi a t

c nh ng ph i đ m b o ≥ 2m.

c phía th

c mao d n trong đ t v i đ v

ng lõi không nh h n 0,8cm, đ

ng l u v

nh t

ng

t quá đ ng th i ph i cao h n

t cao = (0,3 ÷ 0,6)m tùy theo c p cơng trình.

ng lõi m m và n n c n ph i đ c bi t l u ý.N u n n là đ t khơng

th m ho c th m ít thì lõi tròn sâu xu ng t ng đ t n n ph i l n h n t 0,5 ÷ 1,25m. B
ph n n i t
t

ng lõi và n n đá ph i làm r t c n th n v i các hình th c nh đ r ng, ho c

ng r ng bêtông c m sâu vào kh i đá t t 0,6 ÷ 1,2m.

Hình 1.3:

p có t

6

ng lõi m m


u đi m :
- Ch ng ch n đ ng t t, d lún đ u.
- Kh n ng ch ng th m t t.
n đ nh trong tr

-

Nh

ng h p n n b bi n d ng nhi u.

c đi m :

- Yêu c u m t l

ng sét l n nên s gây khó kh n n u trong vùng đ p đ p khan hi m

đ t sét.
- K thu t thi công ph c t p.
- Có th b n t đ p t i m t ti p xúc gi a hai lo i v t li u do đ c tính tr

ng n và co

ngót c a đ t sét khác v i đ t đ p đ p.
- Khi b h h ng khó s a ch a.
Ph m vi ng d ng :
- Ch y u dùng cho nh ng đ p đ t t

ng đ i cao và trong vùng đ p đ p có nhi u đ t

sét.
−
T

p có t

ng nghiêng m m :

ng nghiêng có tác d ng ch ng th m cho thân đ p, h th p đ

nhanh, làm cho đ i b ph n đ t

thân đ p đ

mái

sát mái th

h l u.Th

th t ít th m n

ng đ

cđ t

ng bão hòa xu ng r t

c khơ ráo và t ng them tính n đ nh cho
ng l u đ p và đ

c làm b ng đ t sét, đ t

c.

B dày t

ng nghiêng ph thu c các yêu c u c u t o và gradien th y l c cho phép c a

đ tđ pt

ng. Kích th

ct

ng nghiêng có th t ng d n t đ nh xu ng đáy và ph

thu c vào c t th m. B dày đ nh t
nh h n H/10 ( H – c t n
c a đ nh t
c

c tác d ng ), và không nên nh h n 2 ÷ 3m.

ng nghiêng trên m c n

c p cơng trình

ng khơng nên nh h n 0,8m. Chân t

=0,5 ÷ 0,8m.

c dâng bình th

nh t

ng khơng đ

ng

th

ng khơng
v

t cao

ng l u đ

c d a theo

c th p h n m c n

c t nh gia

ng.
tránh hi n t

m t ngoài ( th

ng n t n do thay đ i th i ti t ( nhi t đ ) c n ph i có l p b o v
ng l u ) v i đ dày kho ng 1m. V t li u làm l p b o v ph i bi n d ng

7


và th m n

c t t nh đ t cát, đ t cu i s i. Mái d c c a t

ng nghiêng có th song song

v i mái d c thân đ p ho c l n h n nh ng ph i đ m b o n đ nh.M t ti p xúc gi a
t

ng nghiêng và ph n đ t thân đ p c ng nh l p b o v ph i b trí t ng l c ng

đ phịng hi n t
n

cđ

ng xói ng m cho v t ch ng th m do dòng th m có đ chênh l ch c t

c l n.

N u n n đ p là n n đá thì liên k t t
Khi n n b n t n và th m n

ng nghiêng v i n n b ng các r ng ch ng th m.

c nhi u s x lý b ng ph t v a ch ng th m.

Hình 1.4:

p có t

ng nghiêng m m

u đi m :
- H th p đ

ng bào hòa xu ng r t nhanh,làm cho đ i b ph n đ t

thân đ p đ

c

khơ ráo và t ng them tính n đ nh cho mái h l u.
- Thi công, s a ch a d dàng.
Nh

c đi m :

- L p b o v và t

ng nghiêng d b m t n đ nh do tr

t.

b) Ch ng th m cho n n đ p :
Do đ p đ t đ

c xây d ng trên n n th m n

c và khi m c n

trong thân đ p s hình thành dòng th m t th

c th

ng l u dâng cao

ng l u v h l u. Vì v y, c n ph i có

nh ng bi n pháp x lý ch ng th m cho n n đ p nh m h n ch s m t n

c đ ng th i

đ phòng bi n d ng th m trong n n đ p.Hình th c ch ng th m trong n n đ p ph thu c
vào lo i đ p, chi u sâu t ng n n th m n

c và đ a ch t c a n n.

p đ ng ch t xây d ng trên n n th m n
th

ng là t

c thì hình th c ch ng th m cho n n thông

ng r ng, b n m c ho c màng xim ng

8


T

ng r ng thích h p đ i v i n n có t ng th m n

c khơng sâu l m (th

ng T≤ 5m) và

làm b ng chính v t li u thân đ p ho c b ng v t li u ch ng th m t t nh sét, á sét… N u
t ng n n th m n

ct

ng đ i l n không th xây d ng đ

ct

ng r ng thì c n ph i

dùng b n c c ho c phun màngch ng th m xu ng t n t ng không th m n
tr

ng h p t ng th m n

c. Trong

c quá sâu ho c vơ h n thì b n c c ho c màng xi m ng ch

c m xu ng m t đo n trong t ng n n, đ sâu c a đo n này c n xác đ nh đ i v i t ng
tr

ng h p c th trên c s yêu c u v ch ng th m và n đ nh th m.

Hình 1.5:

p đ t đ ng ch t có t

i v i đ p khơng đ ng ch t (có lõi gi a ho c t
trong n n th

ng nghiêng) thì v t ch ng th m

ng n i ti p v i v t ch ng th m c a thân đ p.[3]

Có nhi u hình th c ch ng th m cho n n: t
tr

ng r ng

ng r ng, b n c c, t

ng bê tông ho c sân

c…Vi c áp d ng các hình th c ch ng th m cho n n ph thu c vào chi u sâu t ng

n n, tính ch t c a đ t n n và k thu t thi công.
+ T ng th m nh T ≤ 5m thì có th dùng t
và n i ti p v i lõi gi a ho c t

ng r ng làm v t li u ch ng th m cho n n

ng nghiêng c a đ p. T

ng r ng c n c m sâu xu ng

t ng không th m m t đ sâu ≥ 0,5m.

Hình 1.6:
+ T ng th m n

ct

p có t

ng lõi chân r ng và t

ng nghiêng chân r ng

ng đ i sâu thì hình th c ch ng th m cho n n có th là b n c c.

B n c c c m sâu vào lõi gi a ho c t

ng nghiêng và t ng không th m m t đ dài nh t

đ nh nh m tránh khơng sinh ra xói ng m c c b t i hai đ u mút b n c c.

9


Hình 1.7: Ch ng th m cho n n b ng b n c c
+ Khi t ng th m n

c khá dày ho c sâu vơ h n thì bi n pháp ch ng th m cho n n có

th là đóng b n c c l l ng trong n n ho c dùng sân ph ch ng th m. Sân tr

b ng v t li u có h s th m nh kéo dài ra phía th
l

ng th m qua n n và t ng đ

chi u dài sân tr

c làm

ng l u nên có hi u ích gi m l u

c n đ nh th m cho n n. Theo k t qu nghiên c u thì

c khơng l n h n t 5 ÷ 6 l n c t n

c tr

c đ p. Chi u dày sân tr

c

≥ 0.5m đ i v i đ p th p và ≥ 1m đ i v i đ p cao.

Hình 1.8: Ch ng th m b ng t

ng nghiêng, sân ph

1.2.3.2. Ch ng th m cho nh ng cơng trình đã xây d ng tr
Khi cơng trình đã xây d ng mà có hi n t

c đây

ng th m m nh gây nguy c m t n

c và m t

n đ nh cho đ p thì c n ph i có bi n pháp ch ng th m. Tuy nhiên v n đ c b n

đây

là d a vào bi n pháp ch ng th m nào, áp d ng công ngh nào đ đ t hi u qu cao trong
thi công, rút ng n th i gian xây d ng và h giá thành cơng trình. M t s bi n pháp đi n
hình th

ng đ

c s d ng đ x lý ch ng th m cho đ p đã cho hi u qu t t nh :

− Công ngh ch ng th m b ng màng đ a k thu t (Geomembrane).
− Công ngh khoan ph t cao áp (Jet – grouting).

10


− Công ngh ch ng th m b ng t

ng hào xi m ng – Bentonite.

Trong ph m vi lu n v n này tác gi đi sâu vào nghiên c u công ngh ch ng th m cho
đ p và n n b ng t

ng hào xi m ng – Bentonite.

1.3. Công ngh ch ng th m qua đ p và n n b ng t

ng hào Bentonite. [4]

ây là cơng ngh ch ng th m có giá thành cao nh ng cho hi u qu ch ng th m t t và
lâu dài, q trình thi cơng khơng m y khó kh n, m t b ng thi công t
đ p đ t đã làm vi c trong kho ng th i gian t

ng đ i g n. Khi

ng đ i dài (T 5 n m tr lên) mà b th m

m nh c n ph i x lý mang tính lâu dài và trong vùng l i khan hi m ho c khơng có v t
li u làm thi t b ch ng th m nh : đ t sét, đ t th t, đ t ch t… thì có th xem xét s d ng
cơng ngh này.
Nguyên lý công ngh :
T

ng hào xi m ng – bentonite là lo i t

ng ch ng th m đ

c thi công b ng bi n pháp

chung là đào hào trong dung d ch bentonite, sau đó s d ng h n h p v t li u xi m ng –
bentonite + ph gia tr n vào n
t

c, sau th i gian nh t đ nh đông c ng l i t o thành

ng ch ng th m cho thân và n n đ p. Thành ph n v t li u c a t

g m : xi m ng + bentonite + ph gia và n

c.B r ng hào th

ng ch ng th m bao

ng trong kho ng 0,5 ÷

1,2m và chi u sâu c a hào có th lên t i 120m.

Hình 1.9: T

ng ch ng th m b ng xi m ng – bentonite

có th đào hào r t sâu và duy trì đ

c mái d c th ng đ ng nh v y trong quá trình

thi cơng ph i duy trì liên t c h n h p bentonite đ y trong hào gi cho vách hào luôn
đ

c n đ nh. H s th m c a t

ng hào bentonite nh (k = 10-5÷ 10-7 cm/s) nên dòng

th m b h n ch r t đáng k khi đi qua t

ng ch ng th m này.[2]

11


Hình 1.10: Thi cơng hào Bentonite
u đi m:
− Ch ng th m đ t hi u qu cao ( h s th m nh k = 10-5 ÷ 10-7 cm/s)
− Dung dich xi m ng + bentonite đ

c tr n trên dây chuy n công ngh theo tiêu chu n

th ng nh t nên thu n ti n trong thi t k , thi công, v n chuy n và ki m sốt ch t l
− Thi cơng hi u qu trên n n cát có h s th m l n, t ng th m n m sâu.
− Khi đ a hình xây d ng ch t h p v n áp d ng đ

12

c công ngh thi công này.

ng.


Nh

c đi m:

− Máy móc thi cơng c ng k nh ph c t p.

− Không thi công đ

c khi n n l n đá l n, đá t ng.

− Giá thành cơng trình cao.
Ph m vi áp d ng:
− Ch y u s d ng công ngh này đ s a ch a ch ng th m cho các đ p đ t và n n c a
chúng.
− S d ng khi đ a hình xây d ng ch t h p, yêu c u ch ng th m cao, t ng th m n

c

sâu và h s th m l n.
1.4. Gi i thi u chi ti t t
1.4.1. Ch c n ng c a t

ng ch ng th m b ng xi m ng bentonite
ng hào ch ng th m bentonite

Ch c n ng quan tr ng nh t c a t

ng hào ch ng th m bentonite là ch ng th m cho

thân và n n đ p nh ng kh n ng ch ng th m c a t
− Th nh t: do chính v t li u làm t
và n

ng ph thu c vào các y u t sau:

ng g m: h n h p xi m ng + bentonite + ph gia

c.

− Th hai: do các màng ng n hình thành trong quá trình thi cơng t
ng n

ng. Các màng

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

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

sát vách hào.

− Th ba: là do ph thu c vào đ l u đ ng, đ m n c a các h t bentonite, các h t này
xâm nh p vào các l r ng c a đ t làm t ng kh n ng ch ng th m c a đ t.
1.4.2. Các yêu c u c a t

ng ch ng th m xi m ng – bentonite

− Yêu c u v m t k thu t:
+

mb ol

+

m b o n đ nh hai bên vách hào, khơng xói ng m đ i v i n n c a cơng trình.

+ Gi m đ

ng n

c th m qua đ p nh h n l u l

ng th m cho phép c a cơng trình.

c áp l c th m lên b n đáy cơng trình.

+ Phù h p v i đi u ki n k thu t và n ng l c máy móc thi t b hi n nay.
+C

ng đ v a xi m ng – bentonite sau 28 ngày R > 1,5kg/cm2

− Yêu c u v kinh t :

13


Ph

ng án đ

c đ t ra có giá thành r ho c

ph

ng án đ

c ch n ch a h n là ph

m c có th ch p nh n đ

ng án r nh t mà là ph

c.

ôi khi

ng án t i u nh t trên

c s phân tích so sánh c v kinh t và k thu t.
1.4.3. C p ph i v t li u c a xi m ng – bentonite
Trên c s yêu c u k thu t c a t

ng ch ng th m, đ c tính lý hóa và tính ch t c h c

c a v a xi m ng – bentonite c n ph i l a ch n v t li u và t l pha tr n h n h p v t
li u h p lý. H n h p v t li u làm t

ng g m có xi m ng + bentonite + ph gia và n

Xi m ng làm c t li u chính đ nâng cao c

ng đ t

c.

ng ch ng th m. Bentonite là v t

li u mang nhi u đ c tính đ c bi t gi vai trị quan tr ng trong cơng ngh này, nó v a có
tác d ng t ng c

ng ch ng th m cho t

ng v a có vai trò t o hi u qu c h c gi cho

vách hào không b s t n trong quá trình thi cơng. Ph gia có tác d ng làm ch m th i
gian linh k t c a xi m ng, duy trì đ nh t th p trong th i gian dài đ ph c v cho vi c
v n chuy n v t li u thi công các panel d dàng. H n h p này ph i có đ linh đ ng c n
thi t đ v a có th chui vào các khe r ng trong đ t, ph i có n ng đ bentonite phù h p
đ khi tr

ng n l p đ y các l r ng nh m đáp ng đ

đ nh vách hào trong quá trình đào hào.
c chi u sâu c a m i panel. Th

c yêu c u ch ng th m và gi

n

ng th i c p ph i v t li u còn ph thu c vào

ng thì ph i thêm ph gia ch m đơng k t đ đ m bào

v a không b đông k t trong quá trình đào hào. Hàm l

ng các thành ph n có trong h n

h p khơng ch liên quan đ n các y u t k thu t mà cịn nh h

ng đ n giá thành cơng

trình. Thơng th

c và c

li u làm t

ng quy đ nh dung tr ng, đ nh t, đ tách n

ng nh sau :

−

nh t : 28” ÷ 30”

−

tách n

c : 4%

− Dung tr ng c a h n h p : 1,13 ÷ 1,15 (T/m3)
− C

ng đ v t li u làm t

ng sau 28 ngày R > 1,5 (kg/cm2)

Trên c s thí nghi m và kinh nghi m đ a ra t l pha tr n nh sau:
− Xi m ng : 350 ÷ 400 (kg)
− Bentonite : 35 ÷ 60 (kg)
− Ph gia tro bay : 100 ÷ 200 (kg)
− N

c : 910 (lít)

14

ng đ c a v t


1.4.4. Kích th

c hào bentonite

Theo kinh ngi m hào bentonite th
thu c vào c t n

c tr

ng có b r ng t 0,5 ÷ 1,2m. B r ng c a hào ph

c hào, h s th m c a đ t đào hào và b n thân hào. Có th nói

v i m i cơng trình khác nhau thì b r ng hào s khác nhau, tuy nhiên trong th c t các
hào bentonite đã đ

c xây d ng

n

c ta th

ng có b r ng b = 0,6m đ phù h p v i

đi u ki n c a máy thi cơng đ c bi t là dung tính c a g u đào (th

ng hay s d ng c u

n ng 60 t n có g u đào lo i cáp treo kích th

c 1,8×0,6×6m, n ng 7.5 t n). Hào

bentonite

ng… đ u r ng 0,6m đ phù h p v i

D

ng

ông, D u ti ng, Easoup th

thi t b thi công. Hào đào càng sâu càng d b m t n đ nh nh t là khi trong n n xu t
hi n m c n

c ng m,

Vi t Nam hào bentonite đ

D u Ti ng. H s th m c a t
càng s
t

nh h

ng yêu c u t ( 10-5 ÷ 10-7cm/s), h s th m càng nh

ng nhi u đ n ch t l

ng xi m ng - bentonite

n

c thi công sâu nh t là 39m c a đ p

ng thi công và giá thành công trình, h u h t các

c ta đ u có K = 10-5(cm/s).

1.4.5. Quy trình thi cơng hào xi m ng – bentonite.
M t trong nh ng khâu quan tr ng nh h

ng đ n ch t l

ng, đ n s thành công hay

th t b i c a công ngh này là quy trình đào hào. Quy trình đào hào liên quan đ n nhi u
khâu: l a ch n thi t b đào hào, b trí s đ đào, t

ng d n, m t b ng thi công, thi t b

thí nghi m và an tồn lao đ ng.
- Bentonite và n

cđ

c tr n v i nhau nh máy tr n v i t c đ cao, th i gian tr n ≥

10 phút.
- V a Bentonite và n

cđ

c đ a lên silô

v a, th i gian

v a ≥ 6 gi , c 1 gi qu y

ít nh t 1 l n.
- V a bentonite + n

cđ

c tr n v i Cement và ph gia VB40 b ng máy tr n v i t c

đ cao, th i gian tr n v a ≥ 10 phút cho v a đ

c tr n đ u.

- V a C-B đ a vào b ch a và b m vào hào ch ng th m.
Quy trình ki m tra v a X – B trên m i m tr n và l y m u ki m tra v a t i hào ch ng
th m đ

c th c hi n theo đúng quy đ nh c a thi t k và các quy đ nh khác c a ch đ u

t .
1.4.5.1. B trí m t b ng cơng tr

ng

15


Vi c b trí m t b ng cơng tr

ng khơng nh ng ch

và an tồn thi cơng mà cịn nh h

nh h

ng đ n ti n đ , ch t l

ng đ n giá thành cơng trình.

- M t b ng b trí khu v c s n xu t ph i đ r ng b ng ph ng và g n v trí t
b o thu n ti n cho vi c chuy n t i v trí t

ng đ m

ng tâm. N u c ly quá xa, cơng su t máy

b m có h n vi c cung c p v a không k p th i (hào không liên t c đ y v a) s
h

ng đ n ch t l

ng hào và t n đ

ng

nh

ng ng. Song c ng ph i có kho ng cách đ l n đ

không n m trong t m ho t đ ng c a máy đào, đ m b o an toàn lao đ ng.
- M t b ng c a máy đào : Do s d ng máy đào có t i tr ng l n nên đ
c a máy ph i đ

ng di chuy n

c tính tốn gia c sao cho không b lún, đ m b o b ng ph ng, an toàn

cho máy ho t đ ng.
1.4.5.2. L a ch n b trí thi t b , d ng c ki m tra, thí nghi m.

- L a ch n máy tr n v a, máy b m theo quy trình s n xu t v a phù h p v i yêu c u
c a t ng cơng trình.

Hình 1.11: H th ng
- Do tính ch t c a cơng ngh và kích th

v t li u

c t ng panel nên máy đào là lo i thi t b

n ng, yêu c u là lo i g u chuyên dùng. Máy đào dùng c n c u có s c n ng 60 t n, g u
đào có kích th

c : 2,8m×0,6×6m , n ng 7,5 t n.

- Trong đi u ki n b r ng khoang đào h p (b = 0,6m), hào l i đ

c đào

nh ng đ sâu

khác nhau, đ a ch t thay đ i, đơi khi có th g p t ng đ t c ng, g p đá m cơi nên ph i
dùng g u đào có s c n ng l n.
- Th

c th y: đ ki m tra đ th ng đ ng c a vách hào.

- D ng c đ ki m tra dung tr ng , đ nh t và đ cách n

16

c c a dung d ch.


Hình 1.12: Máy đào g u n ng 7,5 t n c a cơng ty Bachy Soletanche
1.4.5.3. B trí t

ng d n.

Do thi t b thi công là c n c u n ng có l p g u kích th

c l n đ ng th i l i thi cơng đào

hào có b dày m ng, cho nên vi c thi cơng s khó kh n, ti n đ đào ch m, hào d b
cong, b l ch.

kh c ph c khó kh n này c n ph i thi t k b sung t

BTCT có kích th

c nh sau: T

ng d n h

ng g m hai t

M200, m i t

ng có ti t di n hình thang chi u r ng 25cm

100cm, hai t

ng cách nhau 63cm.

Hình 1.13: Mơ hình t

17

ng d n

ng d n b ng

ng b ng bê tông c t thép
trên, 20cm

d

i, cao