nghiên cứu giải pháp hợp lý trong quản lý tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ jet - grouting

Việc sử dụng phương pháp gia cố nền bằng cọc xi măng đất theo công nghệ jet - grouting tại Việt Nam chưa được áp dụng rộng rãi vì lý thuyết, phương pháp tính toán cũng như giá thành máy

Luận văn “Nghiên cứu giải pháp hợp lý trong quản lý tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet - grouting” được hoàn thành tại trường Đại học Thủy

mọi mặt cho tác giả hoàn thành luận văn này

Do hạn chế về mặt thời gian, kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn, chắc chắn khó tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được những nhận xét và đóng góp của các nhà chuyên môn

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

Tác giả

Vũ Thị Kim Liên

Tôi là Vũ Thị Kim Liên, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào

Tác giả

Vũ Thị Kim Liên

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

4 Kết quả dự kiến đạt được 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CỌC XI MĂNG ĐẤT 3

1.1 Đặt vấn đề 3

1.1.1 Khái niệm 3

Ưu điểm của Cọc xi măng đất: 3

1.1.2 Phương pháp thi công cọc xi măng đất 4

1.2 Công nghệ Jet – grouting 7

1.2.1 Công nghệ thi công cọc xi măng đất Jet - Grouting 7

1.2.2 Nguyên lý tạo ra cọc xi măng đất 8

1.2.3 Quá trình thi công 10

1.3 Ứng dụng của cọc xi măng đất 12

1.3.1 Ứng dụng của cọc xi măng đất cho giải pháp công trình 12

1.3.2 Ứng dụng cọc xi măng đất trên Thế giới 15

1.3.3 Ứng dụng cọc xi măng đất tại Việt Nam 18

1.3.4 Ứng dụng của cọc xi măng đất cho các công trình thủy lợi 20

CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH TỔ CHỨC THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT THEO CÔNG NGHỆ JET - GROUTING 27

2.1 Các tiêu chuẩn, quy phạm về thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting 27

2.1.1 Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 9403:2012 “Gia cố nền đất yếu - trụ xi măng đất” 27

2.1.2 Tiêu chuẩn TCCS 05:2010/VKHTLVN 28

2.1.3 Tiêu chuẩn châu Âu EN 12716:2001 29

2.2.1 Nội dung của định mức 30

2.2.2 Hướng dẫn áp dụng 31

2.3 Ứng dụng thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting cho các công trình thủy lợi 33

2.3.1 Ứng dụng cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting xử lý chống thấm cho các công trình thủy lợi 33

2.3.2 Ứng dụng cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting xử lý nền đất yếu cho các công trình thủy lợi 41

2.4 Nghiên cứu giải pháp hợp lý trong quản lý tổ chức thi công cọc Xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting (khoan phụt cao áp) 49

2.4.1 Quản lý kỹ thuật trong tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting 51

2.4.2 Quản lý chất lượng trong quá trình thi công cọc xi măng đất bằng công nghệ Jet – Grouting 55

2.4.3 Quản lý nghiệm thu cọc xi măng đất 61

2.4.4 Quản lý hồ sơ thi công 63

2.4.5 Quản lý sau khi thi công 64

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HỢP LÝ TRONG QUẢN LÝ TỔ CHỨC THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT THEO CÔNG NGHỆ JET-GROUTING CHO NỀN ĐẬP HỒ CHỨA NƯỚC KHE NGANG – TỈNH THỪA THIÊN HUẾ 66

3.1 Giới thiệu tóm tắt về công trình 66

3.2 Địa chất nền đập chính 67

3.2.1 Các lớp đất tầng phủ và đá gốc phong hóa hoàn toàn: 67

3.2.2 Đá gốc: 68

3.3 Ứng dụng kết quả nghiên cứu giải pháp hợp lý trong quá trình quản lý tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ jet – grouting 69

nghệ Jet – grouting xử lý nền đập Khe Ngang 77

3.3.3 Quản lý kiểm tra chất lượng và nghiệm thu cọc xi măng đất 83

3.3.4 Quản lý hồ sơ thi công 86

3.3.5 Quản lý sau khi thi công 86

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87

1 Các kết luận chung 87

2 Những mặt hạn chế 87

3 Các kiến nghị 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

Hình 1.2 Sơ đồ thi công trộn khô 5

Hình 1.3 Sơ đồ dây chuyền thiết bị khoan phụt cao áp 6

Hình 1.4 Sơ đồ thi công trộn ướt 6

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ Jet - grouting 7

Hình 1.6 Công nghệ S 8

Hình 1.7 Công nghệ D 9

Hình 1.8 Công nghệ T 10

Hình 1.9 Một số sơ đồ ứng dụng của cọc xi măng đất 12

Hình 1.10 Gia cố nền móng 13

Hình 1.11 Gia cố thành hố đào 13

Hình 1.12 Hàng cọc chống thấm 13

Hình 1.13 Ổn định tường chắn 14

Hình 1.14 Gia cố đường hầm 14

Hình 1.15 Thi công cọc xi măng đất tại Nhật Bản 15

Hình 1.16 Một số hình ảnh thi công cọc xi măng đất ở Đức 17

Hình 1.17 Chống thấm cho cống dưới đê 20

Hình 1.18 Chống thấm cho đập đất 21

Hình 1.19 Xử lý nền cho đê điều 22

Hình 1.20 Xử lý nền đập, kè sông, kè biển 23

Hình 1.21 Xử lý nền cống 24

Hình 2.1 Chống thấm cho cống dưới đê bằng công nghệ Jet - Grouting 35

Hình 2.2 Tường lõi bằng cọc ximăng - đất áp dụng cho các đập cũ bị thấm 35

Hình 2.3 Tường ngầm bằng cọc xi măng đất cắt qua lớp xen kẹp 36

Hình 2.4 Thứ tự thi công cọc xi măng đất (1 hàng) 37

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thi công cọc xi măng đất (2 hàng) 37

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thi công cọc xi măng đất (2 hàng) 38

Hình 2.8 Công trình bị lún sụt nghiêm trọng 40

Hình 2.9 - 1: bố trí dạng dải; 2: bố trí theo nhóm; 3: bố trí theo lưới tam giác (hoa thị); 4: bố trí theo lưới ô vuông 45

Hình 2.10 Bố trí cọc trùng nhau theo khối 45

Hình 2.11 Bố trí cọc trùng nhau, thứ tự thi công 45

Hình 2.12 Bố trí cọc trên mặt đất: 1 Kiểu tường, 2 Kiểu kẻ ô, 3 Kiểu khối, 4 Kiểu diện 46

Hình 2.13 Bố trí cọc trên biển:1 Kiểu khối , 2 Kiểu tường, 3 Kiểu kẻ ô, 4 Kiểu cột, 5 Cột tiếp xúc, 6 Tường tiếp xúc, 7 Kẻ ô tiếp xúc, 8 Khối tiếp xúc 46

Hình 2.14 Hiện trạng công trình 47

Hình 2.15 Bố trí cọc xi măng đất trên mặt cắt ngang 48

Hình 2.16 Đoạn đê bị lún sụt nghiêm trọng 48

Hình 2.17 Mô hình về sự chịu trách nhiệm của Chủ đầu tư về chất lượng 57

thi công cọc xi măng đất thông qua các đơn vị và thí nghiệm hiện trường 57

Hình 2.18 Sơ đồ quản lý chất lượng 61

Hình 3.1 Cách bố trí cọc 70

Hình 3.2 Phân đoạn thi công cọc xi măng đất 72

Hình 3.3 Mặt bằng thi công 77

Hình 3.4 Quy trình thi công cọc thử nghiệm 78

Hình 3.5 Thí nghiệm nén mẫu 79

Bảng 2.1 Hệ số điều chỉnh hao phí xi măng trong 1 m3 31

Bảng 2.2 Hệ số điều chỉnh hao phí nhân công 32

Bảng 3.1 Bảng thống kê số liệu cọc theo từng phân đoạn 72

Bảng 3.2 Tiến độ thi công cọc xi măng đất đập Khe Ngang 74

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của Đề tài

Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện nền kinh tế thị trường, ngành xây dựng tất yếu cần phải phát triển không ngừng

và ngày càng lớn mạnh Tiếp cận các công nghệ tiên tiến của thế giới và đưa vào ứng dụng trong nước để tạo ra sản phẩm có chất lượng, đạt hiệu quả kinh tế cao là một phần chiến lược phát triển khoa học công nghệ của Nhà nước hiện nay

Để nâng cao chất lượng trong lĩnh vực xử lý nền các công trình thủy lợi, công trình giao thông có rất nhiều công nghệ mới được đưa vào ứng dụng rộng rãi như bấc thấm, vải địa kỹ thuật…và không thể không nói đến công nghệ khoan phụt cao

áp (jet - grouting)

Tuy ra đời muộn nhưng công nghệ khoan phụt cao áp đã được các nhà chuyên môn đón nhận và quan tâm vì những ưu điểm nổi bật của nó, đặc biệt để giải quyết những khó khăn trong thi công

Việc sử dụng phương pháp gia cố nền bằng cọc xi măng đất theo công nghệ jet

- grouting tại Việt Nam chưa được áp dụng rộng rãi vì lý thuyết, phương pháp tính toán cũng như giá thành máy móc, chưa có những nghiên cứu nâng cao chất lượng trong quá trình thi công

Với những đặc điểm và yêu cầu nêu trên, đề tài “ Nghiên cứu giải pháp hợp lý trong quản lý tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting ” mang ý nghĩa thiết thực, cần thiết nhằm nâng cao chất lượng trong quá trình thi công, xử lý kịp thời các sự cố xảy ra đối với công trình, đem lại hiệu quả kinh tế cao

2 Mục đích của đề tài

Một là, nắm được đặc điểm kỹ thuật của cọc xi măng đất và quy trình thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting để có giải pháp quản lý đảm bảo chất lượng công trình;

Hai là, đề xuất giải pháp để đảm bảo chất lượng và kiểm tra đánh giá chất lượng trong quá trình thi công và nghiệm thu;

Ba là, áp dụng giải pháp hợp lý để quản lý tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet - Grouting vào xử lý nền đất yếu Đập Khe Ngang – tỉnh Thừa Thiên Huế;

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Cách tiếp cận:

- Tìm hiểu các tài liệu đã được nghiên cứu và ứng dụng;

- Tìm hiểu các công trình thực tế đã thi công ở Việt Nam;

- Tìm hiểu các báo cáo, đề tài nghiên cứu khoa học của các chuyên gia

Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp điều tra khảo sát thu thập phân tích tổng hợp tài liệu;

- Phương pháp phân tích và tổng kết kinh nghiệm;

- Phương pháp quan sát khoa học và tiếp cận thực tế

4 Kết quả dự kiến đạt được

Tổng quan về thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting đã ứng dụng vào các công trình ở Việt Nam Từ đó, đề xuất giải pháp hợp lý trong quản lý

tổ chức thi công nhằm nâng cao chất lượng cho công trình, áp dụng cụ thể cho công trình đập Khe Ngang

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CỌC XI MĂNG ĐẤT

Cọc xi măng đất là một trong những giải pháp xử lý nền đất yếu Cọc xi măng đất được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý móng và nền đất yếu cho các công trình xây dựng giao thông, thuỷ lợi, sân bay, bến cảng…như: làm tường hào chống thấm cho đê đập, sửa chữa thấm mang cống và đáy cống, gia cố đất xung quanh đường hầm, ổn định tường chắn, chống trượt đất cho mái dốc, gia cố nền đường, mố cầu dẫn Cũng như ngăn ngừa hiện tượng hóa lỏng của đất và cải tạo các vùng đất nhiễm độc…

Ưu điểm của Cọc xi măng đất:

- So với một số giải pháp xử lý nền hiện có, công nghệ cọc xi măng đất có ưu điểm là khả năng xử lý sâu (đến 50m), thích hợp với nhiều loại đất yếu, thi công được cả trong điều kiện nền ngập sâu trong nước hoặc điều kiện hiện trường chật hẹp, tính linh hoạt để đạt được ý đồ của người thiết kế (ví dụ: nhiều khi chỉ gia cố cục bộ tại một vùng dưới sâu,…) trong nhiều trường hợp đã đưa lại hiệu quả kinh tế

- Sử dụng vật liệu xi măng sẵn có ở mọi nơi và phù hợp với chủ trương kích cầu của nhà nước

- Giá thành chấp nhận được

- Khả năng có sẵn thiết bị: tại thời điểm cuối năm 2009, năng lực thiết bị của các nhà thầu trong nước hầu như đã đáp ứng được nhu cầu của các dự án trong ngành xây dựng, giao thông và thủy lợi Và đến nay, các thiết bị không ngừng được cải tiến và ứng dụng ngày càng rộng rãi

1.1.2 Phương pháp thi công cọc xi măng đất

Hiện nay, phổ biến hai phương pháp thi công cọc xi măng đất là: Phương pháp trộn khô (Dry Jet Mixing) và phương pháp trộn ướt (Wet Mixing hay còn gọi là Jet-grouting)

1.1.2.1 Phương pháp trộn khô (Dry Jet Mixing)

Phương pháp trộn khô (Dry jet mixing) là phương pháp trộn sâu dạng khô, dùng không khí để dẫn xi măng bột vào đất ( độ ẩm của đất cần phải không nhỏ hơn 20%)

Hình 1.1 Thi công cọc xi măng đất theo phương pháp trộn khô (Dry jet mixing)

- Bột xi măng được phụt sâu vào trong đất thông qua ống nén khí Bột này được trộn một cách cơ học nhờ thiết bị quay

- Trong phương pháp này không cho thêm nước vào trong đất, do đó hiệu quả cải tạo đất sẽ cao hơn phương pháp trộn ướt

Phương pháp thi công trộn khô:

Hình 1.2 Sơ đồ thi công trộn khô

Quy trình thi công gồm các bước sau:

a.Định vị thiết bị trộn

b. Xuyên đầu trộn xuống độ sâu thiết kế đồng thời phá tơi đất;

c.Rút đầu trộn lên, đồng thời phun xi măng vào đất

d. Đầu trộn quay và trộn đều xi măng với đất

e.Kết thúc thi công

Ưu điểm: Tốc độ thi công nhanh, đường kính cọc đảm bảo đồng đều

Nhược điểm: Thiết bị cồng kềnh (phải có một dàn dẫn hướng cao để gắn cần khoan) không thích hợp với mặt bằng hiện trường chật hẹp, lầy lội;

1.1.2.1 Phương pháp thi công trộn ướt (Jet - Grouting)

Phương pháp trộn ướt (Jet – grouting) là phương pháp trộn sâu dạng ướt, vữa

xi măng được phun vào đất nhờ áp lực lớn từ một vòi xoay

Phương pháp Jet – grouting được phát minh tại Nhật Bản năm 1970 Sau đó các công ty của Ý, Đức đã mua lại phát minh trên và đến nay nhiều công ty xử lý nền móng hàng đầu thế giới đều xử dụng công nghệ này như công ty Layne Christensen (Mỹ), Bauer (Đức), Keller (Anh), Frankipile (Úc)…Trải qua hơn 40 năm hoàn thiện và phát triển, đến nay công nghệ này đã được thừa nhận rộng khắp, được kiểm nghiệm và đưa vào tiêu chuẩn ở các nước phát triển trên thế giới

Hình 1.3 Sơ đồ dây chuyền thiết bị khoan phụt cao áp

Quy trình thi công:

Trước tiên, đưa cần khoan đến đáy cọc dự kiến thì dừng lại và bắt đầu bơm vữa xi măng phụt ra thành tia ở đầu mũi khoan, vừa bơm vừa xoay cần và rút lên Tia nước và vữa phun ra với áp suất cao (200 – 400 atm), vận tốc lớn (≥ 100 m/s) làm cho các phần tử đất xung quanh lỗ khoan bị xói tơi ra, hòa trộn với vữa phụt, sau đó đông cứng tạo thành một cọc đất xi măng

Hình 1.4 Sơ đồ thi công trộn ướt

Ưu điểm:

- Phạm vi áp dụng rộng, thích hợp mọi loại đất, từ bùn sét đến sỏi cuội;

- Có thể xử lý các lớp đất yếu một cách cục bộ, không ảnh hưởng đến các lớp đất tốt;

- Có thể xử lý dưới móng hoặc kết cấu hiện có mà không ảnh hưởng đến công trình;

- Thi công được trong nước;

- Mặt bằng thi công nhỏ, ít chấn động, ít tiếng ồn, hạn chế tối đa ảnh hưởng đến công trình lân cận;

- Thiết bị nhỏ gọn, có thể thi công trong không gian có chiều cao hạn chế, nhiều chướng ngại vật;

Nhược điểm:

- Có thể gây ra trương nở nền và gây ra các chuyển vị quá giới hạn trong lòng đất Áp lực siêu cao còn có khả năng gây nên rạn nứt nền đất lân cận và tia vữa có thể lọt vào các công trình ngầm sẵn có như hố ga, tầng hầm lân cận;

- Đối với nền đất chứa nhiều túi bùn hoặc rác hữu cơ thì axit humic trong đất

có thể làm chậm hoặc phá hoại quá trình ninh kết của hỗn hợp xi măng đất

1.2 Công nghệ Jet – grouting

Công nghệ thi công cọc Xi măng đất Jet – Grouting đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới từ nhiều năm nay Tuy nhiên đối với nước ta đây là công nghệ còn tương đối mới mẻ, chưa được ứng dụng rộng rãi Mặt khác các tiêu chuẩn, quy phạm áp dụng cho công nghệ này còn chưa hoàn thiện Chính vì vậy mà công tác thiết kế, thi công, quản lý chất lượng cọc xi măng đất thi công bằng công nghệ Jet – Grouting còn nhiều hạn chế

1.2.1 Công nghệ thi công cọc xi măng đất Jet - Grouting

Sơ đồ công nghệ

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ Jet - grouting

Các thiết bị chính dùng trong công nghệ Jet – Grouting bao gồm:

- Thiết bị khoan: Máy khoan SI-15S II, đường kính cần khoan 60.5mm, chiều sâu khoan phụt tối đa 45m, sản xuất tại Nhật

- Máy bơm vữa: SG-75 III, áp lực bơm lớn nhất 400 atm, lưu lượng lớn nhất

120 l/phút, sản xuất tại Nhật

- Máy trộn vữa: YGM-4, khả năng trộn lớn nhất 400 l/phút, sản xuất tại Nhật

- Máy phát điện 175 KVA;

Ngoài các thiết bị chính nêu trên còn có những thiết bị khác như: máy bơm nước, cẩu, máy nâng chuyển, ôtô vận chuyển, máy toàn đạc điện tử, v.v

1.2.2 Nguyên lý tạo ra cọc xi măng đất

Cọc xi măng đất được tạo ra bằng ba cách như sau:

a Công nghệ đơn pha S:

Phụt vữa ra với tốc độ 100m/s, vừa cắt đất vừa trộn vữa với đất một cách đồng thời tạo ra một cột xi măng đất đồng đều với độ cứng cao, và hạn chế đất trào ngược lên Công nghệ này chủ yếu dùng để thi công nền đất đắp, cọc

+ Cấu tạo đầu khoan gồm một hoặc nhiều lỗ phun vữa, các lỗ phun có thể được bố trí ngang hàng hoặc lệch hàng và có độ lệch góc bằng nhau Công nghệ đơn pha dùng cho các cột đất có đường kính vừa và nhỏ (0,5m - 0,8m)

Hình 1.6 Công nghệ S

b Công nghệ hai pha D:

Đây là hệ thống phụt vữa kết hợp với không khí Hỗn hợp vữa đất xi măng được phụt dưới áp suất cao 100m/s và được trợ giúp bởi một tia khí nén bao bọc quanh vòi phun Vòng khí nén sẽ làm giảm ma sát và cho phép vữa xâm nhập sâu

vào lòng đất, do vậy tạo ra cột đất xi măng có đường kính lớn Tuy nhiên dòng khí lại làm giảm độ cứng của cột đất so với phương pháp phụt đơn tia là đất trào ngược nhiều hơn

+ Cấu tạo đầu khoan gồm có một hoặc nhiều lỗ phun (bố trí ngang hàng hoặc lệch hang, có độ lệch góc đều nhau) để phun vữa và khí Khe phun khí nằm bao quanh lỗ phun vữa Công nghệ 2 pha tạo ra các cọc có đường kính lớn hơn công nghệ đơn pha, có thể đạt đến 1,2 - 1,5m

Hình 1.7 Công nghệ D

c Công nghệ ba pha T:

Phụt ba pha là phương pháp thay thế đất mà không xáo trộn đất Công nghệ T

sử dụng để làm các cọc, các tường ngăn chống thấm, có thể tạo ra cột Soilcrete đường kính đến 3m Quá trình phụt có cả vữa, không khí và nước Không giống phụt đơn pha và 2 pha, nước được bơm dưới áp suất cao và kết hợp với dòng khí nén xung quanh vòi nước Điều đó đuổi khí ra khỏi cột đất gia cố Vữa được bơm qua một vòi riêng biệt nằm dưới vòi khí và vòi nước để lấp đầy khoảng trống của khí Phụt ba pha là phương pháp thay thế đất hoàn toàn Đất bị thay thế sẽ trào ngược lên trên và được thu gom, xử lý

+ Cấu tạo đầu khoan gồm một hoặc nhiều lỗ đúp để phun nước và không khí đồng thời và một hoặc nhiều lỗ đơn nằm dưới để phun vữa Nói chung mỗi cặp lỗ phun khí, nước và vữa đều nằm đối xứng nhau qua tâm trục của đầu khoan Các cặp

lỗ được bố trí lệch góc đều nhau

Hình 1.8 Công nghệ T

1.2.3 Quá trình thi công

a Thiết bị thi công

Dây chuyền thiết bị KPCA thông thường bao gồm:

- Máy khoan

- Trạm trộn và bơm vữa

- Ống dẫn cao áp nối bơm với máy khoan

- Thiết bị điều khiển áp lực, lưu lượng, thể tích bơm, tốc độ xoay, tốc độ rút, chiều sâu khoan

Đường dẫn KPCA

- Đối với hệ đơn pha: Một đường ống chịu áp lực cao dẫn vữa đến đầu phun

- Đối với hệ hai pha: Hai đường ống riêng biệt dẫn hai dung dịch (khí và vữa, hoặc vữa và nước) đến đầu phun

- Đối với hệ ba pha: Ba đường ống riêng dẫn nước áp lực cao, khí nén và vữa đến đầu phun

Các ống nối chịu áp lực cao và đường cáp điều khiển nối máy bơm với máy khoan Cần khoan dài từ 1,5m đến 3m Lỗ khoan được nối với rãnh thu để đưa bùn chảy vào vị trí máy hút bùn Tại đây hỗn hợp nước – đất – xi măng được bơm ra khỏi hiện trường hoặc sử dụng lại

Hệ thống thiết bị trộn và bơm KPCA cho các hệ thống KPCA khác nhau gồm có:

- Đối với hệ đơn pha: thùng chứa xi măng và các vật liệu khác, thiết bị trộn khô, thùng khuấy, bơm vữa cao áp

- Đối với hệ hai pha (khí): giống như trên và có thêm một máy nén khí

- Đối với hệ ba pha: giống như hệ hai pha và có thêm một máy bơm nước cao

Quá trình nói ở trên tạo thành cột đất bằng cách xoay liên tục ở tốc độ cần thiết và nhấc cần khoan lên dần

Quá trình phun vữa được thực hiện từ dưới lên trên, vừa phun vừa xoay và rút cần khoan lên Hỗn hợp đất – nước – xi măng thừa sẽ trào lên mặt đất theo khe hở bên thành hố khoan Dòng trào ngược là một trong những yếu tố quan trọng phản ánh chất lượng của vật liệu xi măng đất – tạo thành, và do đó cần được lấy mẫu theo một quy trình nhất quán để phân tích, thí nghiệm Ngoài ra, trong quá trình phụt phải liên tục theo dõi các thông số thiết kế khác như áp suất phụt vữa, lưu lượng vữa tiêu hao…

d Hỗn hợp vữa

Với tất cả các công nghệ S, D và T thì vữa đều có tác dụng phá hủy đất Sự hỗn loạn do tia vữa gây ra trong vùng ảnh hưởng có tác dụng trộn đều đất với dung dịch phụt Trong khi chưa bắt đầu phụt thì phải rót dung dịch giữ vách vào trong lỗ khoan và bổ sung liên tục

1.3 Ứng dụng của cọc xi măng đất

1.3.1 Ứng dụng của cọc xi măng đất cho giải pháp công trình

Hình 1.9 Một số sơ đồ ứng dụng của cọc xi măng đất

1 Gia cố nền (ổn định/lún) cho đường cao tốc; 2 Ổn định chống trượt cho mái đê cao; 3 Mố trụ cầu và đường dẫn đầu cầu; 4 Thành hố đào; 5 Giảm ảnh hưởng từ các công trình lân cận; 6 Chống nâng đáy hố đào; 7 Chống dịch chuyển ngang của

móng cọc; 8 Xây dựng cầu cảng; 9 Gia cố nền cho các tường phá sóng

Gia cố nền móng

Cọc xi măng đất tạo thành cọc chịu lực,

thay thế cho cọc đóng, cọc ép, cọc nhồi trong

gia cố nền móng Đây là một trong những

nhiệm vụ chính trong công tác gia cố đất Đặc

biệt khi xây dựng trên nền đất yếu, có thể dùng

khoan phụt vữa cao áp để xử lý làm tăng sức

chịu tải của nền Khi đó, mạng lưới cọc xi

măng đất được thiết kế với mật độ đủ lớn có thể

thay thế hệ móng cọc bê tông cốt thép truyền

Gia cố thành hố đào

Kết hợp tính chống thấm và sức kháng

cắt của vật liệu, xi măng đất có thể được dùng

để giữ vách hố đào Các bức tường cọc xi

măng đất được thi công trước, sau khi đủ

cường độ mới đào mở nóng Bản đáy gồm cọc

xi măng đất ngắn, ken sít cũng có thể được thi

công tương tự Hệ tường vây và bản đáy xi

măng đất đảm bảo hố đào được khô ráo và an

toàn thi công

Hình 1.11 Gia cố thành hố đào

Chống thấm

Do vật liệu xi măng – đất có hệ số thấm

nhỏ, nó được dùng để chống thấm cho các

công trình đê, đập Tường chống thấm xi

măng – đất gồm một hoặc nhiều cọc ken

sít, liên kết với nhau

Hình 1.12 Hàng cọc chống thấm

Ổn định tường chắn

Các tường chắn đất, do nhiều yếu

tố, có thể bị mất ổn định và có nguy cơ

sạt lở, ảnh hưởng đến an toàn của chính

công trình cũng như các công trình lân

cận Để tránh sự cố xảy ra, có thể gia cố

các khối xi măng đất sau lưng các tường

chắn để giảm áp lực đất lên tường chắn

và tăng sức chống cắt của toàn bộ hệ

Gia cố đường hầm

Một công nghệ ưu việt của cọc xi măng

đất là tạo lớp vở bọc bảo vệ và chống thấm

cho các đường hầm và công trình ngầm Đối

với các tuyến đường hầm được thiết kế đi qua

vùng đất yếu hoặc dưới mực nước ngầm,

trước hết thi công các khối gia cố xi măng –

đất đặc chắc, sau đó mới khoan, đào xuyên

qua các khối gia cố Như vậy sẽ đảm bảo vỏ

hầm không bị sập hoặc bị nước thâm nhập

trong quá trình đào hầm

Hình 1.14 Gia cố đường hầm

Xử lý nền và mang cống dưới đê

Sau khi nghiên cứu nhiều công nghệ gia cố đất và chống thấm cho các cống dưới đê

bị hư hỏng, thì việc sử dụng cọc xi măng đất ngày càng phổ biến vì các lý do sau:

- Tạo được một tường chống thấm dạng cọc dưới đáy cống và hai bên mang cống;

- Vừa có tác dụng chống thấm vừa có tác dụng chịu lực;

- Phù hợp với mọi loại đất;

-Thi công được dưới mực nước ngầm;

- Thiết bị thi công phù hợp với điều kiện cống dưới đê, không gây chấn động làm ảnh hưởng đến kết cấu đất nền và bản thân công trình

Tùy thuộc vào mặt bằng thi công, kết cấu bản đáy và vị trí khớp nối, có thể chọn vị trí tường ở phía thượng lưu hoặc ở tim tuyến đê

1.3.2 Ứng dụng cọc xi măng đất trên Thế giới

Công nghệ trộn sâu được phát mình đồng thời tại Thụy Điển và Nhật Bản vào giữa những năm 70 của thế kỷ XX Ngày nay, công nghệ trộn sâu được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới và ngày càng trở nên có giá trị trên nhiều mặt Nước ứng dụng cọc xi măng đất nhiều nhất là Nhật Bản và các nước vùng Scandinaver

Tại Châu Á

- Nhật Bản: theo thống kê của hiệp hội CDM tính chung trong giai đoạn 80-96

có 2345 dự án, sử dụng 26 triệu m3 xi măng đất Riêng từ 1977 đến 1993, lượng đất gia cố bằng xi măng 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 hơn 2 triệu m3

Hình 1.15 Thi công cọc xi măng đất tại Nhật Bản

- Trung Quốc: công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970 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 Từ năm 1987 đến 1990, công nghệ trộn sâu đã được sử dụng ở Cảng Thiên Tân để xây dựng 2 bến cập tàu và cải tạo nền cho 60 ha 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 tàu

Đến năm 1992, một sự hợp tác giữa Nhật Bản và Trung Quốc đã tạo ra sự thúc đẩy cho những bước đầu tiên của công nghệ trộn ướt ở Trung Quốc, công trình hợp tác đầu tiên là cảng Yantai Trong dự án này 60.000 m3 xử lý ngoài biển đã được thiết kế và thi công bởi chính các kỹ sư Trung Quốc

Tại Châu Âu

Công nghệ trộn sâu được nghiên cứu và ứng dụng bắt đầu ở Thụy Điển và Phần Lan năm 1967

- Thụy Điển: Công nghệ trộn sâu đã có một sự phát triển rất mạnh mẽ, ngày càng được sử dụng nhiều trong 20 năm gần đây để giảm độ lún và nâng cao độ ổn định của các công trình đường bộ và đường sắt Nó được xem như một giải pháp ưu việt nhất hiện nay trong phát triển hạ tầng Ngoài ra, nó còn được ứng dụng làm móng cọc, ổn định hố đào, ổn định mái dốc và giảm rung động

- Phần Lan: năm 1974, một đê đất thử nghiệm (cao 6m, dài 8m) đã được xây dựng sử dụng công nghệ trộn sâu, nhằm mục đích phân tích hiệu quả của hình dạng

và chiều dài cột về mặt khả năng chịu tải Mặc dù thị trường ở nước này nhỏ hơn Thụy Điển nhưng rất ổn định (khoảng 250.000 m3/năm; 80% trong đó là cọc vôi, xi măng)

Vào nhưng năm 1980, Phần Lan và Thụy Điển sử dụng công nghệ trộn sâu gia

cố đất khoảng hơn 1 triệu m3/ năm

Thị trường tại các nước vùng Bantich và Na Uy tuy nhỏ nhưng rất tiềm năng Tại các nước Châu Âu khác tuy chưa có số liệu chính xác nhưng có thể khẳng định, thị trường các nước như Anh, Pháp, Đức, Ý chưa thể bằng ở vùng Scandinaver Những nước này chủ yếu dùng công nghệ trộn sâu để ngăn chặn và chôn lấp các chất thải nguy hiểm

Hình 1.16 Một số hình ảnh thi công cọc xi măng đất ở Đức

và kết thúc năm 2001 Tường ximăng – đất đã được ứng dụng trong việc ổn định hố đào từ rất sớm, tại Bird Island Flats gần sân bay Logan Từ năm 1986 đến 1992, hàng năm khối lượng công tác trộn sâu đạt chừng 10 – 20 triệu USD, đến năm 1996 tăng lên hơn 50% Sau đó nhờ các dự án lớn ở Boston, Salt Lake City và West Coast, khối lượng trộn sâu đến nay chừng 20 – 30 triệu USD, tăng 5 – 10% mỗi năm

1.3.3 Ứng dụng cọc xi măng đất tại Việt Nam

Việt nam (IBST) là người đầu tiên đưa chất gia cố là xi măng vào (khởi thuỷ của phương pháp là cột vôi), điều này được khẳng định trong hội nghị gia cố sâu tổ chức tại Stockholm 2001 Tại Việt nam, phương pháp này được nghiên cứu từ những năm đầu của thập kỷ 80 (thế kỷ trước) với sự giúp đỡ của Viện Địa kỹ thuật Thuỵ Điển (SGI) với một thiết bị thi công, do TS Nguyễn Trấp làm chủ trì Đề tài được kết thúc vào năm 1986 thiết bị được chuyển giao cho LICOGI

Vào năm 2000, do yêu cầu của thực tế, phương pháp này được áp dụng trở lại trong lĩnh vực xăng dầu, khi công trình chấp nhận một giá trị độ lún cao hơn bình thường tuy nhiên có hiệu quả kinh tế cao Đơn vị đưa trở lại phương pháp này ban đầu là COFEC và nay là C&E Consultants Trong thời gian này song song với việc

áp dụng rất nhiều thí nghiệm hiện trường (quan trắc công trình) đã được thực hiên Những thí nghiệm mang tính nghiên cứu này được C&E thực hiện và quy mô của

nó không thua kém các đồng nghiệp khác Hiện nay C&E đang thực hiện thí nghiệm quan trắc sự thay đổi áp lực nước nước dưới đáy khối gia cố (ở độ sâu > 20 m) tại TP Hồ Chí Minh để xem xét lại tính thoát cố kết của đất nền dưới đáy khối gia cố Hai đầu đo đã được lắp đặt để tiến hành nghiên cứu lâu dài

Từ năm 2002 đã có một số dự án bắt đầu ứng dụng cọc xi măng đất vào xây dựng các công trình trên nền đất, cụ thể như: Dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hòa) đã

sử dụng 4000m cọc xi măng đất có đường kính 0,6m thi công bằng trộn khô; xử lý nền cho bồn chứa xăng dầu đường kính 21m, cao 9m ở Cần Thơ Năm 2004 cọc xi măng đất được sử dụng để gia cố nền móng cho nhà máy nước huyện Vụ Bản (Hà Nam), xử lý móng cho bồn chứa xăng dầu ở Đình Vũ (Hải Phòng), các dự án trên đều sử dụng công nghệ trộn khô, độ sâu xử lý trong khoảng 20m Tháng 5 năm

2004, các nhà thầu Nhật Bản đã sử dụng Jet - grouting để sửa chữa khuyết tật cho các cọc nhồi của cầu Thanh Trì (Hà Nội) Năm 2005, một số dự án cũng đã áp dụng cọc xi măng đất như: dự án thoát nước khu đô thị Đồ Sơn - Hải Phòng, dự án sân bay Cần Thơ, dự án cảng Bạc Liêu

Năm 2004, Viện Khoa học Thủy lợi đã tiếp nhận chuyển giao công nghệ khoan phụt cao áp (Jet-grouting) từ Nhật Bản Đề tài đã ứng dụng công nghệ và thiết bị này trong nghiên cứu sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc, khả năng chịu lực ngang, ảnh hưởng của hàm lượng XM đến tính chất của xi măng đất, nhằm ứng dụng cọc xi măng đất vào xử lý đất yếu, chống thấm cho các công trình thuỷ lợi Nhóm đề tài cũng đã sửa chữa chống thấm cho Cống Trại (Nghệ An), cống D10 (Hà Nam), Cống Rạch C (Long An)

Tại thành phố Đà Nẵng, cọc xi măng đất được ứng dụng ở Plazza Vĩnh Trung dưới 2 hình thức: Làm tường trong đất và làm cọc thay cọc nhồi

Tại Tp Hồ Chí Minh, cọc xi măng đất được sử dụng trong dự án Đại lộ Đông Tây, một số building như Saigon Times Square …Hiện nay, các kỹ sư Orbitec đang

đề xuất sử dụng cọc xi măng đất để chống mất ổn định công trình hồ bán nguyệt – khu đô thị Phú Mỹ Hưng, dự án đường trục Bắc – Nam (giai đoạn 3) cũng kiến nghị chọn cọc xi măng đất xử lý đất yếu

Tại Quảng Ninh, công trình nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh đã áp dụng công nghệ phun ướt, địa chất công trình phức tạp gặp đá mồ côi ở tầng địa chất cách cao

độ mạt đất 11 - 12m, đất đồi cứng khó khoan tiến độ công trình đòi hỏi gấp, lúc cao điểm lên đến 6 máy khoan

Tại Hà nội, Hầm đường bộ Kim Liên được xây dựng trong khu vực địa chất yếu, nhất là khu vực phía đuờng Đào Duy Anh, chính vì vậy nền đất dưới hầm đã được cải tạo bằng phương pháp cột đất gia cố xi măng với chiều dày khoảng 1.5-6m Việc gia cố đất tại đáy bằng phương pháp cột đất gia cố xi măng không nhằm gia cố nền đất mà chỉ với mục đích chống trượt trồi khi đào xuống độ sâu lớn (trên 10m) và cũng không phải gia cố tại tất cả các vị trí đào mà căn cứ theo điều kiện địa chất từng khu vực, có nơi gia cố, có nơi không Việc gia cố ít nhiều có ảnh hưởng đến độ lún của các đốt hầm Đường Láng Hòa Lạc nối Thủ đô Hà Nội với khu công nghệ cao Hào Lạc đi qua nhiều sông ngòi và có nhiều gia cắt với đường bộ, đường sắt, dọc theo con đường này có nhiều hạng mục công trình trong quá trình thi công

đã dùng cọc xi măng đất để xử lý nền đất yếu, chống lún chống trượt đất cho mái dốc, ổn định đất đường hầm

kính cọc (m)

Tổng mét dài đã thi công (m)

Công nghệ trộn

1 Đường vào sân đỗ cảng hàng không Cần

Thơ

0.6 32.000 Trộn ướt

2 Nhà máy điện Nhơn Trạch I Đồng Nai 0.6 15.000 Trộn khô

3 Đường nối cầu Thủ Thiêm với đại lộ

5 Đường băng sân bay Cần Thơ 0.6 300.000 Trộn ướt

6 Hồ chứa nước Khe Ngang, tỉnh TT Huế 0.8 34.000 Trộn ướt

9 Công trình đê Sơn Tây, TP Hà Nội 0.8 7.891 Trộn ướt

Bảng 1.1 Số liệu về một số công trình sử dụng cọc xi măng đất

1.3.4 Ứng dụng của cọc xi măng đất cho các công trình thủy lợi

Chống thấm cho cống dưới đê:

Chống thấm Cống Trại, Nghệ An,

năm 2004

Chống thấm Cống D10, Hà Nam,

năm 2005 Hình 1.17 Chống thấm cho cống dưới đê

Chống thấm đê quai, Công trình Thủy

điện Sơn La, năm 2005 Hình 1.18 Chống thấm cho đập đất

Xử lý khẩn cấp sự cố đê điều:

Mô tả: Đoạn đê biển nối tiếp Cống

Trà Linh – Tỉnh Thái Bình được thi

công từ 11/2008 Do nền bùn yếu

dày đến 30m, nên trong quá trình

thi công nền bị lún sụt dẫn đến đỉnh

đê không thể đắp đến cao trình thiết

kế Năm 2010, Viện Thuỷ công đã

dùng công nghệ Jet-grouting xử lý

thành công nền đê Kết quả là đê

đắp được đến cao trình thiết kế,

đảm bảo hiệu quản kinh tế – kỹ

thuật, quyết định đến thành công

của dự án

Xử lý sự cố đê biển Trà Linh, Thái

Bình, năm 2010

Mô tả: Đê Mỹ Hà - Hà Nội được

nâng cấp năm 2010 Do nền đê yếu,

nên khi đào móng làm chân khay,

đê bị mất chân dẫn đến trượt mái

Công nghệ Jet-grouting được lựa

chọn để xử lý sự cố và đã thành

công, đảm bảo hiệu quả kinh tế –

kỹ thuật, được chủ đầu tư đánh giá

cao

Xử lý sự cố đê Mỹ Hà, Hà Nội, năm

2011

Mô tả: Đê Sông Hồng đoạn qua

Thị Xã Sơn Tây – Hà Nội xảy ra

sạt trượt thềm sông do nền đê có

lớp sét mềm yếu và người dân tự ý

chất cát lên thềm đê quá cao (từ

10m-15m) dẫn đến sự cố trên

Phương án xử lý theo công nghệ

Jet-grouting được lựa chọn đảm

bảo khắc phục sự cố trước mùa

mưa bão cũng như các yêu cầu kỹ

thuật theo quy phạm của nhà nước

Xử lý sự cố đê Sông Hồng, TT Sơn Tây, Hà Nội, năm 2011 Hình 1.19 Xử lý nền cho đê điều

Xử lý nền đập, kè sông, kè biển:

Xử lý nền kè biển ANKER YARD, Vũng Tàu, năm 2008

Xử lý nền kè sông Kiến Giang, Quảng Bình, 2010

Hình 1.20 Xử lý nền đập, kè sông, kè biển

Xử lý nền cống:

Xử lý nền cống Mương Đình, Hậu Giang, năm 2007

Thí nghiệm nén tĩnh xử lý nền cống KG2, Cà Mau, năm 2009

Xử lý cống trạm bơm Nam Hà, Nam Hà, 2010

Hình 1.21 Xử lý nền cống

Kết luận chương 1

Cọc xi măng đất là một giải pháp xử lý nền rất khả thi trong các công trình Thuỷ lợi và nhiều ngành xây dựng khác Với sự phát triển của khoa học và công nghệ cọc xi măng đất ngày càng hoàn thiện và đáp ứng ngày càng tốt các yêu cầu thực tiễn

Cọc xi măng còn là mới ở Việt Nam và đặc biệt là trong ngành Thủy lợi Tuy nhiên, với những tính năng phù hợp và ưu việt trong nhiều trường hợp nêu trên đặc biệt là thi công nhanh, nền yếu, địa hình phức tạp, … Chính vì vậy cần thiết đầu tư nghiên cứu giải pháp tổ chức thi công loại cọc này theo công nghệ Jet - grouting một cách hợp lý để áp dụng trong các công trình thủy lợi

Qua những đặc điểm, thực tế xây dựng và làm việc của cọc xi măng đất ở các nước trên thế giới, cho thấy loại cọc này là một giải pháp hợp lý đối với công tác xử

lý nền, nơi có địa hình địa chất phức tạp, mặt bằng thi công không lớn, ít chấn động,

ít tiếng ồn, hạn chế tối đa ảnh hưởng đến các công trình lân cận Đồng thời, có thể thi công nhanh, phù hợp với mọi loại đất, đảm bảo độ bền, mỹ thuật và an toàn môi trường

Trong xây dựng cơ sở hạ tầng, giao thông ở nước ta hiện nay nói chung và trong xây dựng Thủy lợi nói riêng, nhu cầu sử dụng cọc xi măng đất có đường kính lớn ngày càng phổ biến Đặc biệt, đối với công trình Thủy lợi, điều kiện về địa hình

và địa chất thay đổi nhiều theo không gian, cũng như những công trình đòi hỏi xử lý móng và kết cấu hiện có mà không ảnh hưởng đến công trình Phân tích trên cho thấy việc sử dụng giải pháp cọc xi măng đất vào các công trình Thủy lợi ở Việt Nam là hoàn toàn khả thi

Với nhiều ưu điểm nổi bật thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – grouting đang là sự giải pháp hợp lý cho việc xử lý nền công trình

Tuy nhiên việc sử dụng cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – grouting trong công trình Thuỷ lợi tại Việt Nam chưa được áp dụng nhiều Vì vậy lý thuyết cũng như các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm tính toán thiết kế, tổ chức thi công, kiểm tra cọc còn nhiều hạn chế

Từ nghiên cứu tổng quan, tác giả chọn vấn đề nghiên cứu giải pháp hợp lý trong quản lý tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet - grouting làm hướng nghiên cứu của Luận văn Trong điều kiện thời gian quy định, Luận văn của học viên chưa đề cập được toàn diện các vấn đề về thiết kế, thi công… cọc xi măng đất theo công nghệ Jet - grouting mà chỉ tập trung vào cơ sở lý luận và quy trình tổ chức thi công Luận văn sẽ vận dụng kết quả nghiên cứu để đưa ra giải pháp hợp lý trong quản lý tổ chức thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet - grouting áp dụng cho một công trình Thủy lợi cụ thể

CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH TỔ CHỨC THI CÔNG CỌC XI MĂNG ĐẤT THEO

CÔNG NGHỆ JET - GROUTING

2.1 Các tiêu chuẩn, quy phạm về thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet – Grouting

2.1.1 Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 9403:2012 “Gia cố nền đất yếu - trụ xi măng đất”

Tiêu chuẩn TCVN 9403:2012 – Gia cố đất nền yếu – Phương pháp trụ đất xi măng được chuyển đổi từ TCXDVN 385:2006 do Viện Khoa học công nghệ Xây dựng – Bộ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và công nghệ công bố

Phạm vi áp dụng:

Tiêu chuẩn này quy định những yêu cầu kỹ thuật về khảo sát – thí nghiệm, thiết kế, thi công và nghiệm thu trụ đất xi măng dùng để xử lý – gia cố nền đất yếu trong xây dựng nhà và công trình có tải trọng nhẹ, khối đắp, cũng như trong ổn định mái dốc

Công nghệ thi công xét đến trong tiêu chuẩn này là công nghệ trộn sâu, bao gồm:

+ Trộn bởi cần trộn quay cơ học, không lấy đất lên: Khi xuyên xuống, đầu trộn

sẽ cắt và phá kết cấu đất đến độ sâu yêu cầu Khi rút lên, chất kết dính được truyền vào đất với tốc độ không đổi, nhờ tốc độ rút khống chế cố định Cánh trộn quay theo phương ngang, trộn đều đất với chất kết dính

+ Độ sâu xử lý nền đất tối thiểu là 3m

+ Hình dáng và bố trí đa dạng gồm trụ đơn, mảng, khối, tường, và tổ hợp; + Xử lý đất tự nhiên, đất lấp, bãi thải…;

+ Các phương pháp gia cố nền dùng công nghệ tương tự đang có (phương pháp phun áp cao, phương pháp phối hợp, gia cố toàn khối) chỉ cập nhật một phần trong tiêu chuẩn này

+ Để xử lý nền đất yếu, các cọc đất xi măng được bố trí theo nhóm trong phạm

vi nền cần xử lý theo mạng hình vuông, tam giác hoặc theo nhiều dạng khác nhau, tuỳ thuộc vào dạng tải trọng, mục đích gia cố Nền đất sau khi gia cố bằng công nghệ này được xem như một dạng nền hỗn hợp với các thông số về tính biến dạng, khả năng chống cắt được cải thiện…

+ Để làm tường chống thấm dưới nền công trình hoặc trong thân khối đất đắp, các cọc đất ximăng được bố trí chồng lấn lên nhau (Overlap - hay còn gọi là kiểu xỉa tiền) tạo thành một tường liền khối có khả năng ngăn chặn dòng thấm

+ Cọc đất ximăng có thể áp dụng cho đất hạt sét, hạt bụi và hạt cát có kích thước < 2mm (phân loại theo Tiêu chuẩn ngành 14TCN123-2002 của Bộ Nông nghiệp và PTNT), đất có hàm lượng hữu cơ thấp (hàm lượng hữu cơ < 25%) Trong trường hợp lượng hữu cơ > 25 % phải nghiên cứu các giải pháp và làm các thí nghiệm cần thiết sau đó mới tiến hành thiết kế Với đất sỏi (sạn) hạt nhỏ cần làm thử hoặc tham khảo kinh nghiệm công trình tương tự trước khi ra quyết định

Tiêu chuẩn TCCS 05:2010/VKHTLVN hướng dẫn việc khảo sát, thiết kế, thi công và nghiệm thu cọc đất ximăng thi công bằng công nghệ Jet-grouting (trộn kiểu tia) cho mục đích xử lý nền đất yếu, chống thấm cho nền và thân công trình bằng đất (thủy lợi, giao thông, xây dựng hạ tầng, .) Về công tác thi công, tiêu chuẩn hướng dẫn quy trình, các bước thi công từ khâu chuẩn bị trước khi thi công đại trà (làm cọc thử, chuẩn bị bố trí mặt bằng thi công…) đến thi công đại trà (khoan xuống, rút khoan lên và phụt vữa…) và đặc biệt là hướng dẫn cách xử lý kỹ thuật trong quá trình thi công Về công tác giám sát, kiểm tra, quan trắc, tiêu chuẩn cũng hướng dẫn rõ ràng giúp cho quá trình quản lý, kiểm tra thuận lợi và đạt kết quả cao nhất Về công tác nghiệm thu, tiêu chuẩn hướng dẫn trước khi nghiệm thu cần phải chuẩn bị những gì, yêu cầu về trình độ đối với tổ chức giám sát, cán bộ giám sát, nhà thầu thi công, yêu cầu về báo cáo kết quả kiểm tra có đạt hay không và hồ sơ nghiệm thu có đủ và phù hợp hay không

2.1.3 Tiêu chuẩn châu Âu EN 12716:2001

Tiêu chuẩn châu Âu EN 12716:2001, tiêu chuẩn thực hiện các công tác địa kỹ thuật đặc biệt: Khoan phụt cao áp (Jet – grouting) Tiêu chuẩn Châu Âu này được CEN thông qua ngày 16 tháng 4 năm 2001 Các thành viên cuả CEN bắt buộc phải tuân thủ các quy định nội bộ của CEN/ CENELEC nhằm tạo điều kiện đưa tiêu chuẩn này vào sử dụng ở mỗi nước như tiêu chuẩn quốc gia của nước đó mà không

có bất cứ thay đổi nào về nội dung Các tiêu chuẩn châu Âu tồn tại dưới ba ngôn ngữ chính thức (tiếng Anh, tiếng Pháp và tiếng Đức) Các nước thành viên CEN có trách nhiệm biên dịch sang ngôn ngữ của nước đó và thông báo với Trung tâm quản

lý của Uỷ ban Thành viên của CEN bao gồm các tổ chức, cơ quan biên soạn tiêu chuẩn quốc gia của các nước Áo Bỉ, Cộng hoà Séc, Đan Mạch, Phần Lan, Pháp, Đức, Hy Lạp, Ai xơ len, Ailen, Ý, Lucxembua, Hà Lan, Nauy, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Thuỵ Điển, Thuỵ Sỹ, Vương quốc Anh

Phạm vi áp dụng:

Tiêu chuẩn này được áp dụng cho công tác thi công, thử nghiệm và quan trắc khoan phụt cao áp

Ngoài ra, trong quá trình thi công cọc xi măng đất có thể tham khảo: Sách về công nghệ Jet - Grouting “Công nghệ khoan phụt cao áp trong xử lý nền đất yếu” – PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng, KS Phùng Vĩnh An, ThS Nguyễn Quốc Huy – NXB Nông nghiệp 2005 và “Quy phạm kỹ thuật xử lý nền móng”, Shanghai – Standard: Ground treatment code, DBJ 08 40 94 do Trường đại học Đồng tế biên soạn, năm 1995.

2.2 Định mức áp dụng trong thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet - grouting

Định mức dự toán công tác thi công cọc xi măng đất bằng công nghệ Jet – grouting là định mức kinh tế kỹ thuật quy định mức hao phí cần thiết về vật liệu, nhân công và máy thi công để hoàn thành một đơn vị khối lượng công tác xây dựng (10m khoan, phụt) từ khâu chuẩn bị đến khâu kết thúc công tác xây dựng, kể cả những hao phí cần thiết do yêu cầu kỹ thuật và tổ chức sản xuất nhằm đảm bảo thi công liên tục, theo đúng yêu cầu kỹ thuật, chất lượng

Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn đã công bố Định mức dự toán công tác thi công cọc xi măng đất bằng công nghệ Jet – grouting theo quyết định số 3222/QĐ-BNN-XD ngày 25/12/2012 Định mức này là cơ sở để các cơ quan, tổ chức, cá nhân có liên quan tham khảo, vận dụng trong việc lập, thẩm định, phê duyệt dự toán chi phí cho công tác thi công cọc xi măng đất bằng công nghệ Jet – grouting xử lý nền công trình thủy lợi

2.2.1 Nội dung của định mức

a Mức hao phí vật liệu: Là số lượng vật liệu chính, vật liệu phụ cần thiết để hoàn thành một đơn vị khối lượng công tác Hao phí vật liệu phụ khác được tính bằng tỷ lệ % so với chi phí vật liệu chính

b Mức hao phí lao động: Là số ngày công lao động của công nhân trực tiếp thực hiện khối lượng công tác xây dựng và công nhân phục vụ xây dựng Số lượng ngày công đã bao gồm cả lao động chính, phụ để thực hiện và hoàn thành một đơn

vị khối lượng công tác xây dựng từ khâu chuẩn bị đến khâu kết thúc, thu dọn hiện trường thi công

Cấp bậc công nhân trong định mức là cấp bậc bình quân của các công nhân tham gia thực hiện một đơn vị công tác xây dựng

c Mức hao phí máy thi công: Là số ca sử dụng máy và thiết bị thi công chính trực tiếp thực hiện kể cả máy và thiết bị phụ phục vụ để hoàn thành một đơn vị khối lượng công tác xây dựng Hao phí máy khác phục vụ thi công như máy toàn đạc, mia để xác định vị trí tim cọc…được tính bằng tỷ lệ % so với hao phí máy thi công

2.2.2 Hướng dẫn áp dụng

+ Định mức dự toán công tác thi công cọc xi măng đất bằng công nghệ Jet – grouting được tính trong điều kiện bình thường (phổ biến) như: sử dụng xi măng PCB30 với hàm lượng xi măng 350kg/m3, thi công ở trên cạn và khoan tạo lỗ qua các lớp đất cấp I, cấp II; cọc xi măng đất có chiều dài trong phạm vi từ 20 đến 30m Khi thi công ở các hiện trường khác với điều kiện trên thì định mức được điều chỉnh như sau:

a Khi hàm lượng xi măng trong 1 m3 khác với điều kiện chuẩn thì hao phí xi măng trong định mức được nhân với hệ số điều chỉnh sau đây

TT Hàm lượng xi măng trong 1 m

Bảng 2.1 Hệ số điều chỉnh hao phí xi măng trong 1 m 3

Nếu sử dụng xi măng khác với loại PCB30, hoặc hàm lượng xi măng trong 1m3 khác với mức quy định ở bảng trên thì căn cứ vào hồ sơ thiết kế để tính toán xác định

b Khi khoan qua lớp đất cấp III, cấp IV thì các thành phần hao phí trong định mức khoan tạo lỗ nhân với hệ số điều chỉnh K = 1,25 (cấp đất áp dụng theo bảng phân cấp đất cho công tác đào, vận chuyển và đắp đất bằng máy trong tập Định mức

dự toán xây dựng công trình do Bộ Xây dựng công bố)

c Thi công cọc xi măng đất có chiều dài ngoài phạm vi quy định ở trên thì hao phí nhân công trong định mức khoan tạo lỗ nhân với hệ số điều chỉnh như sau:

TT Chiều dài cọc xi măng đất (m) Hệ số điều chỉnh

Bảng 2.2 Hệ số điều chỉnh hao phí nhân công

+ Khi thi công ở các hiện trường có mái nghiêng yêu cầu phải làm sàn đạo, giàn giáo thì các hao phí làm sàn đạo, giàn giáo được tính riêng theo các quy định hiện hành

+ Khi thi công khoan phụt thử nghiệm (trước khoan đại trà) thì mức hao phí nhân công và máy thi công được nhân với hệ số K = 1,2

Tuy nhiên, định mức 3222/QĐ-BNN-XD ngày 25/12/2012 chỉ áp dụng cho các công trình thi công trên cạn, các công trình thi công dưới nước chưa có định mức cụ thể Do đó, chủ đầu tư cùng nhà thầu thi công, tổ chức tư vấn căn cứ yêu cầu kỹ thuật, biện pháp thi công, điều kiện thi công và phương pháp xây dựng định mức để xác định định mức cho những công trình này hoặc vận dụng các định mức tương tự đã sử dụng ở các công trình khác làm cơ sở xác định chi phí xây dựng Hiện nay, một số công trình thi công dưới nước đang áp dụng định mức do Viện kinh tế và Quản lý thủy lợi lập Định mức dự toán công tác thi công cọc xi măng đất bằng công nghệ Jet – grouting do Viện Kinh tế và Quản lý thủy lợi lập áp dụng cho thi công trên cạn và dưới nước Về nội dung định mức và hướng dẫn áp dụng cũng tương tự như định mức của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn