Nghiên Cứu Giải Pháp Xử Lý Nền Đường Khi Đi Qua Vùng Đất Yếu Bằng Trụ Xi Măng Đất

Đề tài này chủ yếu đi sâu vào tìm hiểu một cách tổng quan phương pháp tính toán thiết kế, kiểm tra ổn định cọc xi măng đất và xác định các biện pháp thi công.Áp dụng phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc xi măngđất vào việc xử lý đất yếu của tuyến đường đô thị nối khu đô thị sinh thái Hòa Quý và cầu Hòa Xuân. Mình hi vọng đề tài này có thể cung cấp một số kiến thức hữu ích cho các bạn đọc để phát triển hơn nữa phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc xi măng đất.

có, công nghệ cọc Đ–XM có ưu điểm là khả năng xử lý sâu đến 50m, thích hợp vớicác loại đất yếu từ cát thô cho đến bùn yếu Thi công được cả trong điều kiện nềnngập sâu trong nước hoặc điều kiện hiện trường chật hẹp, trong nhiều trường hợp đãđưa lại hiệu quả rõ rệt so với các giải pháp xử lý khác

Hiện nay trên thế giới phương pháp này đã được áp dụng rất phổ biến tuy nhiên ởnước ta phương pháp này được xem là khá mới mẻ và chưa thật sự áp dụng rộng rãinhất là trong công tác xử lý nền đường trên nền đất yếu

Đề tài này chủ yếu đi sâu vào tìm hiểu một cách tổng quan phương pháp tính toánthiết kế, kiểm tra ổn định cọc xi măng đất và xác định các biện pháp thi công.Ápdụng phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc xi măng-đất vào việc xử lý đất yếucủa tuyến đường đô thị nối khu đô thị sinh thái Hòa Quý và cầu Hòa Xuân Đề tài hivọng sẽ đóng góp thêm những kiến thức để phát triển hơn nữa phương pháp xử lýnền đất yếu bằng trụ xi măng đất

Đề tài nghiên cứu gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về các phương pháp xử lý nền đất yếu

Chương 2: Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc xi măng đất

Chương 3: Áp dụng phương pháp vào xử lý đất yếu dưới nền đường thuộc tuyến đường nối khu đô thị sinh thái Hòa Quý và cầu Hòa Xuân

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

1 Khái niệm về nền đất yếu :

1 Khái niệm:

Nền đất yếu và các biện pháp xử lý nền đắp trên đất yếu là một trong nhữngcông trình xây dựng thường gặp Cho đến nay ở nước ta, việc xây dựng nền đắp trênđất yếu vẫn là một bài toán khó đối với người kĩ sư xây dựng, đặt ra nhiều vấn đềphức tạp cần được nghiên cứu xử lý nghiêm túc để đảm bảo sự ổn định và độ lúncho phép của công trình

Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạngnhiều, do vậy không thể xây dựng các công trình Đất yếu là một loại đất không cókhả năng chống đỡ kết cấu bên trên, vì thế nó bị lún tuỳ thuộc vào quy mô tải trọngbên trên

Khi thi công các công trình xây dựng gặp các loại nền đất yếu, tùy thuộc vàotính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà người ta dùng phươngpháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún,đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình

Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập khi xây dựng trênnền đất yếu do không có những biện pháp xử lý hiệu quả, không đánh giá chính xácđược các tính chất cơ lý của nền đất để làm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nềnmóng phù hợp Đây là một vấn đề hết sức khó khăn, đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽgiữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được tối đa các

sự cố, hư hỏng của công trình khi xây dựng trên nền đất yếu

2 Một số đặc điểm của nền đất yếu:

Đất yếu là những loại đất có chung những đặc điểm dưới đây:

- Có khả năng chịu lực thấp ( 0,5 – 1,0 kG/cm2 )

- Cường độ chống cắt nhỏ và thường tăng dần theo độ sâu

- Hầu như hoàn toàn bão hòa nước, có hệ số rỗng lớn ( thường )

- Biến dạng nhiều khi chịu tác động của tải trọng ngoài và biến dạng tùy thuộcthời gian chất tải

- Tính thấm nước kémvà thay đổi theo sự biến dạng của đất yếu

2 Các biện pháp xử lý nền đất yếu:

Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào điều kiệnnhư: Đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất… Với từng điều kiện cụ thể màngười thiết kế đưa ra các biện pháp xử lý hợp lý Có nhiều biện pháp xử lý cụ thểkhi gặp nền đất yếu như:

- Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình

- Các biện pháp xử lý về móng

- Các biện pháp xử lý nền

Đối với các công trình cầu đường, đặc biệt là công trình đường thì việc xử lý về nềnđất yếu là phổ biến và quan trong hơn cả

Xử lý nền đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nền đất, cải thiện một

số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độchặt, tăng trị số modun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của đất…Đối với công trình thủy lợi, việc xử lý nền đất yếu còn làm giảm tính thấm của đất,đảm bảo ổn định cho khối đất đắp

Biện pháp này có thể được chia thành 2 biện pháp chính như sau:

+ Biện pháp nhằm tăng nhanh quá trình cố kết của đất yếu

+ Biện pháp cải tạo đất yếu

Trên thế giới hiện nay có nhiều kĩ thuật xử lý nền đã và đang được ứng dụng cho tớihiện nay được thể hiện ở bảng dưới

Bảng 1.1 Phân loại các kĩ thuật xử lý nền

(Theo “Cọc Đất Xi Măng – phương pháp gia cố nền đất yếu” của GS.TS

Nguyễn Viết Trung – KS Vũ Minh Tuấn)Phương pháp

+ Điện – thẩm thấu+ Giếng hạ mực nước*

+ Giếng sâu*

+ Đá dăm/sỏi thoát nước**

Cố kết đất sét

*Hạ mực nướctrong lớp cát đểlàm khô hoặc tăng

áp lực cố kết cóhiệu trong lớp đấtsét nằm trên lớpcát

** Xử lý chống hóa lỏng

+ Đóng cọc+ Phương pháp cọc cát nén chặt+ Phương pháp đầm rung

+ Đầm nặng (Phương pháp cố kết động)+ Nổ mìn (Nén chặt bằng nổ mìn)+ Phương pháp tạo sốc điện

Tỉ trọng của cát rời

Gia cố hóa học và

điện hóa

+ Phương pháp trộn sâu+ Bơm trộn vữa

+ Gia cố điện hóa

Bao gồm gia cố vật liệu lớp đệm

Xử lý nhiệt + Phương pháp nhiệt hóa

+ Phương pháp đông cứng

Cho xử lý tạm thời

Tuy nhiên chỉ có một vài phương pháp được áp dụng rộng rãi và phù hợp với điềukiện tự nhiên ở Việt Nam được thể hiện ở bảng dưới đây

Bảng 1.2 Một số phương pháp xử lý nền phổ biến ở nước ta hiện nay

STT Phương pháp Nội dung Tác dụng Phạm vi áp dụng

1 Phương pháp

xử lý nền

bằng đệm cát

Đào bỏ lớp đấtyếu, thay thế bằngcát hạt trung, hạtthô và đầm chặt

Tăng khả năngchịu tải của nền,tăng ổn định củacông trình, giảmchiều sâu chônmóng nên giảmkhối lượng vật liệulàm móng

Lớp đất yếu cóchiều dày<3m,không sử dụngkhi nền đất cómực nước ngầmcao vì đệm cátkém ổn định,hạmực nước ngầmtốn kém

2 Phương pháp

đầm chặt đất

(cố kết động)

Đầm chặt lớp đấtmặt bằng đầm runghoặc bằng các khốinặng10-15T

Tăng cường độ,sức chịu tải, giảmtính nén lún củađất nền

Đất có lỗ rỗnglớn, cát tơi, đấtchưa nén chặt

3 Phương pháp

gia tải nén

trước

Chất tải trọng bằnghoặc lớn hơn tảitrọng thiết kế

Tăng sức chịu tảicủa đất nền, tăngnhanh cố kết và ổnđịnh lún

Cát pha bão hoànước, sét pha, bùnsét, than bùn

4 Phương pháp

xử lý nền

bằng cọc cát

Cọc cát được đóngbằng công nghệrung ống chống đểchiếm đất, đổ đầycát và rung để đầmchặt

Thoát nước, tăngnhanh cố kết, tăngcường độ của nềncọc cát

Nền đất yếu dàyhơn 3m, khôngdùng khi đất quánhão

Tăng tốc độ cố kết,giảm độ rỗng, tăngdung trọng, tăngsức chịu tải

Chiều dày lớp đấtyếu lớn, độ thấmcủa nền đất nhỏ

Tăng khả năngchịu tải và giảm độlún của đất nền

Nền đất luôn ởtrạng thái ẩm ướt,công trình có tảitrọng không lớn,không dùng chođất cát

Giảm độ ẩm (5-8%), tăng lực dính(1,5-3 lần), tăngcường độ chịu tải

Đất sét và sét phadẻo nhão,bùn

Tăng tốc độ cố kết,tăng sức chịu tải,giảm tính nén lún

Nền đất sét yếu

Như vậy ta thấy đối với mỗi phương pháp xử lý nền đất yếu đều có ưu nhượcđiểm và phạm vi áp dụng riêng do đó cần cân nhắc dựa trên các yếu tố như điềukiện địa chất, môi trường, thời gian thi công… mà đưa ra giải pháp xử lý sao chođạt hiệu quả và kinh tế nhất

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG TRỤ XI MĂNG – ĐẤT

2.1. Tổng quan về phương pháp xử lý nền đất yếu bằng trụ xi măng đất:

2.1.1. Sơ lược về lịch sử phát triển trụ xi măng đất:

2.1.1.1 Trên thế giới:

Phát triển cọc xi măng đất bắt đầu tại Thụy Điển và Nhật Bản từ những năm

60 của thế kỉ trước.Trong khoảng thời gian đó thì cọc đất - vôi cũng được ra đời ởThụy Điển Phương pháp trộn ướt dùng vữa xi măng cũng được Nhật Bản áp dụngtrong những năm 70 Sau đó phương pháp này được phổ biến ra thế giới

Tại Châu Âu, công nghệ cọc Đ-XM được nghiên cứu và ứng dụng bắt đầu ở ThụyĐiển và Phần Lan bắt đầu từ năm 1967 Nước ứng dụng công nghệ Đ-XM nhiềunhất là Nhật Bản và các nước vùng Scandinaver Tại Nhật Bản tính chung trong giaiđoạn 1980-1996 có 2345 dự án, sử dụng 26 triệu m3BTĐ Riêng từ 1977 đến 1993,lượng đất gia cố bằng xi măng ở Nhật vào khoảng 23,6 triệu m3 cho các dự ánngoài biển và trong đất liền, với khoảng 300 dự án (Theo số liệu thống kê của hiệphội CDM Nhật Bản)

Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970 Tuy nhiên từtrước đó nước này cũng đã học hỏi kinh nghiệm về cọc xi măng đất của Nhật Bản

2.1.1.2 Ở Việt Nam:

Ở nước ta, Viện khoa học công nghệ xây dựng (IBST) là đơn vị đầu tiên đưachất gia cố là xi măng vào (khởi thủy của phương pháp là cọc vôi) Tại Việt Namphương pháp này được nghiên cứu từ những năm đầu của thập kỉ 80 với sự giúp đỡcủa viện Địa Kĩ Thuật Thụy Điển (SGI)

Mặc dù đã du nhập từ khá lâu song phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc

xi măng đất vẫn chưa được sử dụng phổ biến ở nước ta và chỉ mới phổ biến rộng rãitrong những năm gần đây Tuy nhiên với những kinh nghiệm thi công cũng nhưhiểu biết rõ về cọc xi măng đất còn hạn chế nên việc áp dụng phương pháp này vào

xử lý nền đất yếu còn rất ít Tiêu chuẩn về trụ xi măng đất cũng được ra đời khámuộn vào năm 2006 Đó là tiêu chuẩn TCXDVN 385:2006 “phương pháp gia cốnền đất yếu bằng trụ xi măng đất”

Bảng 2.1 Một số công trình sử dụng cọc xi măng đất ở Việt Nam

(Theo “Cọc Đất Xi Măng – phương pháp gia cố nền đất yếu” của GS.TS

Nguyễn Viết Trung – KS Vũ Minh Tuấn)

Stt Tên công trình Đường kính cọc(m)

Tổng mét dài đã thi công(m)

Công nghệ trộn

1 Đường vào sân đỗ cảng hàng

2 Nhà máy điện Nhơn Trạch I

3 Đường nối cầu Thủ Thiêm với

4

Hầm chui đường sắt vành đai

đường Láng – Hòa Lạc

Hình 2.1: Khoan cọc xi măng đất gia cố nền đường đầu cầu Trần Thị Lý

Hình 2.2: Thi công hạng mục cọc vữa xi măng đất - Khu vui chơi giải trí

Tuyên Sơn – Đà Nẵng

Hình 2.3: Thi công xử lí nền bằng cọc vữa xi măng đất dự án Đường Liên cảng

Cái Mép-Thị Vải

Hình 2.4: Thi công hạng mục cọc vữa xi măng đất – Dự án cảng Sao Mai – Bến

Định, thành phố Vũng Tàu

2.1.2. Khái niệm về phương pháp trụ xi măng đất:

Cọc xi măng đất (hay còn gọi là cột xi măng đất, trụ xi măng đất) (Deep soilmixing columns, soil mixing pile)

Về vấn đề tên gọi là “cọc”, “cột” hay là “trụ” thì hiện nay có 2 cách gọi tùy theo cácnước:

- Gọi tên là cọc xi măng đất thì có học viện kĩ thuật châu Á A.I.T, Trung Quốc

- Gọi tên là trụ hay cột xi măng đất thì có các nước như Mỹ, Nhật và một sốnước sử dụng phương pháp này ở châu Âu

Riêng ở Việt Nam thì tên gọi thay đổi tùy theo cách gọi của mỗi người Tuynhiên theo một số nhà khoa học thì việc dùng tên gọi “cọc” chỉ nên dành cho những

loại cọc cĩ cường độ lớn hơn rất nhiều so với cọc xi măng đất như cọc BTCT, cọcthép…

Về khái niệm thì trụ xi măng đất là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố

và xi măng được phun xuống nền bởi thiết bị khoan Mũi khoan được khoan xuốnglàm tơi đất cho đến khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cố thì quay ngược lại và dịchchuyển lên Trong quá trình dịch chuyển lên, xi măng được phun vào nền đất bằng

áp lực khí nén đối với hỗn hợp khơ hoặc bơm vữa đối với hỗn hợp dạng vữa ướt

Tác dụng của cọc đất – ximăng:

- Làm giảm độ lún và tăng độ ổn định của nền đất đắp

- Làm tăng độ ổn định của mái dốc, gia cố hố đào mĩng nơng

- Gia cố nền và mĩng cho cơng trình

- Giảm áp lực đất chủ động, tăng áp lực đất bị động lên tường cừ ở hố đào sâu.2.1.3. Ứng dụng của phương pháp:

Trụ xi măng đất được ứng dụng rất rộng rãi trong các cơng trình như:

- Ổn định đê, đập ngăn nước cĩ chiều cao lớn

- Xử lý lún nền đường vào cầu

- Gia cố thành hố đào, chống nâng đáy hố đào

- Gia cố nền tại các bến cảng, đê biển

Đối với các cơng trình đường bộ thì trụ xi măng đất được ứng dụng để ổn định nềnđường đắp cao trên nền đất yếu, giảm độ lún, gia cố mái taluy, ổn định mái dốc…

ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO

GIA CỐ THÀNH HỐ ĐÀO

GIA CỐ CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG

ỔN ĐỊNH MÁI DỐC

CHỐNG TRƯỢT MÁI TALUY GIA CỐ MÓNG ĐỠ

ỐNG CỐNG

Hình 2.5: Một số ứng dụng của trụ xi măng đất

2.1.4. Ưu điểm của trụ xi măng đất:

Trong cơng tác xử lý nền đường đắp cao trên nền đất yếu thì phương phápnày tỏ ra rất hiệu quả khi thời gian thi cơng được rút ngắn do khơng phải chờ đất cốkết Vì vậy đối với các cơng trình yêu cầu tiến độ gấp thì đây là một giải pháp xử lýcực kì hiệu quả

Ưu điểm nổi bật của cọc xi măng đất là:

- Thi công nhanh, kỹ thuật thi công không phức tạp, không có yếu tố rủi ro cao.Tiết kiệm thời gian thi công đến hơn 50% do không phải chờ đúc cọc và đạt đủcường độ đối với các công trình sử dụng móng cọc Tốc độ thi công cọc rấtnhanh

- Hiệu quả kinh tế cao, giá thành hạ hơn nhiều so với phương án cọc đóng

- Rất thích hợp cho công tác xử lý nền, xử lý móng cho các công trình ở các khuvực nền đất yếu như bãi bồi, ven sông, ven biển

- Thi công được trong điều kiện mặt bằng chật hẹp, mặt bằng ngập nước

- Địa chất nền là cát rất phù hợp với công nghệ gia cố ximăng, độ tin cậy cao

- Biến dạng nền đất rất nhỏ vì vậy giảm thiểu ảnh hưởng của lún đối với các côngtrình lân cận; tăng sức kháng cắt ổn định nền móng công trình

- Dễ dàng điều chỉnh cường độ bằng cách điều chỉnh hàm lượng xi măng khi thicông

- Dễ quản lý chất lượng, hạn chế ô nhiễm môi trường do ít có chất thải trong quátrình thi công

Nhược điểm của phương pháp:

Hiện nay giá thành thi công trụ xi măng đất vẫn còn khá đắt hơn so với một

số phương pháp xử lý nền đất yếu khác Do đó đây là một trở ngại không nhỏ đểthuyết phục các chủ đầu tư sử dụng biện pháp này để xử lý đất yếu Và phươngpháp này cũng còn khá mới đối với nước ta do đó nó cũng chưa được phổ biến Tuynhiên với những ưu điểm vượt trội như trên thì việc áp dụng rộng rãi phương phápnày trong một tương lai gần là hoàn toàn khả thi

2.2. Tính toán thiết kế trụ xi măng đất:

2.2.1. Các phương pháp tính toán thiết kế trụ xi măng đất:

Hiện nay việc tính toán trụ xi măng đất có 3 quan điểm chính sau:

 Quan điểm xem trụ xi măng đất làm việc như cọc:

Với quan điểm này đòi hỏi cọc phải có độ cứng tương đối lớn và các cọc phải đưaxuống tầng đất chịu tải Nếu tính theo sơ đồ này thì lực từ móng truyền xuống sẽchủ yếu đi vào các cọc(đất nền dưới móng không chịu tải) Với cọc đưa xuống tầngchịu lực, có thể dùng phương pháp tính với cọc ma sát để tính

 Quan điểm xem các cọc và đất làm việc đồng thời:

Nền cọc và đất dưới móng được xem như nền đồng nhất với các số liệucường độ c, ɸ (phi) được nâng cao (được tính từ c, ɸ (phi) của đất và của vật liệulàm cọc) Công thức quy đổi c, ɸ (phi) tương đương dựa trên độ cứng của cọc, đất

và diện tích đất được thay thế bởi cọc

 Một quan điểm khác là đề nghị tính toán theo cả 2 quan điểm trên nghĩa là sức chịutải thì tính toán theo như cọc còn biến dạng thì tính toán theo nền

Với mỗi quan điểm thì có các phương pháp tính khác nhau Một số phươngpháp tính tiêu biểu như:

+ Phương pháp tính toán theo tiêu chuẩn gia cố cọc đất xi măng Việt Nam

+ Phương pháp tính toán theo tiêu chuẩn gia cố cọc đất – vôi – xi măng châu Âu+ Phương pháp tính toán theo tiêu chuẩn gia cố cọc đất – xi măng Thượng Hải,Trung Quốc

+ Phương pháp tính toán theo quan điểm cọc xi măng đất làm việc như cọc

+ Phương pháp tính toán thiết kế cọc xi măng đất theo quy trình Nhật Bản

+ Phương pháp tính toán theo quan điểm hỗn hợp của Viện Kĩ Thuật Châu Á

Hình 2.6: Ví dụ bố trí trụ trộn khô

1 Dải; 2 Nhóm, 3 Lưới tam giác, 4 Lưới vuông

Hình 2.7:Bố trí trụ trùng nhau theo khối

Hình 2.9: Bố trí trụ trộn ướt 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

Hình 2.10: Bố trí trụ trùng nhau trộn ướt, thứ tự thi công

2.3. Công nghệ thi công trụ xi măng đất:

2.3.1. Nguyên tắc gia cố đất nền:

Cọc Đ-XM được gia cố là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố với hỗnhợp ximăng được phun xuống thông qua thiết bị khoan trộn Cột gia cố tạo thànhbởi hỗn hợp đất tại chỗ và chất kết dính, mà thông thường là vôi và ximăng Mũitrộn được đưa xuống đất bằng cách khoan xoay, khi tới độ sâu thiết kế, mũi trộn đảochiều ngược lại và đồng thời rút dần lên, trộn đất tại chỗ với chất gia cố Trong suốt

quá trình rút lên, hỗn hợp chất gia cố được phun vào bằng khí nén ở đầu mũi trộn,tới cao độ đầu cột thì dừng lại.

Hình 2.11: Công nghệ thi công cọc xi măng - đất

Việc hình thành cường độ xảy ra thông qua quá trình ninh kết của hỗn hợpĐ– XM Khi ximăng được trộn với đất, ximăng phản ứng với nước tạo ra Canxihyđrôxit Ca(OH)2 từ đó kết hợp với đất nền tạo ra keo ninh kết CSH, đây là quátrình Hydrat hoá Phản ứng này diễn ra nhanh và mạnh toả ra một nhiệt lượng lớn

và giảm bớt lượng nước có trong đất gia cố.Hợp chất Hydrat này tạo ra một hỗn hợpliên kết các thành phần hạt trong đất gia cố hình thành lên khoáng chất nền bềnvững, cứng

Ximăng + H2O → Keo CSH + Ca(OH)2

Hiện nay có hai công nghệ thi công phổ biến đó là công nghệ trộn ướt khoan phụtvữa cao áp Jet – Grouting và công nghệ trộn khô Dry Jet Mixing

2.3.2. Công nghệ trộn ướt Jet – grouting:

2.3.2.1. Lịch sử phát triển:

Công nghệ Jet Grouting được phát minh ở Nhật Bản năm 1970 Năm 1974một công ty ở Ý đã mua lại phát minh trên và ra đời công ty Technicwell Năm

1979 người Đức cũng mua bản quyền và phát triển công nghệ này Những công ty

xử lý nền móng hàng đầu thế giới hiện nay như Laynerchristen (Mỹ), Bachy (Pháp), Bauer (Đức), Frankier (Úc) đều có sử dụng công nghệ này Trải quahơn 30 năm và phát triển đến nay công nghệ này đã được sử dụng rộng khắp, đượckiểm nghiệm và đưa vào tiêu chuẩn của các nước trên thế giới

Soletane-Trong công nghệ trộn thì cần trộn và cánh trộn chiếm một vai trò rất quantrọng Nó ảnh hưởng đến chất lượng cũng như sự hiệu quả của một quá trình trộn

Trên thế giới thì Mỹ và Nhật Bản là một trong những nước đi đầu trong việcsản xuất cần trộn và cánh trộn Một số loại cánh trộn do Nhật Bản sản xuất được thểhiện ở hình 2.12 Cần trộn do Mỹ sản xuất cũng tương tự như kỹ thuật của NhậtBản nhưng một số công ty ở Mỹ đã phát triển những máy móc cả về cần đơn và đacần như hình 2.13 Ngoài ra thì các máy móc thiết bị trộn sâu cũng được phát triển

bởi các nước Châu Âu như Đức, Pháp, Anh, Mỹ và Ba Lan… Nhiều loại cần trộnđược sử dụng ở Châu Âu như hình 2.14.

Hình 2.12a: Máy CDM Land 4 Hình 2.12b: Máy CDM-2 với 8 cần trộn

Hình 2.12c: Máy CDM – Columns 21 Hình 2.12d: Máy CDM – Lodic Hình 2.12: Các loại cánh trộn đất xi măng sử dụng phương pháp ướt ở

Nhật Bản

Hình 2.13a: Hayward Baker Hình 2.13b: SCC Taki

Hình 2.14c: Thiết bị của công ty Keller (Balan và Anh)

Hình 2.14d: 2 loại cần trộn sử dụng cho điều kiện địa chất khác nhau của Trevi

Hình 2.14: Các loại cánh thi công đất trộn xi măng ướt ở Châu Âu

2.3.2.2 Miêu tả công nghệ

Hiện nay trên thế giới đã phát triển 3 công nghệ trộn ướt đó là công nghệ đơnpha (S), công nghệ hai pha (D) và công nghệ (T)

a, Công nghệ đơn pha – công nghệ S

Vữa phụt ra với vận tốc 100m/s vừa cắt đất vừa trộn vữa, tạo ra trụ xi măng đấtđồng đều vào độ cứng cao và hạn chế đất trào ngược lên Công nghệ này dùng chocác đường kính trụ nhỏ từ 0,4 – 1,2m

Hình 2.15: Công nghệ đơn pha

b, Công nghệ hai pha – công nghệ D

Hỗn hợp vữa đất – xi măng được bơm vào với áp suất cao và được bao bọc bởi mộttia khí nén Dòng khí nén sẽ làm giảm ma sát và cho phép vữa xâm nhập sâu vàotrong đất, do vậy tạo ra được trụ có đường kính lớn

Công nghệ này chủ yếu dùng để thi công các tường chắn, hào chắn

Hình 2.16: Công nghệ hai pha

c, Công nghệ 3 pha – công nghệ T

Không giống như 2 công nghệ đầu tiên, công nghệ này ban đầu nước đượcbơm vào với áp suất cao và khí nén bao bọc xung quanh dòng nước để đẩy khí rakhỏi đất Sau đó vữa được bơm qua vòi riêng biệt nằm dưới vòi khí – nước

Công nghệ 3 pha dùng để làm các cột, các tường ngăn chống thấm

Hình 2.17: Công nghệ 3 pha

Tùy thuộc vào từng loại đất mà các công nghệ khoan phụt này có thể tạo ra trụ cóđường kính lên đến 5m

2.2.3.3 Phương pháp thi công

Công tác khoan thực hiện bằng khoan xoay và xối nước qua cần khoan và mũikhoan đặc biệt Sau khi đưa mũi khoan đến cao độ thiết kế, quá trình phụt vữa bắtđầu Vữa được phụt qua vòi phun với áp suất và vận tốc cao, làm phá vỡ kết cấu củađất và tạo thành trụ hỗn hợp xi măng đất Trong suốt quá trình phụt vữa, cần khoanvừa xoay vừa rút lên dần

Hình 2.18 Mô tả quá trình thi công tạo trụ xi măng – đất

b, Khoan

Cần khoan có bố trí các lỗ phun và mũi khoan, cho phép khoan đến độ sâuyêu cầu Thông thường hỗn hợp vữa để phun đồng thời cũng làm dung dịch giữvách lỗ khoan

c, Phun vữa

Quá trình phun vữa được thực hiện từ dưới lên trên, vừa phun vừa xoay vàrút cần khoan lên.Hỗn hợp đất nước xi măng thừa sẽ được đưa lên mặt đất theovành khuyên tiếp giáp với lỗ khoan và dọc theo cần khoan Trong quá trình phụtphải liên tục theo dõi các thông số thiết kế

d, Hỗn hợp vữa

Sự hỗn loạn do tia vữa gây ra trong vùng ảnh hưởng có tác dụng trộn đều đấtvới dung dịch phụt Trước khi phụt vữa thì phải rót dung dịch giữ vách vào trong lỗkhoan và bổ sung liên tục

Sơ đồ mô tả công nghệ trộn:

Tạo Trụ Kiểm Soát Lưu Lượng

Bơm Áp Lực

Nước

Trộn

Bồn Chứa

Xi Măng Phụ Gia

Hình 2.19: Sơ đồ cơng nghệ trộn ướt

Trộn ướt dùng vữa xi măng Khi cần cĩ thể cho thêm chất độn ( cát và phụ gia).Khối lượng vữa thay đổi được theo chiều sâu Khi chế tạo trụ trong đất rời dùngkhoan guồng xoắn liêntục cĩ cánh trộn và cánh cắt hình dạng khác nhau, cĩ đủ cơngsuất để phá kết cấu đất và trộn đềuvữa

Cĩ thể ngưng trộn khi vữa chưa bắt đầu đơng cứng, khởi động trộn lại tại độ sâu ítnhất 0.5 m trong đất đã xử lý

Bơm để chuyển vữa đến lỗ phun cần phải cĩ đủ cơng suất (tốc độ truyền và áp lực)

để truyền lượng vữa thiết kế an tồn

 Ưu điểm của cơng nghệ trộn ướt khoan phụt vữa cao áp:

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

+ Cĩ thể xử lý các lớp đất yếu một cách cục bộ, khơng ảnh hưởng đến các lớp đấttốt

+ Cĩ thể xử lý dưới mĩng hoặc kết cấu hiện cĩ mà khơng cần ảnh hưởng đến cơngtrình

+ Thi cơng được trong nước

+ Mặt bằng thi cơng nhỏ, ít chấn động, ít tiếng ồn, hạn chế tối đa ảnh hưởng đến cáccơng trình lân cận

+ Thiết bị nhỏ gọn, cĩ thể thi cơng trong khơng gian cĩ chiều cao hạn chế, nhiềuchướng ngại vật

 Nhược điểm của cơng nghệ trộn ướt khoan phụt vữa cao áp:

+ Cĩ thể gây trương nở nền và gây ra các chuyển vị quá giới hạn trong lịng đất Áplực siêu cao cịn cĩ khả năng gây nên rạn nứt nền đất lân cận và tia vữa cĩ thể lọtvào các cơng trình ngầm sẵn cĩ như hố ga tầng hầm lân cận

+ Đối với nền đất chứa nhiều túi bùn hoặc rác hữu cơ thì axit humic trong đất cĩ thểlàm chậm hoặc phá hoại quá trình ninh kết hỗn hợp xi măng đất

2.3.3. Cơng nghệ trộn khơ (Dry Jet Mixing):