Nghiên cứu ứng dụng cọc đất xi măng theo công nghệ tạo cọc bằng thiết bị trộn kiểu tia phun xi măng (Jet – Grouting) cho địa bàn thành phố Hải Phòng (Luận văn thạc sĩ)

Nghiên cứu ứng dụng cọc đất xi măng theo công nghệ tạo cọc bằng thiết bị trộn kiểu tia phun xi măng (Jet – Grouting) cho địa bàn thành phố Hải Phòng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng cọc đất xi măng theo công nghệ tạo cọc bằng thiết bị trộn kiểu tia phun xi măng (Jet – Grouting) cho địa bàn thành phố Hải Phòng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng cọc đất xi măng theo công nghệ tạo cọc bằng thiết bị trộn kiểu tia phun xi măng (Jet – Grouting) cho địa bàn thành phố Hải Phòng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng cọc đất xi măng theo công nghệ tạo cọc bằng thiết bị trộn kiểu tia phun xi măng (Jet – Grouting) cho địa bàn thành phố Hải Phòng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng cọc đất xi măng theo công nghệ tạo cọc bằng thiết bị trộn kiểu tia phun xi măng (Jet – Grouting) cho địa bàn thành phố Hải Phòng (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ứng dụng cọc đất xi măng theo công nghệ tạo cọc bằng thiết bị trộn kiểu tia phun xi măng (Jet – Grouting) cho địa bàn thành phố Hải Phòng (Luận văn thạc sĩ)

I H C DÂN L P H I PHÒNG

PHÒNG

ng d n c a GS TSKH Nguy

nghiên c u c a riêng tôi Các s li u, k t qu trong lu ng

c ai công b trong b t k công trình nào khác

Tác gi Lu

Lu Th c s k thu t chuyên ngành K thu t công trình xây d ng v tài

- và quy trình thi công

Phòng;

- Ba là, n

;-

4 K

Jet GroutingPhòng

L

Jet Grouting là m t k thu t gia c n n b ng cách s d c/v a/khí v i áp

t s th m th (Choi 2005, Essler & Yoshida

2004, Xanthakos et al 1994) Trong h th lý n n, Jet Grouting

c s d ng khá linh ho t cho nhi u m

ng d ng tr ng l c có th t o thành b ng cách k t h p c u

n d ng c c p bên trên Các k t c u này t o nên các kh c

ng d a k thu gi i quy t nhi u v

h i kh t khe v k thu t trong thi t k và trong thi công, n u sai sót trong thi t k hay s

c d n s n ph m soilcrete khô t ch ng (Essler & Yashida 2004)

1 TÌNH HÌNH CÔNG NGH JET GROUTING TRÊN TH GI I

a L ch s i

bi t là trong công nghi p khai thác m , th m chí có m t s tài li u cho r ng k thu t này

c áp d ng t th i Trung C (Essler & Yashida 2004) K thu t Jet Grouting s m

c phát minh Anh vào th c ng d u tiên Nh t vào th p niên 70 (Essler & Yoshida 2004) Nh ng nghiên c u và phát tri u s d ng nguyên lý v c t vào kho i Yamakado và c ng s (Xanthakos

d u tiên ch t c (Essler & Yoshida 2004) (hình 1.1)

cho m i lo t (Essler & Yoshida 2004).

ng kính l n 9m trong n t y u (Essler & Yoshida 2004) Hình 2 cho th y c t v a thi công b ng công ngh Supper Jet Grouting v ng kính trên 4 m

Hình 1.2: C t v a thi công b ng công ngh SupperJet Grouting v ng

kính trên 4m (Kazemian&Huat 2009 t ngu n Ratio 2006)

b ng d ng c c t xi trên th gi i

Nh ng n c ng d ng công ngh tr n sâu nhi u nh t là Nh t B n và các n c vùng Scandinaver (B c Âu) Theo th ng kê c a hi p h i c c tr n sâu (Cement deep mixing methods CDM-Nh t B n 80~96 có 2345 d án, s

d ng 26 tri u m3 h n h - t Riêng t n 1993, l t gia c b ng

tr n sâu Nh t v o kho ng 23.6 tri u m3 cho các d án ngo i bi n v t li n,

v i kho ng 300 d án Hi n nay hàng ng 2 tri n 1994, hãng

SM án trên toàn th gi i v i 12.5 tri u m2 (7 tri u m3)

T p chí Tin t c k thu t (ENR) th ng xuyên thông báo các thành t u c a công ngh tr n sâu (Deep mixing - DM) Nh t B n, ch ng h n s t qu ng

d ng cho các công trình n n móng thi công trong n c, s 1989 v tác d ng ch ng

t, s 1986 v các t ng ch ng th m H i ngh v các công ngh gia c

n n c t ch c t i Tokyo, trong h i ngh nhi u thành t u m i nh t v khoan ph c và

c trình bày

T i Trung Qu c, công tác nghiên c u b u t c dù ngay t cu i

CDM Nh t b n Thi t b tr t li n xu t hi ngay l p

t c cs d x lý n n các khu công nghi p Th ng H i T ng kh i l ng x

lý b ng tr n sâu Trung Qu n nay v o kho ng trên 1 tri u m3 T

n 1990, công ngh tr cs d ng C xây d ng 2 b n c p tàu và c i t o n n cho 60 ha khu d ch v T ng c t c gia c , bao

g m các móng kè, móng c a các t ng ch n phía sau b n c p t u

M t s nghiên c u khác liên quan t i tr n sâu nh s d ng các c t

t x t h Trung Qu c (Ho, 1996), các h ào sâu ài Loan (Woo, 1991) và m t s d án khác nhau Singapore (Broms , 1984)

T i Châu Âu, nghiên c u v ng d ng b u Th n v Ph n Lan Trong

Jo Kjeld Páue s d ng thi t b theo thi t k c a Linden- Alimak AB (Rathmayer, 1997)

Th nghi u tiên t i sân bay Ska Edeby v i các c t vôi có ng kính 0.5m vchi u sâu t ng kinh nghi m m i v các c t vôi c ng hoá (Assarson

Ph n Lan s d ng c t, nh m m u qu c a hình d ng và chi u dài c t v m t kh u t i (Rathmayer và Liminen, 1980)

Hình 1.3: Tr n sâu Nh t B n

Hình 1.4: Tr n sâu Hà Lan

Hình 1.5: Tr n sâu c

c T ng quan v công ngh Jet- grouting.

c.1 Jet-grouting t o ra c t gia c t v a ph t n n Nh c và v a phun

ra v i áp su t cao (200 - 700 atm), v n t c l n ( 100m/s), các ph n t t xung quanh

Ph m vi ng d ng các hình th c khoan ph t ph thu c vào t ng lo c th

c.4 Miêu t công ngh Jet-grouting (H.1.9)

Hi n nay trên th gi n ba công ngh Jet- u tiên là công ngh

S, ti p theo là công ngh D, và g T

Công ngh -Soilcrete S (H.1.9a):

Hình1.10 nguyên lý công ngh Jet Grouting

2 TÌNH HÌNH ÁP D NG CÔNG NGH JET GROUTING VI T NAM

Tình hình áp d ng công ngh Jet Grouting Vi t Nam còn r t h n ch Tháng 5

u Nh t b n l u tiên s d s a ch a khuy t t t cho các c c nh i c a c u Thanh Trì (Hà N Vi n Khoa h c Thu l i

p nh n chuy n giao công ngh khoan ph t cao áp (Jet-grouting) t Nh t B n, Vi n Khoa h c Thu l i b u ng d ng công ngh Jet-grouting trong khuôn kh c

l p c c: "Nghiên c u công ngh nâng c p, s a ch a c ng

và sông Thái Bình" Hi n nay, Vi t Nam, công ngh c áp d ng

2011): dùng Jet Grouting ch ng th m cho c ng c ng D10 - Th xã Ph lý - Hà nam,

An), ch ng th m cho c ng vùng tri u sông C i

Hình 1.11a Gia c c t t i sân bay C

Hình 1.11b Gia c c t Hình 1.11c Gia c c t t i

3 TÌNH HÌNH ÁP D NG CÔNG NGH JET GROUTING H I PHÒNG

Tình hình áp d ng công ngh c c t i H c bi t là công ngh thi công Jet Grouting còn r t h n ch Tuy c c c áp d ng cho

D H i Phòng gia c n n 06 b u (dung tích 5000m3/b ) t N n nay ch m i có thêm 02 d án t i H i Phòng ng d ng công ngh c c D án

Ki m soát chuy n v công trình:

- H n ch chuy n v ngang trong quá trình thi công h h m

- Ch cho m t, vách h m trong quá trình thi công hay trong quá trình khai thác

- n hay h n ch chuy n v ngang k t c u c ng ch n

- Dùng trong gia c mái d c

- T m ch t gây ô nhi m.

Hình 1.13 th hi n m t s ph m vi áp d ng c a công ngh Jet Grouting

Công ngh Jet Grouting có nhi m n i b

- Có th áp d ng cho m i lo t khác nhau (Choi 2005)

- Có th thi công trong các không gian h n ch (Choi 2005)

- Trong thi công ít t o ra ti ng n, ch ng (Choi 2005, Xanthakos et al 1994)

các công trình ng m (Choi 2005, Xanthakos et al 1994)

i m c ng m (Xanthakos et al.1994, Hayward Baker Inc.)

- T thi công nhanh so v lý khác (Hayward Baker Inc.)

- Không c n phí duy tu b ng cho công trình sau khi x lý (Hayward Baker Inc.)

- Có kh o ra các k t c u ch ng th m t t (Choi 2005, Hayward Baker Inc.)

quá trình khai thác (Xanthakos et al 1994, Choi 2005, Essler & Yashida 2004)

- Kh m soát ch ng, t ng hóa cao (Choi 2005)

- X lý b t k chi u sâu nào mà không c n cao trình x lý do ch c n t o h

ch t, và chi u sâu c n x lý (Choi 2005, Townsend & Brian Anderson 2004)

- Quá trình ph t v a ph i th c hi n liên t c (Choi 2005) N u s c t c ngh n x y ra, áp

l c có th nhanh chóng t o nên hi y tr i và s t Ngoài ra JetGrouting v i h th ng phun v i t cao, m t kh ng l t bùn trào lên ph i

c ki m soát t t

- Jet Grouting t t bùn tr i lên c n ph i x lý

K t lu

c t ng quan v công ngh Jet Grouting,

l ch s phát tri n công ngh , kh ng d ng ng th i khái quát tình hình nghiên

c u c c theo công ngh t o c c Jet Grouting, tình hình ng d ng c c t xi

trong N c và trên th gi i, k t qu c cùng nh m c a c c

c gia c n t y u

C c t t gi i pháp x lý n n t y u r t kh thi trong các công trình xây d ng và nhi u ngành khác V i s phát tri n c a khoa h c và công ngh , c c

ngày càng hoàn thi ng ngày càng t t các yêu c u th c ti n

C c t i Vi c bi t là trong ngành xây d ng dân

d ng và công nghi p Tuy nhiên, v i nh t trong nhi u

ng h c bi t là thi công nhanh, n n y a hình ph c t

v y c n thi u ng d ng, gi i pháp t ch c thi công lo i c c này theo công ngh Jet grouting m t cách h áp d ng trong các công trình xây d ng

Qua nh m, th c t xây d ng và làm vi c c a c c các

c trên th gi i, cho th y lo i c c này là m t gi i pháp h i v i công tác x lý

n n móng a ch t ph c t p, m t b ng thi công không l n, ít ch ng,

ít ti ng n, h n ch t n các công trình lân c ng th i, có th thi công nhanh, phù h p v i m i lo m b b n, m thu ng

Trong xây d h t ng, giao thông N c ta hi n nay, nhu c u s d ng

c c t ng kính l n ngày càng ph bi c bi i v i công trình xây

t ng t n 2 t ng xây d ng trên n t y u thì vi c gia c b ng c c tre ho m cát

là h i v i các công trình công nghi p ho c nh ng công trình dân d ng có

s t ng t n 5 t ng (có t i tr ng không l n) thì vi c gia c n n móng b ng c c tre

ho m b o, còn x lý b ng c c khoan nh i ho c c c bê tông thì quá

t n kém V i nhi m n i b t thi công c c theo công ngh Jet

gi i pháp h p lý cho vi c x lý n n móng cho các công trình mà

nh i, c c bê tô n thi t (là lãng phí)

Phân tích trên cho th y vi c s d ng gi i pháp c c vào các công trình xây d ng (công trình dân d ng, công nghi p có s t ng =< 5) H i Phòng là hoàn toàn

kh thi

T nghiên c u t ng quan, tác gi ch n v nghiên c u gi i pháp h p lý trong

ng d ng c c theo công ngh Jet - ng nghiên c u c a

toàn di n các v v thi t k c theo công ngh Jet grouting mà ch t lý lu n và kh ng d ng t i H i Phòng Lu n

-v n d ng k t qu nghiên c i pháp h p lý trong thi t k , thi công

c c theo công ngh Jet - grouting áp d ng cho m t công trình xây d ng c

th

2

2

, T

B2.1; 2.2; 2.3; 2.4.

3

tb1 )

Bùn sét pha (m

Q IV 1-2

hh2 )

Bùn sét (mb

Q IV 1-2

hh1 )

Kh i l ng th tích, w, g/cm3 1,75 1,75 1,72 1,68

khô, c,g/cm3

Sét pha (ma Q II

(D3 )

Sét k t (J 1-1 hc) ( C 1 cb)

lãnhp

:-

-:-

I-A: vùng xâmI-

II-

hh2)

- Khu

II-D-IV 3

tb1)

- Khu

II-D-IV 3

tb1)

IV 3

tb2)

- Khu

II-D-IV 3

tb2)

- Khu

II-D-IV 1-2

Hình 2.3

Hình 2.3

vp2) (Hình 2.7)

Hình 2 g II-C Hình 2.7: -D-1

- Khu

II-D-IV 1-2

hh2) (Hình 2.8)

- Khu

II-D-IV 3

tb2) (Hình 2.11)

- Khu

II-D-LT

THI CÔNG JET GROUTING

I- PH N LÝ THUY T

1- T ng quan v công ngh jet grouting

Công ngh jet grouting là m t công ngh tr n sâu d ng t (wet mixing) Hi n nay

n c ta c g i là "khoan ph t v phân bi t v i các công ngh khoan

ph t s d ng áp su t th -10 atm) và nút b t n c ta t nhi u

Công ngh khoan ph t v c phát minh Nh t B

công ty c a Ý i phát minh trên và n nay nhi u công ty x lý n n móng

hà u th gi i hi n nay nh Công ty Layne Christensen (M c), Keller (Anh), Frankipile (Ú u có s d ng công ngh này Tr àn thi n và phát tri n nay công ngh nà c th a nh n r ng kh c ki m nghi m và a vào tiêu chu n các n c phát tri n trên th gi i

Khoan ph t v a cao áp là m t Nh có tia n c và tia v a phun ra v i áp su t cao (200- 400 atm), v n t c l n t t xung quanh l khoan b à hòa tr n v i v a ph g c ng t o thành m t kh i

- M t b ng thi công nh , ít ch ng, ít ti ng n, h n ch t nh h n các công trình lân c n

- Thi t b nh g n, có th thi công trong không gian có chi u cao h n ch , nhi u

ch ng ng i v t

Nh m c a công ngh KPVCA:

- Có th gây ra tr n n và gây ra các chuy n v quá gi i h t

Áp l c siêu cao còn có kh n n t n t lân c n và tia v a có th

l t vào các công trình ng m s n có nh h ga, t ng h m lân c n

- i v i n t ch a nhi u túi bùn ho c rác h t có thlàm ch m ho c phá ho i quá trình ninh k t c a h n h t

Các thông s c nh trong công tác khoan ph t là ng kính c t gia c ;

t thi công; tính ch a c t m i t o ra; hi u qu kinh t M i thông s

ng v i m t lo t m t v trí nh c qua tính toán Tuy nhiên, c n

ph i ti n hành các th nghi m t i ch nh c các thông s thích h p Có ththam kh o B ng 3.1 d

B ng 3.1- Các thông s k thu t thông d ng

ng kính l ph t khí mm 1 2 1 2

3 Nguyên lý làm vi c c a Jet - Grouting

Trong công ngh Jet Grouting h n h p soilcrete có th c t o ra d a trên các nguyên lý B ng 3.2

B ng 3.2: Nguyên lý ph t v a cao áp (Keller Group, Hayward Baker, Inc.)

Phun ba

(Triple-fluid

system)

H th ng phun ba là s k t h p c a tia khí màn che bên

u qu t c c, ngoài ra còn có thêm vòi phun v a (Townsend & Brian Anderson 2004) Trong quá trình thi côn u phun

phun t u phun th tr n v a v t v a b c t (Choi 2005) Trong h th ng này c c có th ng kính t n 1.4 m H

th ng phun ba hi u qu nh t trong t dính (Townsend & Brian Anderson 2004).

Siêu Jet

Grouting

(Super Jet

Grouting)

Trong h th ng này tia v a b u ph t v i v n t c cao, tia v a và khí

ng tr t và tr t t i ch (Townsend & Brian Anderson

o c ng kính kho ng 3 -5 m, th m chí lên

n 9 m trong n t y u (Townsend & Brian Anderson 2004, Essler & Yashida 2004), và có th ng m t th t l n g p 20 l n so v i các h th ng khác do s d ng v n t c phun l n, áp l c cao (Essler & Yashida 2004) H th c bi t hi u qu x lý kh ng l n, trên

di n r ng (Townsend & Brian Anderson 2004)

Phun giao c t

(CrossingJet)

Trong công ngh CrossingJet thay vì ch c t thì trong công ngh này s d nghiêng vì v y chúng giao nhau t i m t kho ng cách cách c n m n (Choi 2005, Essler & Yashida 2004) T m c t ng c a tia xói tiêu tán

pháp này hi u qu trong vi c ki ng kính c c phù h p cho m i lo t (Essler & Yashida 2004)

Hình 3.1 và Hình 3.2 th hi n các nguyên lý ho ng c a công ngh JetGrouting

Hình 3.1: Nguyên lý ho ng c a công ngh Jet Grouting

c - Phun ba (Triple-fluid system), d - Siêu Jet Grouting (SuperJet Grouting)

Hình 3.2: Nguyên lý làm vi c c a CrossingJet (Choi 2005, Essler & Yashida 2004)

4 Các thông s c a Jet - Grouting

Thông s c a Jet Grouting bao g m hai ph n chính là các thông s v thi t b , v n hành và các thông s v s n ph m soilcrete B ng 3.3 t ng h p chi ti t các thông s c a

- Các thông v thi t b , v n hành bao g m: áp l c v ng v a, áp l c

c, áp l ng khí, t nâng c n, t xoay c n

- Các thông s c a s n ph m soilcrete bao g nén m t tr c c a

B ng 3.3: Các thông s n c a Jet Grouting (Tr n Nguy n Hoàng Hùng 2011 t ng

h p t Choi 2005, Burke 2004, và Xanthakos et al 1994)

Thông s ph t

Công ngh Jet Grouting

u phun kép

u phun

Áp su t phun

c Khí nén

V a

MPa MPa MPa

- 30-60

0.7-1.7 30-60

-30-40 0.7-1.7 1-4

c Khí nén

V a

L/phút L/phút L/phút

- 100-300

1-3 100-600

-70-100 1-3 120-250

1.8-4.0 - 1-6

2.4-7.0 - 1-2

-1.8-2.6 3.5-10 1-2 1-3

c

0.8-2.0 400-1000

0.8-2.0 150-500

0.8-2.0 150-650

C n/thanh d n

cm/phút vòng/phút

10-30 3-8

10-30 3-10

3-8 10-25

ng th ng kê các thông s c a quá trình thi công b ng công ngh Jet Grouting, các thông s c t ng h p t các kinh nghi m

B ng 3.4: T ng h p t các kinh nghi m thi công Jet Grouting các công trình

(Xanthakos et al 1994)

Ngoài các thông s t kê trên còn có các thông s quan tr t l

các thông s n xem xét

Theo BS EN12716:2001 các thông s c a quá trình thi công Jet Grouting i tùy theo các bi n pháp thi công khác nhau th hi B ng 3.5

B ng 3.5: Các thông s c a quá trình thi công Jet Grouting (BS EN12716:2001)

V i m t h th ng thi công nh nh, các thông s quá trình ph t v a xác nh

d a u ki a ch ng kính c c thi t k , các nguyên t c l a ch n các thông s n Bachy Soletanche):

- t có dung tr ng càng cao thì ph ng càng cao.

- Khác nhau gi a ph t v t cát không ch v ng kính c c

mà còn v c a v t li u v t sét c n s d ng các thông s ph t

cát)

Theo Kauschinger & Welsh (1989) (t ngu ng

c trong c c ra Nhân t này r t quan tr ng i v t cát

- Quá trình c k t trong soilcrete c i tác d ng c a t i tr ng b n

u này là nguyên nhân gi m t l trong soilcrete

ng nh t c a s n ph m soilcrete Y u t này có th do nhi unguyên nhân:

- Không ki m soát t t các thông s c a quá trình ph t v i áp l c

u phun, t rút c n, không ki m soát t c rút c n v.v

- Không tr t v i v a Tr u s t o nên soilcrete có

cao i th p phía ngoài chu vi c c

Theo Bruce et al (1987) ch ng c a s n ph m soilcrete t o thành ph thu c