Công nghệ khoan phụt áp lực cao Jet Grouting

1. Nguồn gốc của công nghệ Jet-Grouting ứng dụng tại Việt Nam

Thấm dưới nền cống, mang cống và thấm qua nền, thân đập đất ở hồ chứa vừa và nhỏ là  dạng hư hỏng thường gặp ở công trình Thủy lợi. Kết quả điều tra của đề tài cấp nhà nước về cống dưới đê cho thấy số lượng cống bị thấm ở nền và mang cống chiếm 15%. Kết quả điều tra 43 hồ vùng Miền Trung và Tây nguyên cho thấy hồ bị thấm chiếm  23% (nếu kể cả các đập bị thấm đã xử lý thì con số là 53%).

Các giải pháp xử lý thấm từ trước đến nay vẫn sử dụng là: (1) Sử dụng cừ thép, cừ gỗ hoặc cừ bê tông cốt thép … đóng cắt qua tầng thấm nước. Giải pháp này không thích hợp khi sửa chữa chống thấm cho các cống đã có vì việc liên kết cừ với bản đáy rất khó khăn; ngoài ra nếu tầng thấm nước dày thì cừ không chắn hết được tầng thấm. (2) Kéo dài đường viền thấm bằng tấm BTCT thượng lưu. Giải pháp này không thích hợp khi sửa chữa chống thấm cho các cống hiện có do phải làm khô hố móng; ngoài ra khi tầng thấm nước dày cũng không có hiệu quả. (3) Khoan phụt truyền thống để tạo màng chống thấm. Giải pháp này ít hiệu quả vì công nghệ này không thích hợp với nền cát, có nước ngầm,…..

Vì vậy, ý tưởng làm thế nào để tạo ra màn chống thấm dưới đáy cống và mang cống, đập đấtlà ý tưởng đã được chủ nhiệm đề tài cấp nhà nước về cống dưới đê đặt ra. Tuy nhiên đối với cống dưới đê, vấn đề đó không phải dễ dàng vì đã có đáy cống bằng BTCT hiện hữu, muốn tạo ra tường chống thấm chỉ còn cách phá đáy cống.....Qua một thời gian dài để nghiên cứu, cuối cùng nhóm đề tài đi đến kết luận là phải tìm được một công nghệ mà chỉ cần qua những lỗ khoan nhỏ trên bản đáy cống mà có thể tạo ra được tường chống thấm. Quá trình tìm hiểu tài liệu nước ngoài đã đưa nhóm đề tài đến với công nghệ JG (Jet-grouting).Công nghệ này được phát minh ở Nhật vào đầu những năm 1980, là phương pháp trộn chất kết dính (thông thường là ximăng) với đất tại chỗ dưới sâu tạo ra vật liệu ximăng - đất.

Năm 2004, bắt đầu thử nghiệm đầu tiên ở cống Trại (Nghệ An). Năm 2005, đánh dấu thành công bước đầu khi xử lý chống thấm cống D10 (Hà Nam), sau đó lần lượt nhiều công trình có sự cố về thấm đã được xử lý bằng công nghệ này.

Năm 2005 đến nay, việc ứng dụng mở rộng sang cả xử lý nền đất yếu. Đã có nhiều công trình xử lý nền đất yếu và chống sạt lở cũng đã được thực hiện thành công, đưa lại lợi ích to lớn về hiệu quả kinh tế. Đặc biệt nó được nhiều nhà quản lý, kỹ thuật xem như là một giải pháp kỹ thuật hiệu quả nhất trong xử lý các vấn đề sự cố có nguồn gốc địa kỹ thuật. Nhiều công trình có sự cố mà nó được xem là giải pháp duy nhất để khắc phục. Ví  dụ: Xử lý sự cố về thấm ở Cống Tắc Giang – Hà Nam (2013).

Hiện nay, công nghệ này đã được ứng dụng tương đối rộng rãi trong nước. Ước tính có khoảng hàng trăm nghìn mét cọc xi măng đất thi công bằng công nghệ này trên khắp cả nước, đưa lại giá trị kinh tế và kỹ thuật vô cùng to lớn.

2. Mô tả quy trình

Công nghệ xử lý nền bằng phương pháp trộn sâu Jet - Grouting được phát minh ở Nhật vào đầu những năm 1980, là phương pháp trộn chất kết dính (thông thường là ximăng) với đất tại chỗ dưới sâu tạo ra vật liệu ximăng - đất.  Trước hết đưa cần khoan đến độ sâu thiết kế, sau đó bơm vữa xi măng qua cần khoan với áp lực cao (>200atm) phun qua lỗ phun gắn ở đầu mũi khoan, áp lực cao của tia vữa sẽ bắn phá đất và trộn vữa xi măng với đất tại chỗ, đồng thời vừa rút cần khoan lên, vừa xoay cần khoan để tia vữa quét vòng quanh vị trí cần khoan. Khi lên đến cao trình cần thiết thì dừng lại, ngừng bơm vữa và rút cần khoan lên. Tiếp tục thi công các cọc tiếp theo.

 Xi măng sau khi trộn với đất nền dưới sâu sẽ thủy hóa làm cho cường độ khối đất gia cố tăng lên nhiều lần so với đất nền yếu xung quanh tạo thành cột xi măng trộn đất có cường độ cao gọi là cọc xi măng - đất.

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;

3. Khả năng ứng dụng

    - Chống thấm cho đê, đập đất, cô lập vùng đất bị ô nhiễm. Đặc biệt là cho cống dưới đê.

   - Xử lý hóa lỏng nền công trình do nguyên nhân động đất và tải trọng động.

   - Xử lý nền đất yếu, hố móng trong cát chảy cho các công trình Xây dựng, Giao thông, Thủy lợi

   - Xử lý nền cho các công trình ngầm

   - Xử lý nền cho các công trình chống sạt lở bờ sông, bờ biển.

4. Các công trình ứng dụng công nghệ JG của Viện Thủy công

            Từ năm 2004, khi bắt đầu ứng dụng công trình đầu tiên, đến nay việc ứng dụng công nghệ JG đã có những bước tiến dài vượt bậc. Số lượng các công trình ứng dụng ngày càng nhiều, đặc biệt là việc ứng dụng để xử lý sự cố về thấm và lún. Bảng dưới đây liệt kê về quy mô và địa chỉ một số công trình điển hình về ứng dụng công nghệ JG:

Năm

Nội dung

Cơ quan tiếp nhận

Giá trị thực hiện

Quy mô CT

GIAI ĐOẠN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

2004

Chống thấm cho cống Trại - thuộc trại giống Diễn Châu của Viện NC Thuỷ sản I

Viện NC Thuỷ sản I

257 triệu

- Chiều dài tường chống thấm  20 m

- Chiều sâu max = 12 m

2005

Chống thấm cho cống D10- Thị xã Phủ Lý- Hà Nam

Ban QLDA Nông nghiệp

UBND Thị xã Phủ Lý

210 triệu

- Chiều dài tường chống thấm  20 m

- Chiều sâu max = 14 m

2005

Sửa chữa chống thấm cho cống sông Cui (Long an)

Cty QLKT CTthuỷ lợi Tiền Giang

450 triệu

- Tổng cộng 2.000 m cọc XMĐ;

- Chiều sâu 14 m

2005

Tường chống thấm cho đê quây giai đoạn II- Nhà máy thuỷ điện Sơn la bằng công nghệ cọc xi măng đất

Ban QLDA Nhà máy Thuỷ điện Sơn La

690 triệu

- Tổng cộng 2411 m cọc XMĐ;

- Chiều sâu 15m

2006

Tường chống thấm Hồ Đá Bạc - Hà Tĩnh

Ban QLDA Thị xã Hồng Lĩnh

1.300 triệu

- Tổng cộng 5125 m cọc XMĐ;

- Chiều sâu max 18m

GIAI ĐOẠN 2006 -2014

2007 ~ 2008

Xử lý nền móng nhà  máy ximăng Vinakansai - Ninh bình

Tập đoàn Ximăng Vinakasai

22.000 triệu

 

2008

Tường chống sụt lở cho nhà liền kề khi thi công tầng ngầm cao ốc số 6 Ngô Quyền- Hà nội

VINAFOOD

900 triệu

1.100m, cọc sâu 20m

Chống sập vách khi thi công cọc Baret

2009

Tường chống thấm đập Núi Một- Ninh thuận

Ban QLDA NN – tỉnh Ninh thuận

 

5.400 triệu

5.400m; Chiều sâu max 18m. Chống thấm nền đập làm mới.

2009

Chống thấm đập Nà zanh (Cao bằng)

Ban QLDANN tỉnh Cao bằng

2.800 triệu

3.400m; Chiều sâu max 29m. Chống thấm đập cũ bị thấm.

2009

Chống thấm đập Khuôn Cát (Lạng sơn)

Ban QLDA tỉnh Lạng sơn

850 triệu

1.400m; Chiều sâu max 21m. Chống thấm đập cũ bị thấm.

2009

Chống thấm đập Hao hao (Thanh hóa)

Ban QLĐTXD 3- Bộ NN&PTNT

3.800 triệu

5.400m; Chống thấm qua lớp cát xen kẹp lòng suối; đập đang đắp dở.

2009

Chống thấm cống Mai trang (Phú xuyên- Hà nội)

Cty Thủy nông Sông Nhuệ

1.500 triệu

800m; chống thấm dưới nền cống

 

2009

Làm tường chống moi cát dưới nền nhà UBND h.Duy tiên, Hà nam

UBND h. Duy tiên

960 triệu

900m. Ngăn chặn cát theo dòng thấm ra bờ sông làm rỗng nền nhà

 

2010

Xử lý nền kết hợp chống thấm đập Khe ngang (Huế)

Ban QLDA NN & PTNT TP Huế

26.000 triệu

 

32.500m

2010

Tường chống sụt lở cho nhà liền kề khi thi công tầng ngầm TT Thương mại Chợ Mơ - Hà nội

Tập đoàn Vinaconex

4.000 triệu

 

2.500 m

2010

Xử lý sự cố đê nối tiêp cống Trà linh (Thái bình)

Ban QLĐTXD 2- Bộ NN&PTNT

3.800 triệu

5.600 m. Gia cố nền đê bị lún sụt

2010

Chống thấm cống Vĩnh Mộ (Thường tín- Hà nội)

Cty Thủy nông Sông Nhuệ

1.000 triệu

600m; chống thấm dưới nền cống

2011

Xử lý sự cố đê Mỹ Hà (Mỹ Đức - Hà nội)

UBND h. Mỹ Đức

1.500 triệu

1.200 m. Gia cố nền đê bị lún sụt

2009

Chống thấm đập Bông canh (Hòa bình)

Cty QLKTCTTL tỉnh Hòa bình

4.000 triệu

5.400m; Chống thấm thân đập đất

2011

Xử lý sự cố đê Phú Thịnh (Sơn Tây - Hà nội)

Chi cục ĐĐ & PCBL Hà nội

6.500 triệu

6000 m. Gia cố bãi đê bị lún sụt

2012

Xử lý sự cố về thấm Đập Phúc – Hà Nam

Sở Nông nghiệp và PTNT Hà Nam

1.000 triệu

Chống thấm dưới nền và cống

2012

Xử lý sự cố về thấm cống Tắc Giang – Hà Nam

Sở Nông nghiệp và PTNT Hà Nam

7.000 triệu

Chống thấm dưới nền và cống

2013

Xử lý nền các công Ômon-xà no giai đoạn 2

Sở Nông nghiệp và PTNT Kiên Giang

1.000 triệu

Xử lý nền cống

2014

Xử lý sạt lở đường quản lý kết hợp giao thông lòng hồ công trình Hồ Đăk lông Thượng (Lâm Đồng)

Trung tâm Quản lý đầu tư và Khai thác Thủy lợi Lâm Đồng

4.300 triệu

Xử lý sạt lở đường quản lý