Giải pháp khoan phụt xử lý chống thấm cho nền công trình thủy lợi và phương pháp khoan phụt xi măng đất sét cho nền bồi tích

LỜI CẢM ƠN
Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Xây dựng Cơng trình thủy với đề tài: “Giải

pháp khoan phụt xử lý chống thấm cho nền cơng trình thủy lợi và phương
pháp khoan phụt xi măng đất sét cho nền bồi tích” được tác giả hồn thành với
sự giúp đỡ của Phòng Đào tạo đại học & Sau đại học, khoa Cơng trình, các thầy, cơ
giáo trường Đại học Thủy lợi, cùng các bạn bè, đồng nghiệp trong và ngoài trường.
Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ đó để tác giả hồn thành tốt
nhiệm vụ nghiên cứu của mình.
Tác giả luận văn xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới :
PGS.TS. Lê Văn Hùng đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và cung cấp
các thông tin, tài liệu khoa học kỹ thuật cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn
này.
Cuối cùng, Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân đã
quan tâm, động viên và sự khích lệ Tác giả để Luận văn sớm được hồn thành.
Tuy nhiên, do hạn chế về mặt thời gian cũng như trình độ chun mơn nên
Luận văn khơng thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến
chỉ bảo của các Thầy, các Cô và đồng nghiệp.
Hà nội, ngày …… tháng …… năm 2012
Học viên

Nguyễn Văn Huy


LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Nguyễn Văn Huy
Học viên lớp: CH17C2
Đề tài luận văn cao học: ‘Giải pháp khoan phụt xử lý chống thấm cho
nền cơng trình thủy lợi và phương pháp khoan phụt xi măng đất sét cho nền
bồi tích’ được trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội giao cho học viên Nguyễn Văn
Huy, được sự hướng dẫn của PGS.TS. Lê Văn Hùng luận văn đã hoàn thành

đúng thời hạn quy định.
Tơi xin cam đoan với Khoa Cơng trình và Phòng Đào tạo trường Đại học
Thủy lợi đề tài nghiên cứu này là cơng trình của cá nhân tơi./.
Hà Nội, ngày ....... tháng ....... năm 2012
Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Huy


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài........................................................................................1
2. Mục đích của đề tài...............................................................................................1
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ...........................................................2
3.1. Cách tiếp cận.....................................................................................................2
3.2 Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................2
4. Kết quả dự kiến đạt được ......................................................................................2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC KHOAN PHỤT XỬ LÝ NỀN ..........3
1.1. Tổng quan về tình hình xây dựng trong nước và trên thế giới có sử dụng
phương pháp khoan phụt xử lý nền cơng trình. ........................................................3
1.1.1. Tình hình xây dựng trên thế giới có sử dụng phương pháp khoan phụt xử lý
nền cơng trình. .........................................................................................................3
1.1.2.Tình hình xây dựng trong nước có sử dụng phương pháp khoan phụt xử lý
nền cơng trình. .........................................................................................................4
1.2. Đặc điểm của khoan phụt xử lý nền và những yêu cầu kỹ thuật thi công khoan
phụt xử lý nền. ........................................................................................................10
1.2.1. Các phương pháp xử lý nền làm tăng khả năng chịu lực của nền đối với đất
yếu. .........................................................................................................................11
1.2.2. Các phương pháp xử lý nền làm tăng khả năng chống thấm của nền : .......19
1.3. Các phương pháp thi công và công nghệ thi công khoan phụt........................23

1.3.1. Khoan phụt xi măng vào nền đá: .................................................................24
1.3.2. Khoan phụt xi măng đất sét để xử lý khuyết tật cho công trình đê (đập): ...25
1.3.3. Khoan phụt cao áp (Jet grouting). ...............................................................28
1.3.3. Khoan phụt xi măng đất sét xử lý chống thấm cho nền cát cuội sỏi: ..........31
1.4. Kết luận chương I. ...........................................................................................31
CHƯƠNG II – KHOAN PHỤT XỬ LÝ NỀN BỒI TÍCH BẰNG XI MĂNG ĐẤT
SÉT. ...........................................................................................................................32
2.1 Đặc điểm của khoan phụt xử lý nền bồi tích và những yêu cầu kỹ thuật khi thi
công khoan phụt xử lý nền bằng xi măng đất sét: ..................................................32


2.1.1. Đặc điểm của khoan phụt xi măng đất sét xử lý nền bồi tích:.....................32
2.1.2. Một số yêu cầu kỹ thuật cơ bản khi thi công khoan phụt xử lý nền: ...........32
2.1.3. Yêu cầu đảm bảo thiết kế thi công ở hiện trường:.......................................38
2.1.4. Yêu cầu kỹ thuật đối với công tác khoan để phụt: ......................................39
2.1.5. Yêu cầu kỹ thuật với công nghệ phụt vữa: ..................................................41
2.1.6. Nội dung cơ bản và yêu cầu của công tác kiểm tra chất lượng thi cơng màn
chống thấm:............................................................................................................45
2.1.7. Cơng tác thí nghiệm xác định hệ số thấm:...................................................48
2.1.8. Tổ chức cơng tác thí nghiệm: ......................................................................50
2.2. Cơng nghệ thi công khoan phụt xi măng đất sét: ............................................51
2.2.1. Các thiết bị trong công nghệ thi công:.........................................................51
2.2.2. Các loại vữa khoan và phụt trong công nghệ khoan phụt xi măng đất sét: .56
2.3. Tính tốn khả năng chống thấm khi xử lý nền nói chung và nền bồi tích nói
riêng ........................................................................................................................61
2.3.1. Tính tốn khả chống thấm bằng tường nghiêng và sân phủ: .......................61
2.3.2. Tính tốn khả năng chống thấm bằng tường răng kết hợp lõi giữa :...........63
2.3.3. Tính tốn khả năng chống thấm bằng tường nghiêng + chân răng : ...........64
2.3.4. Tính tốn khả năng chống thấm đập đất đồng chất có tường răng trên nền
thấm nước : ............................................................................................................65

2.3.5. Tính tốn khả năng chống thấm đập đất bằng phương pháp khoan phụt xi
măng.......................................................................................................................66
2.4. Kết luận chương 2............................................................................................68
CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KHOAN PHUN XI MĂNG ĐẤT SÉT
XỬ LÝ CHỐNG THẤM NỀN ĐÊ QUAI CHO THỦY ĐIỆN SƠN LA ................69
3.1. Giới thiệu chung về cơng trình: .......................................................................69
3.1.1. Vị trí địa lý:..................................................................................................69
3.1.2 Nhiệm vụ của cơng trình..............................................................................69
3.1.3. Quy mơ của cơng trình và Các thơng số kỹ thuật chính của cơng trình ......70
3.1.4. Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng cơng trình ........................................73
3.1.5. Giới thiệu về đê quai giai đoạn II nhà máy thủy điện Sơn La:....................75


3.1.6. Điều kiện địa chất tuyến đê quai thượng và hạ lưu giai đoạn 2: .................76
3.2. Đề xuất giải pháp xử lý chống thấm cho nền đê quai giai đoạn II thủy điện
Sơn La:....................................................................................................................80
3.2.1. Trường hợp tính tốn thấm: .........................................................................80
3.2.2. Phần mềm sử dụng tính tốn thấm: .............................................................80
3.2.3. Mơ hình và kết quả tính tốn thấm: .............................................................82
3.2.4. Nhận xét và đề xuất xử lý chống thấm: .......................................................91
3.3. Công tác khoan phụt xử lý chống thấm nền đê quai bằng công nghệ khoan
phụt xi măng đất sét:...............................................................................................92
3.3.1. Thiết bị, vật liệu sử dụng: ............................................................................92
3.3.2. Những quy định chung: ..............................................................................94
3.3.3. Trình tự công tác khoan phụt .......................................................................95
3.3.4. Công tác khoan và yêu cầu thiết bị: .............................................................96
3.3.5. Công tác phụt dung dịch xi măng sét chống thấm:......................................97
3.3.6. Công tác kiểm tra:........................................................................................97
3.3.7. Khoan phụt thí nghiệm: ...............................................................................98
3.3.8. Một số hình ảnh thi cơng: ..........................................................................109

3.4. Tính tốn thấm qua đê quai sau khi xử lý khoan phụt: .................................112
3.4.1. Tính tốn thấm qua đê quai sau khi xử lý khoan phụt:..............................112
3.4.2. Tính tốn tổng lưu lượng thấm vào đê quai sau khi xử lý khoan phụt: .....119
3.4.3. Nhận xét về kết quả xử lý chống thấm xử lý chống thấm: ........................119
3.5. Kết luận chương III........................................................................................120
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................121
I. Kết luận .............................................................................................................121
1. Các nội dung đạt được trong luận văn .............................................................121
2. Những tồn tại và hạn chế .................................................................................121
II. Kiến nghị ..........................................................................................................122
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................123


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Các cơng trình trên thế giới có xử lý khoan phụt chống thấm ...............4
Bảng 1.2: Một số cơng trình xử lý chống thấm nền bằng phương pháp khoan phụt
vữa xi măng.............................................................................................................9
Bảng 2.1.Tổng hợp nguyên nhân và cách xử lý các hiện tượng phức tạp khi phụt
...............................................................................................................................44
Bảng 3.1. Các thơng số kỹ thuật chính .................................................................71
Bảng 3.2. Kết quả thí nghiệm mẫu dung dịch xi măng sét .................................101
Bảng 3.3: Bảng tổng hợp quá trình phụt các lỗ khoan hàng hạ lưu KP1 -:- KP6.
.............................................................................................................................103
Bảng 3.4: Bảng tổng hợp quá trình phụt các lỗ khoan hàng hạ lưu KP8 -:- KP13.
.............................................................................................................................103
Bảng 3.5. Bảng kết quả thí nghiệm hút nước. ....................................................105
Bảng 3.6: Tổng hợp quá trình phụt trung bình cho 1 mét ..................................107
Bảng 3.7: So sánh lưu lượng thấm vào hố móng đập trước và sau khi xử lý chống
thấm cho đê quai .................................................................................................119

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Phương án sửa chữa chống thấm cống D10 - Hà Nam ........................6
Hình 1.2: Thi cơng khoan phụt vữa chống thấm cống D10....................................6
Hình 1.3: Thi cơng chống thấm nền đập Đá Bạc - Hà Tĩnh ...................................7
Hình 1.4: Hình ảnh chống thấm cho đê quai cơng trình Sơn La ............................7
Hình 1.5: Hình ảnh chống thấm cho đê quai cơng trình Lai Châu. ........................8
Hình 1.6: Sơ đồ khoan phụt có nút bịt .................................................................20
Hình 1.7: Giải pháp chống thấm bằng chân khay.................................................21
Hình 1.8: Giải pháp kéo dài lõi giữa xuống tầng đá gốc làm tường răng chống
thấm.......................................................................................................................21
Hình 1.9: Kết cấu tường chống thấm bằng giải pháp khoan phụt vữa xi măng ...22
Hình 1.10. Sơ đồ cấu tạo giếng .............................................................................23
Hình 1.11: Sử dụng giếng nhựa hạ MNN cống Hiệp Thuận ................................23
Hình 1.12: Ngun lý một số cơng nghệ khoan phụt chống thấm cho cơng trình
thuỷ lợi ..................................................................................................................24
Hình 1.13: Sơ đồ công nghệ thi công bơm ép vữa vào nền đá .............................24
Hình 1.14: Khoan phụt xử lý chống thấm vai đập:...............................................25
Hình 1.15: Bố trí tuyến lỗ khoan. .........................................................................26
Hình 1.16: Một đoạn tường chống thấm cho thân đê (đập) được đào hở để kiểm
tra ..........................................................................................................................26
Hình 1.17. Bố trí khoan phụt xử lý nứt đê (đập) ..................................................27
Hình 1.18: Bố trí các lỗ khoan phụt xử lý tổ mối. ................................................27
Hình 1.19: Cơng nghệ đơn pha .............................................................................28
Hình 1.20: Cơng nghệ hai pha ..............................................................................29
Hình 1.21: Cơng nghệ ba pha ...............................................................................30
Hình 1.22: Mơ tả q trình thi cơng tạo tường chống thấm .................................31
Hình 2.1. Cấu trúc lỗ khoan phụt ..........................................................................33
Hình 2.2. Cấu trúc ống măngzét ...........................................................................34

Hình 2.3: Cấu trúc lỗ khoan kiểm tra (1 đới)........................................................48
Hình 2.4: Máy khoan YPБ – 3AM .......................................................................53
Hình 2.5: Sơ đồ máy khoan CKБ – 47 .................................................................54
Hình 2.6: Máy bơm HБ3 -120/40 .........................................................................55
Hình 2.7: Sơ đồ thấm qua đập có tường nghiêng + sân phủ. ................................62
Hình 2.8: Sơ đồ thấm qua đập có tường lõi + chân răng ......................................63
Hình 2.9: Sơ đồ thấm qua đập có tường nghiêng + chân răng .............................64
Hình 2.10: Sơ đồ thấm qua đập đồng chất có tường răng ....................................65
Hình 2.11: Sơ đồ thấm qua đập trường hợp khoan phụt xi măng.........................66
Hình 3.1. Sơ đồ vị trí thủy điện Sơn La ................................................................69
Hình 3.2: Đập Thủy điện Sơn La sau khi hồn thành...........................................70
Hình 3.3: Mặt bằng bố trí đê quai giai đoạn II thi công nhà máy TĐ Sơn La ......75
Hình 3.4: Mặt cắt ngang điển hình đê quai thượng lưu ........................................76
Hình 3.5: Mặt cắt ngang điển hình đê quai hạ lưu................................................76
Hình 3.6: Sơ đồ chia lưới phần tử tính tốn thấm qua đê quai thượng lưu ..........83
Hình 3.7: Đường bão hòa và vectơ dòng thấm qua mặt cắt đê quai thượng lưu ..83
Hình 3.8: Véc tơ dịng thấm xuất hiện phía dưới nền đê quai phía thượng lưu ...84
Hình 3.9: Véc tơ dịng thấm xuất hiện phía dưới nền đê quai phía hạ lưu ...........84
Hình 3.10: Sơ đồ chia lưới phần tử tính tốn thấm qua đê quai hạ lưu ................85
Hình 3.11: Đường bão hịa và vectơ dịng thấm qua mặt cắt đê quai hạ lưu ........86
Hình 3.12: Véc tơ dịng thấm xuất hiện phía dưới nền đê quai hạ lưu .................86
Hình 3.13: Sơ đồ chia lưới phần tử tính tốn thấm qua đê quai thượng lưu ........87
Hình 3.14: Đường bão hịa và vectơ dịng thấm qua mặt cắt đê quai thượng lưu 88
Hình 3.15: Véc tơ dịng thấm xuất hiện phía dưới nền đê quai thượng lưu .........88
Hình 3.16: Sơ đồ chia lưới phần tử tính tốn thấm qua đê quai hạ lưu ................89
Hình 3.17: Đường bão hòa và vectơ dòng thấm qua mặt cắt đê quai hạ lưu ........90
Hình 3.18: Véc tơ dịng thấm xuất hiện phía dưới nền đê quai hạ lưu .................90
Hình 3.19. Sơ đồ bố trí lỗ khoan và trình tự khoan phụt ......................................95
Hình 3.20. Sơ đồ vị trí các hố khoan phụt thí nghiệm trong tầng bồi tích ...........99

Hình 3.21. Đê quai đang đắp ..............................................................................109
Hình 3.22: Hạ máy trên đê quai chuẩn bị khoan phụt ........................................110
Hình 3.23: Chuẩn bị thiết bị bơm vữa ................................................................110
Hình 3.24: Bơm vữa vào nền đê quai để chống thấm.........................................111
Hình 3.25:Mẫu khoan kiểm tra chất lượng cọc khoan phụt ...............................111
Hình 3.26: Sơ đồ chia lưới phần tử tính tốn cho đê quai thượng lưu. ..............113
Hình 3.27: Đường bão hịa qua đê quai. Lưu lượng thấm qua đê quai TL q
=4.99*10-4m2/s ....................................................................................................113
Hình 3.28: Véc tơ dòng thấm dưới nền đê quai sau khi khoan phụt ..................114
Hình 3.29: Sơ đồ chia lưới phần tử tính tốn cho đê quai hạ lưu. ......................114
Hình 3.30: Đường bão qua đê quai hạ lưu. Lưu lượng thấm qua đê quai HL q
=3.23*10-4m2/s ....................................................................................................115
Hình 3.30: Véc tơ dịng thấm dưới nền đê quai sau khi khoan phụt ..................115
Hình 3.31: Sơ đồ chia lưới phần tử tính tốn cho đê quai thượng lưu. ..............116
Hình 3.32: Đường bão hịa qua đê quai thượng lưu. Lưu lượng thấm qua đê quai
TL q =2.42*10-4m2/s ...........................................................................................117
Hình 3.33: Véc tơ dòng thấm dưới nền đê quai thượng lưu sau khi khoan phun
.............................................................................................................................117
Hình 3.34: Sơ đồ chia lưới phần tử tính tốn cho đê quai hạ lưu. ......................118
Hình 3.35: Đường bão hòa qua đê quai hạ. Lưu lượng thấm qua đê quai HL q
=1.96*10-4m2/s ....................................................................................................118
Hình 3.36: Đường véc tơ dòng thấm dưới nền đê quai hạ lưu sau khi khoan phụt
.............................................................................................................................119


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Nền móng có vai trò rất quan trọng đến ổn định của kết cấu. Với cơng trình
thủy lợi, nền móng phải đủ khả năng chịu lực và khả năng chống thấm. Tùy thuộc
vào đặc trưng cơ lý của nền và yêu cầu ổn định của cơng trình mà có các giải pháp
cơng nghệ xử lý khác nhau.
Nhằm tăng khả năng chống thấm và chịu tải của nền thì người ta có thể sử
dụng các giải pháp tăng khả năng cố kết, kết dính và lấp đầy khe rỗng trong nền
móng. Một trong những giải pháp đó là các giải pháp khoan phụt vữa.
Hiện nay có nhiều phương pháp khoan phụt xử lý nền khác nhau, mỗi phương
pháp đều có ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng nhất định. Ví dụ như: Khoan phụt
xi măng xử lý chống thấm và gia cố khả năng chịu lực cho nền đá nứt nẻ; Khoan
trộn sâu xử lý nền đất (tạo cọc xi măng đất); Khoan phụt đất sét xử lý khuyết tật của
đê đập đất…
Ổn định chống thấm cho nền cơng trình thủy lợi thủy điện nhằm bảo đảm các
yêu cầu chính: Giảm thiểu thấm mất nước; Giảm thiểu khả năng gây mất ổn định
của áp lực thấm; Đất nền khơng bị xói ngầm do dòng thấm gây ra. Giải pháp khoan
phụt được ứng dụng nhiều nhưng những công nghệ mới như khoan trộn sâu hay
khoan phụt xi măng đất sét cần được nghiên cứu để ứng dụng một cách hiệu quả và
thuần thục, phổ biến rộng rãi trong xây dựng tiến tới xây dựng tiêu chuẩn.
Vì vậy đề tài “GIẢI PHÁP KHOAN PHỤT XỬ LÝ CHỐNG THẤM CHO
NỀN CƠNG TRÌNH THỦY LỢI VÀ PHƯƠNG PHÁP KHOAN PHỤT XI MĂNG
ĐẤT SÉT CHO NỀN BỒI TÍCH” là cần thiết, có ý nghĩa thực tế thi cơng các cơng
trình thủy lợi.
2. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu tổng quan các phương pháp khoan phụt xử lý nền trong xây dựng;
Đi sâu nghiên cứu phương pháp khoan phụt xử lý chống thấm cho nền cát cuội sỏi.
Từ đó rút ra những nội dung công nghệ, các điều kiện ứng dụng thiết thực khi xử lý
nền bằng phương pháp khoan phụt.


2

3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
3.1. Cách tiếp cận
-

Nghiên cứu thông qua các tài liệu: Sách chuyên khảo, Các giáo trình, các

tiêu chuẩn về thiết kế và thi công khoan phụt xử lý nền trong nước và nước ngồi.
-

Thu thập phân tích các tài liệu thiết kế và thực tế thi công về khoan phụt xử

lý nền đã và đang xây dựng ở Việt Nam cũng như trên Thế giới.
3.2 Phương pháp nghiên cứu
-

Tổng hợp, phân tích các tài liệu đã nghiên cứu trong và ngoài nước.

-

Từ các cơng trình đã và đang thi cơng xây dựng, nghiên cứu công nghệ thi

công khoan phụt xử lý nền.
-

Nghiên cứu điển hình cho một cơng trình cụ thể.

4. Kết quả dự kiến đạt được
-

Đề xuất cụ thể phạm vi ứng dụng hiệu quả của phương pháp khoan phụt xi

măng đất sét cho nền bồi tích.
-

Áp dụng tính tốn cho khoan phụt xử lý chống thấm cho nền bồi tích đê quai

thượng lưu hạ lưu cơng trình Thủy điện Sơn La.


3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC KHOAN PHỤT XỬ LÝ NỀN
1.1. Tổng quan về tình hình xây dựng trong nước và trên thế giới có sử dụng
phương pháp khoan phụt xử lý nền cơng trình.
1.1.1. Tình hình xây dựng trên thế giới có sử dụng phương pháp khoan phụt xử
lý nền cơng trình.
Phương pháp phụt vữa xi măng ứng dụng để gia cường nền đá nứt nẻ đã có từ
năm 1864.
Năm 1907 lần đầu tiên ứng dụng phương pháp phụt vữa xi măng cho cơng trình
thủy lợi lớn nhằm mục đích chống thấm trong nền đập Niu Croton (Mỹ) cao 72m.
Tuy nhiên, việc nghiên cứu phụt vữa xi măng cho nền đá nứt nẻ có tính chất hệ
thống chỉ mới bắt đầu trong vòng 20 – 25 năm trở lại đây. Ở Liên Xơ, viện sĩ B.E
vêđênêêv đã có nhiều cống hiến trong lĩnh vực nghiên cứu phương pháp phụt vữa xi
măng ứng dụng trong các cơng trình thủy lợi. Năm 1922 B.E vêđênêêv cùng với
N.I.Gaikitsko đã tiến hành phương pháp thí nghiệm phụt vữa xi măng ứng dụng cho
nền đập của Nhà máy Thủy điện Volhovski. Qua quá trình thí nghiệm nghiên cứu,
các tác giả trên đã nêu lên kết luận rằng, phương pháp phụt vữa xi măng dùng rất
có hiệu quả để làm giảm khả năng thấm trong đá vôi.
Hiện nay, nước ứng dụng công nghệ xi măng đất nhiều nhất là Nhật Bản và các
nước vùng Scandinaver. Theo thống kê của hiệp hội CDM (Nhật Bản), tính chung
trong giai đoạn những năm 80 – 96 có 2.345 dự án, sử dụng 26 triệu m3 xi măng

đất. Riêng từ 1977 đến 1993 lượng đất gia cố bằng xi măng ở Nhật vào khoảng 23,6
triệu m3 cho các dự án ngoài biển và trong đất liền, với khoảng 300 dự án. Hiện nay
hàng năm thi công khoảng 2 triệu m3.
Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970, mặc dù ngay từ cuối
những năm 1960, các kỹ sư Trung Quốc đã học hỏi phương pháp trộn vôi dưới sâu
và CDM ở Nhật Bản. Thiết bị trộn sâu dùng trên đất liền xuất hiện năm 1978 và
ngay lập tức được sử dụng để xử lý nền các khu công nghiệp ở Thượng Hải. Tổng
khối lượng xử lý bằng công nghệ trộn sâu ở Trung Quốc cho đến nay vào khoảng
trên 1 triệu m3. Từ năm 1987 đến 1990, công nghệ trộn sâu đã được sử dụng ở cảng


4
Thiên Tân để xây dựng 2 bến cập tàu và cải tạo nền cho 60ha khu dịch vụ. Tổng
cộng 513.000 m3 đất được gia cố, bao gồm các móng kè, móng của các tường chắn
phía sau bến cập tầu.
Đến năm 1992, một hợp tác giữa Nhật và Trung Quốc đã tạo ra sự thúc đẩy cho
những bước đầu tiên của cơng nghệ CDM ở Trung Quốc, cơng trình hợp tác đầu
tiên là của Yantai. Trong dự án này 60.000 m3 xử lý ngồi biển đã được thiết kế và
thi cơng bởi chính các kỹ sư Trung Quốc ( Tang, 1996 ).
Bảng 1.1. Các cơng trình trên thế giới có xử lý khoan phụt chống thấm
TT

Cơng trình

Quốc Gia

Thời gian

1

Đập Niu Croton

Mỹ

1907

Liên Xô

1922

2

Nhà máy Thủy điện
Volhovski

3

Đập SerPonxon

Pháp

1952-1958

4

Đập Sinvenstai

Đức

1986-1988

5

Đập Acsuan

Ai Cập

1965-1969

Hạng mục xử lý
Khoan phụt chống thấm nền
đập
Khoan phụt chống thấm nền
đập
Khoan phụt chống thấm nền
đập
Khoan phụt chống thấm nền
đập
Khoan phụt chống thấm nền
đập

1.1.2.Tình hình xây dựng trong nước có sử dụng phương pháp khoan phụt xử lý
nền cơng trình.
Ở nước ta phương pháp phụt vữa xi măng đã được áp dụng trên rất nhiều cơng
trình để gia cường nền đập ví dụ như đập Cấm Sơn và đập phụ số 9 Công trình
Thủy điện Thác Bà, cơng trình Hồ chứa nước Cửa Đạt, thủy điện An Khê – Ka
Nak.....
Việc ứng dụng này, tuy hiện nay cịn ở giai đoạn thí điểm nhưng bước đầu đã có
nhiều kết quả tốt, mở ra một triển vọng lớn trong những năm tới với khối lượng xây

5
dựng cơ bản ngày càng tăng. Sau đây là các cơng trình đã ứng dụng phương pháp
khoan phụt xử lý nền để chống thấm và đạt kết quả tốt ở Việt Nam.
Chống thấm cho cống dưới đê D10 - Thị xã Phủ Lý - Hà Nam: Cống tiêu
D10 thuộc hệ thống thuỷ nông thị xã Phủ Lý tỉnh Hà Nam được xây dựng năm
2002. Móng đặt trên lớp á sét nhẹ số (3) dày 3m; tiếp theo là lớp số (4) cát bụi, hạt
nhỏ dày 5m; tiếp đến là lớp sét màu nâu xám. Mùa lũ năm 2002, khi đi vào vận
hành xảy ra sự cố mạch sủi phía đồng, sau bể tiêu năng. Địa phương đã phải đắp đê
quai phía đồng để dâng cao mực nước phía đồng, giảm chênh lệch nước. Nguyên
nhân gây mạch sủi được đánh giá như sau: Lớp đất số (4) là lớp cát bụi, lớp này bắt
đầu từ cao trình - 4.48m. Thiết kế đã đóng cọc tre đến cao trình - 4.0m, tức là gần
như xuyên hết (cũng có thể xuyên hết) lớp số 3 có khả năng chống thấm tương đối
tốt. Do chênh lệch mực nước khi lũ ngồi sơng cao, tạo ra dòng chảy ngầm trong
lớp số 4 lớp cát bụi này rất dễ bị xói ngầm, các hạt nhỏ theo dòng thấm đi về hạ lưu
và tạo ra mạch đùn phía đồng. Biện pháp sửa chữa lần đầu của địa phương đã tiến
hành sửa chữa như sau: Đào đất hai bên mang cống rồi bọc xung quanh cống (trừ
dưới đáy không làm được) bằng đất sét luyện dày 0.5m. Đắp trả đất xung quanh
cống bằng đất thịt đảm bảo dung trọng. Làm một hàng cừ gỗ phía sơng cuối bể tiêu
năng và một hàng cừ gỗ phía đồng, chiều dài cừ là 3m. Luồn ống để bơm- phụt
dung dịch sét - xi măng xuống dưới đáy cống. Tháng 7 năm 2004, khi có lũ phía
trong đồng lại bị đùn sủi, đe doạ vỡ đê. Như vậy giải pháp sửa chữa đã làm khơng
có hiệu quả. Địa phương lại phải tiếp tục hồnh triệt cống. Phương án sửa chữa sử
dụng cơng nghệ Jet-grouting: Tạo ra được một tường hào chống thấm cắt qua lớp
đất (4) là lớp cát bụi - cắm vào lớp 5 là lớp sét nhẹ màu nâu xám. Qua đợt lũ lớn
năm 2005, qua theo dõi các trận lũ nhỏ cho thấy khơng cịn hiện tượng đùn sủi như
trước, việc sửa chữa đã thành công.


6

20 m
M¸y Khoan Phơt

12 m

Cắt dọc cống

Chính diện cống

Hình 1.1: Phương án sửa chữa chống thấm cống D10 - Hà Nam

Hình 1.2: Thi cơng khoan phụt vữa chống thấm cống D10
Đập Đá Bạc – tỉnh Hà Tĩnh: nền của đập Đá Bạc là cát thấm nước, chiều dày
thay đổi từ 3-18m, lịng suối xuất hiện nước ngầm có áp, trong nền lẫn các tảng đá
mồ côi. Phương án khoan phụt tạo cọc xi măng đất đưa ra khắc phục được những
trở ngại mà cơng nghệ tường hào Bentonie gặp khó khăn và tiết kiệm 20% kinh phí.


7

Hình 1.3: Thi cơng chống thấm nền đập Đá Bạc - Hà Tĩnh
Chống thấm cho đê quai Giai đoạn II – nhà máy thuỷ điện Sơn La: Cấu tạo
địa tầng của đê quai là lớp bồi tích lịng sơng dày, lớp đá gốc nằm dưới lớp bồi tích,
xuất hiện các đứt gãy gây phong hố và bào mịn. Sử dụng công nghệ khoan phụt xi
măng đất sét kết quả cho thấy khả năng chống thấm đạt yêu cầu.

a. Quá trình thi cơng

b. Hố móng sau khi chống thấm

Hình 1.4: Hình ảnh chống thấm cho đê quai cơng trình Sơn La
Chống thấm cho đê quai nhà máy thủy điện Lai Châu: Địa chất nền đê quai
Thủy điện Lai Châu là nền bồi tích cát cuội sỏi, cơng tác chống thấm cũng được sử
dụng từ thành công của công nghệ khoan phụt xi măng đất sét của thủy điện Sơn
La. Quá trình thi cơng xử lý cũng vừa mới hồn thành và đạt kết quả tốt.


8

Hình 1.5: Hình ảnh chống thấm cho đê quai cơng trình Lai Châu.


9
Bảng 1.2: Một số cơng trình xử lý chống thấm nền bằng phương
pháp khoan phụt vữa xi măng
Quy mô, thông số
kỹ thuật khoan
phụt

T
T

Cơng trình

1

Khoan phụt
cơng trình
thủy điện Đa

Mi
(Lâm Đồng)

Khoan phụt xử lý
nền, chiều sâu khoan
≤ 30m, với khối
lượng 10.426m

2

Hồ chứa nước
Cà Giây
(Bình Thuận)

Khoan phụt chống
thấm thân đập, chiều
sâu khoan ≤ 25 m.

3

Hồ chứa nước
Tân Giang
(Ninh Thuận)

4

Hồ chứa nước
Sơng Lịng
Sơng
(Bình Thuận)

5

Hồ Chứa nước
EAKAO
(Đắk Lắk)

6

Hồ chứa nước
EASouP
Thượng
(Đắk Lắk)

7

Hồ chứa nước
Buôn Joong

Khoan phụt tạo
màng chống thấm,
gia cố & khoan tiêu
nước
nền
đập;
Khoan qua đá cấp 78 với chiều sâu
khoan ≤ 30m
Khoan phụt chống
thấm, gia cố nền
đập; khoan qua đá;

chiều sâu hố khoan
≤ 30m.
Khoan phụt xử lý
thấp Tràn; Khoan
qua đá cấp 7-8;
Chiều sau hố khoan
≤ 20 m
Khoan phụt xử lý
nền
đập chính;
Khoan qua đất, đá
cấp 4-6; chiều sâu
hố khoan ≤ 20m
Khoan phụt xử lý
nền đập; khoan qua

Giá trị
hợp
đồng
(106 đ)

7.706

660

3.395

586

120

589,7

Thời gian
thực hiện
Bắt
Hoàn
đầu thành

Chủ
đầu tư

2000

Ban
Quản lý
DATĐ 6

2000

Ban
Quản lý
DATL
415

2000

Ban
Quản lý
DATL

415

2003

Ban
Quản lý
DATL
415

2002

Sở
NN&PT
NT tỉnh
Đắk Lắk

2001

2003

Ban
quản lý
DATL
413

2002

2003

Ban

quản lý

1997

1998

1999

2002

2002


10
(Đắk Lắk)

8

Cơng trình
Đăk Lơ
(Đắk Lắk)

9

Cơng trình
thủy điện
Quảng trị

Cơng trình
thủy điện

10
A Vương
Quảng Nam

11

Hồ chứa nước
ĐịnhBình
(Bình Định)

đất, đá cấp 4-6;
chiều sâu hố khoan
≤ 20m
Khoan phụt xử lý
thấm đập chính;
khoan qua đất, đá
cấp 4-6; chiều sâu
khoan ≤ 20m
Khoan phụt chống
thấm & gia cố nền
đập; khoan qua đá
cấp 7-8; chiều sâu
khoan ≤ 30m
Khoan phụt cống
dẫn dịng; khoan qua
bê tơng, đá cấp7-8;
chiều sâu khoan
≤30m;
Khoan phụt xử lý
nền đập dâng, khoan

qua đá cấp 7-8;
chiều sâu khoan ≤
50m.
Khoan phụt xử lý và
khoan tiêu nước nền
đập, khoan qua đá cấp
7-8; chiều sâu khoan ≤
30m

DATL
413

825

2003

2003

BQLDA
413

Ban
quản lý
DATĐ 2

3.005

2005

2006

1.000

2004

2004
Ban
quản lý
DATĐ 3

1.000

13.091

2004

2005

2006

2006

Ban
Quản lý
DATL
410

Những kết quả đạt được nói trên chỉ mới là bước đầu, nhưng cho thấy công
nghệ khoan phụt xử lý nền cơng trình là một cơng nghệ mới có nhiều triển vọng áp
dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng cơng trình thuỷ lợi, đặc biệt là gia cố nền đê,

đập. Qua đó, cũng đã mở ra nhiều hướng phát triển trong thời gian tới tại Việt Nam.
1.2. Đặc điểm của khoan phụt xử lý nền và những yêu cầu kỹ thuật thi cơng
khoan phụt xử lý nền.
Nền móng có vai trò rất quan trọng đến ổn định của kết cấu. Với cơng trình
thủy lợi, nền móng phải đủ khả năng chịu lực, phòng lún, chống trượt, chống cắt và


11
khả năng chống thấm, chống xói ngầm…. Tùy thuộc vào đặc trưng cơ lý của nền và
yêu cầu ổn định của cơng trình mà có các giải pháp cơng nghệ xử lý khác nhau.
Nhằm tăng khả năng chống thấm và chịu tải của nền thì người ta có thể sử
dụng các giải pháp tăng khả năng cố kết, kết dính và lấp đầy khe rỗng trong nền
móng. Một trong những giải pháp đó là các giải pháp khoan phụt vữa.
Hiện nay có nhiều phương pháp khoan phụt xử lý nền khác nhau, mỗi phương
pháp đều có ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng nhất định. Ví dụ như: Khoan phụt
xi măng xử lý chống thấm và gia cố khả năng chịu lực cho nền đá nứt nẻ; Khoan
trộn sâu xử lý nền đất (tạo cọc xi măng đất); Khoan phụt đất sét xử lý khuyết tật của
đê đập đất… .
Ổn định chống thấm cho nền cơng trình thủy lợi thủy điện nhằm bảo đảm các
yêu cầu chính: Giảm thiểu thấm mất nước; Giảm thiểu khả năng gây mất ổn định
của áp lực thấm; Đất nền khơng bị xói ngầm do dòng thấm gây ra. Giải pháp khoan
phụt được ứng dụng nhiều nhưng những công nghệ mới như khoan trộn sâu hay
khoan phụt xi măng đất sét cần được nghiên cứu để ứng dụng một cách hiệu quả và
thuần thục, phổ biến rộng rãi trong xây dựng tiến tới xây dựng tiêu chuẩn.
1.2.1. Các phương pháp xử lý nền làm tăng khả năng chịu lực của nền đối với
đất yếu.
Đối với nền đất yếu có tính dính, thấm ít như đất bùn thì chủ yếu là nâng cao
cường độ chịu lực và chống trượt.
Khả năng chịu lực của nền bao gồm :
+ Khả năng chống cắt của nền

+ Khả năng chống trượt của nền
Do đó để xử lý nền đất yếu làm tăng khả năng chịu lực thơng thường có các
nhóm giải pháp xử lý như sau :
1.2.1.1. Nhóm làm chặt đất trên mặt bằng cơ học
Là một trong những phương pháp cổ điển nhất, đã được sử dụng từ lâu trên
thế giới. Bản chất của phương pháp là dùng các thiết bị cơ giới như xe lu, máy đầm,


12
búa rung....làm chặt đất. Các yếu tố chính làm ảnh hưởng đến khả năng đầm chặt
của đất gồm: độ ẩm, cơng đầm, thành phần hạt, thành phần khống hố, nhiệt độ
của đất và phương thức tác dụng của tải trọng. Để làm chặt đất cần phải xác định
được độ ẩm tốt nhất ứng với giá trị khối lượng thể tích khô lớn nhất.
Do được làm chặt, các chỉ tiêu về độ bền của đất tăng lên đáng kể, tính biến
dạng và tính thấm giảm đi. Hiện nay phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong
xây dựng đường giao thông, sân bay, các cơng trình thủy lợi và trong xây dựng dân
dụng, cơng nghiệp. Có một số phương pháp làm chặt đất bằng cơ học như sau:
+ Làm chặt đất bằng đầm rơi:
Bản chất của phương pháp là dùng đầm rơi bằng vật nặng làm chặt đất. Vật
đầm thường làm bằng bê tơng cốt thép hoặc bằng gang, có khối lượng từ 2 đến 4 tấn,
cho rơi từ độ cao 4 ÷ 5m. Chiều dày nén chặt của đất phụ thuộc vào đường kính, khối
lượng và chiều cao rơi của vật đầm cũng như tính chất của đất. Thơng thường, độ
chặt của đất tăng lên ở các lớp trên mặt và giảm đi ở những lớp phía dưới.
+ Làm chặt đất bằng đầm lăn:
Bản chất của phương pháp là dùng đầm lăn, xe lu để làm chặt đất. Phương
pháp này thường được sử dụng khi làm đường giao thông. Tuỳ thuộc trọng lượng xe
lu và số lần đầm mà chiều sâu làm chặt có thể đạt đến 0,5 ÷ 0,6 m. Khi dùng đầm
lăn có mặt nhẵn, do chiều dày lớp đất được đầm nhỏ nên hiệu suất đầm thường
thấp, chất lượng đầm khơng đều, khối lượng thể tích của đất giảm theo chiều sâu.
Vì vậy đối với các cơng trình đắp đất lớn dùng đầm mặt nhẵn khơng hiệu qủa. Đối

với các loại đất dính dạng cục thì dùng đầm lăn chân dê mang lại hiệu qủa cao hơn,
chất lượng đầm đều hơn và tạo ra mặt ráp liên kết tốt giữa các lớp đất đầm với nhau.
Hiện nay, người ta còn sử dụng cả đầm lăn bánh hơi để đầm chặt cả đất dính
và đất rời. Mức độ đầm chặt phụ thuộc vào số lần đầm, chiều dày lớp đầm, áp suất
bánh xe, tải trọng xe, vận tốc di chuyển của xe cũng như độ ẩm và cấu tạo của đất.
Muốn đất được đầm chặt như nhau ở mọi nơi thì yêu cầu tải trọng đầm phải phân bố
đều lên các bánh xe, không phụ thuộc vào độ gồ ghề của mặt đất và sức chịu tải của
đất tại các vị trí đầm.


13
+ Làm chặt đất bằng đầm rung:
Phương pháp làm chặt đất bằng đầm rung chủ yếu dùng để nén chặt đất cát.
Nếu hàm lượng hạt sét trong đất nhỏ hơn 6% thì hiệu qủa nén chặt thường gấp 4 ÷ 5
so với các phương pháp đầm nén khác. Bản chất của phương pháp là dùng các chấn
động tạo ra các dao động liên tục có tần số cao và biên độ nhỏ, làm cho tính tồn
khối của đất bị phá họai, các hạt cát di chuyển đến chỗ trống giữa các hạt có kích
thước lớn hơn. Tác dụng của đầm rung lớn nhất khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng
khi mà tần số dao động của máy trùng với tần số dao động của đất đầm.
Chiều dày lớp đất được làm chặt bằng đầm rung thường thay đổi từ 0,3 đến
1,5 m, đơi khi đến 2 m.
1.2.1.2. Nhóm làm chặt đất dưới sâu bằng chấn động và thuỷ chấn :
Khi đất cát hoặc đất đắp có chiều sâu phân bố lớn thường dùng phương pháp
chấn động hoặc thủy chấn để nén chặt.
+ Nén chặt đất bằng chấn động:
Để nén chặt đất cát ở dưới sâu người ta thường dùng các loại đầm chuỳ có
tần số 2900 ÷ 3000 vịng/phút. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu qủa nén chặt đất là
gia tốc chấn động, độ ẩm của đất, khoảng cách giữa các vị trí đầm, tính đàn hồi của
đất và bán kính máy chấn động. Khi làm chặt đất cát ở độ sâu nhỏ hơn 3 m thì bán
kính làm chặt có thể đạt 1,5 m. Khi bán kính máy chấn động tăng thì gia tốc chấn

động và hệ số nén chặt chấn động cũng tăng lên.
+ Nén chặt đất bằng thủy chấn:
Khi lớp cát cần nén chặt có chiều dày lớn thì người ta dùng phương pháp
thủy chấn. Bản chất của phương pháp là vừa phun nước vừa tạo chấn động tác dụng
vào đất cát. Khi đó lực dính giữa các hạt giảm đi, các hạt lớn sẽ lắng xuống cịn các
hạt nhỏ sẽ nổi lên, hình thành chuyển động xoắn ốc làm phát sinh cấp phối mới và
như vậy sẽ hình thành cấp phối tốt nhất của đất ở trạng thái nén chặt.
Để thi công nén chặt đất bằng phương pháp thủy chấn, người ta đóng vào
trong đất những ống thép đường kính 19 ÷ 25mm và có đầu nhọn, phần ống dưới
dài khoảng 50 ÷ 60cm, có đục lỗ xung quanh với đường kính 5 ÷ 6mm. Lợi dụng


14
sức nước cao áp để đưa ống thép và máy chấn động đến độ sâu thiết kế và cho máy
chấn động làm việc nén chặt đất từ dưới lên trên, mỗi đoạn làm chặt thường từ 30 ÷
40cm trong khoảng thời gian 40 ÷ 120 giây. Sau khi làm chặt được lớp đất thứ nhất
thì lại nâng máy đầm lên làm chặt lớp đất thứ 2 và cứ làm như vậy làm chặt cho đến
khi lên mặt đất.
1.2.1.3. Nhóm gia cố nền bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng với gia tải trước.
Đối với các nền đất sét yếu, do hệ số thấm của đất sét rất nhỏ nên qúa trình
cố kết của đất nền ở điều kiện bình thường cần rất nhiều thời gian. Trong khi đó hầu
hết các cơng trình xây dựng lại địi hỏi tốc độ thi công nhanh, đảm bảo tiến độ yêu
cầu. Do vậy, người ta thường dùng các thiết bị tiêu nước thẳng đứng kết hợp với gia
tải để làm tăng nhanh tốc độ cố kết của đất nền. Thiết bị tiêu nước thẳng đứng gồm
nhiều loại khác nhau. Nguyên lý làm việc của các loại này là, dưới tác dụng của tải
trọng ngoài, trong đất sẽ xuất hiện gradient thủy lực làm cho nước lỗ rỗng thốt ra
theo phương ngang về phía các thiết bị tiêu nước, sau đó chảy tự do theo phương
dọc theo các thiết bị để thoát nước lên mặt đất. Như vậy, việc đặt các thiết bị tiêu
nước thẳng đứng trong nền đất có tác dụng rút ngắn chiều dài đường thấm và dẫn
đến giảm thời gian hoàn thành cố kết. Các công nghệ gia cố bằng tiêu nước thẳng

đứng bao gồm:
+ Gia cố nền bằng cọc cát, giếng cát:
Giếng cát và cọc cát được sử dụng rộng rãi để tăng nhanh quá trình cố kết
của đất nền, làm cho đất nền có khả năng biến dạng đều và nhanh chóng đạt đến
giới hạn ổn định về lún. Tùy thuộc vào đặc điểm cơng trình xây dựng và cấu trúc
nền mà người ta dùng cọc cát hay giếng cát.
Giếng cát đóng vai trị thốt nước là chính nên gia cố nền bằng giếng cát
thường đi kèm với biện pháp gia tải để thoát nước nhanh.
Khi gia cố nền bằng cọc cát thì cọc cát vừa có tác dụng nén chặt vừa có tác
dụng thay thế đất nền, do phần lớn độ lún của nền đất kết thúc trong qúa trình thi
cơng, vì thế có thể xây dựng cơng trình ngay mà không phải đợi thời gian cố kết nền.


15
+ Gia cố nền bằng bấc thấm và các thiết bị tiêu nước chế tạo sẵn (PVD):
Bấc thấm là thiết bị tiêu nước thẳng đứng chế tạo sẵn, gồm nhiều loại, chiều
rộng thường 100 ÷ 200mm, dày 3 ÷ 5 mm. Lõi của bấc thấm là một băng chất dẻo
được bọc bởi lớp vải địa kỹ thuật polyeste không dệt, bằng vải địa cơ propylene
hoặc giấy tổng hợp có nhiều rãnh nhỏ để đưa nước lên cao nhờ mao dẫn. Để cắm
bấc thấm vào nền đất người ta dùng một máy chuyên dụng tự hành. Sau khi thi công
bấc thấm, người ta cũng tiến hành gia tải nén trước giống như đối với giếng cát. Để
nước thoát ra dễ dàng từ đầu bấc thấm người ta thường phủ lên phía trên mặt lớp đất
yếu một lớp vải địa kỹ thuật và trên lớp vải địa kỹ thuật đắp một lớp cát hạt to làm
lớp thấm nước.
1.2.1.4. Phương pháp gia cố nền bằng năng lượng nổ
Phương pháp này cũng đã được sử dụng từ lâu trên thế giới. Bản chất của
phương pháp này là dùng năng lượng của sóng nổ để nén chặt đất. Người ta bố trí
các quả mìn dài trong các giếng, phân bố theo mạng lưới tam giác đều và sâu hết
chiều dày lớp đất yếu. Phía trên các quả mìn người ta đổ cát thành đống hoặc đặt
các thùng đựng cát khơng đáy. Khi mìn nổ, năng lượng được tạo ra sẽ nén đất ra

xung quanh, cát sẽ rơi xuống lấp đầy vào giếng vừa được tạo ra. Sau đó, người ta
tiếp tục đổ thêm cát vào giếng và đầm tới độ chặt yêu cầu.
1.2.1.5. Gia cố nền bằng vải địa kỹ thuật
Trong những năm gần đây, vải địa kỹ thuật đã được ứng dụng rộng rãi ở
nước ta, nhất là trong gia cố nền đường giao thơng. Tùy theo mục đích sử dụng, vải
địa kỹ thuật có thể được sử dụng để: (1) Làm chức năng như mặt phân cách nước
(2) Làm chức năng như vật liệu tiêu nước. Ngồi ra vải địa kỹ thuật cịn dùng để
chống xói mịn, bảo vệ bờ...vv.
1.2.1.6. Nhóm gia cố nền bằng chất kết dính
Bản chất của các phương pháp này là đưa vào nền đất các vật liệu kết dính
như ximăng, vơi, bitum.....nhằm tạo ra các liên kết mới bền vững hơn nhờ các q
trình hố lý và hố học diễn ra trong đất, dẫn đến làm thay đổi tính chất cơ lý của
đất nền. Tùy vật liệu đưa vào mà có những cơng nghệ như sau:


16
+ Gia cố nền bằng phương pháp trộn vôi:
Khi trộn vơi vào đất, vơi có tác dụng hút ẩm làm giảm độ ẩm của đất và đóng
vai trị là chất kết dính liên kết các hạt đất. Khi tác dụng với nước, vơi chưa tơi có khả
năng ngưng kết và đơng cứng nhanh trong vịng 5 đến 10 phút. Qúa trình hyđrát hố
vơi chưa tơi có khả năng hấp thụ một khối lượng nước lớn (32 đến 100% khối lượng
ban đầu) nên nhanh chóng làm nền đất khơ ráo, dẫn đến đất nền được nén chặt.
Để gia cố nền đất yếu ở dưới sâu người ta sử dụng cọc vôi hoặc cọc đất - vôi.
Vôi tác dụng với nước sẽ tăng thể tích nên tiết diện các cọc vơi sẽ tăng lên làm tăng độ
chặt của nền. Ngoài ra các tác động của vật lý và hóa học sẽ làm tăng độ bền nén, lực
dính và góc ma sát trong làm cho sức chịu tải tổng hợp của khối đất gia cố tăng lên.
+ Gia cố nền bằng phương pháp trộn ximăng:
Khi trộn ximăng vào đất sẽ xảy ra qúa trình kiềm và sau đó là q trình thứ
sinh. Q trình kiềm là q trình thủy phân và hyđrát hóa ximăng, được coi là quá
trình hình thành nên độ bền của đất gia cố. Qúa trình kiềm sẽ tạo ra một lượng lớn

hyđroxit canxi làm tăng độ pH của nước lỗ rỗng trong đất, tạo điều kiện thúc đẩy
quá trình thứ sinh. Ở điều kiện bình thường, các khống vật sét có thành phần hố
học chính là các ơxít nhơm và silíc khá bền vững, khó bị hịa tan, song trong mơi
trường kiềm có độ PH cao, chúng dễ bị hồ tan dẫn đến sự phá hủy của khống vật.
Các ơ xít nhơm và silíc ở dạng hịa tan tạo nên một phần vật liệu đông cứng và làm
tăng cường độ của hỗn hợp đất ximăng. Quá trình thứ sinh xảy ra chậm chạp trong
một thời gian dài.
+ Gia cố nền bằng phương pháp trộn bi tum:
Bitum là chất kết dính hữu cơ gồm các chất cácbuahydro khác nhau và các
dẫn xuất không kim loại như ô xy, lưu huỳnh và nitơ.
Khi trộn bitum vào đất, bitum có tác dụng chủ yếu với các hạt sét, còn các
hạt bụi và hạt cát nhờ có bitum mà được dính kết, tích tụ lại dưới dạng ổ hoặc thấu
kính với hình dạng và kích thước khác nhau. Bitum tác dụng với hạt sét tạo thành
hỗn hợp hấp phụ lẫn nhau, có tính đàn hồi, có khả năng gắn chặt các hạt, kết quả là
nhận được vật liệu mới đất - bitum liên kết bởi màng đàn hồi vật chất sét - bitum, ổn