Công nghệ cọc xi măng đất - jet grouting - 2
Hình A.5 - Thí dụ bố trí cọc trùng nhau trộn ướt, thứ tự thi công
3. Công nghệ thi công
Cọc xi măng đất (hay còn gọi là cột xi măng đất, trụ xi măng đất), được thi
công tạo thành theo phương pháp khoan trộn sâu. Dùng máy khoan và các thiết
bị chuyên dùng (cần khoan, mũi khoan…) khoan vào đất với đường kính và
chiều sâu lỗ khoan theo thiết kế. Đất trong quá trình khoan không được lấy lên
khỏi lỗ khoan mà bị phá vỡ kết cấu, được các cánh mũi khoan nghiền tơi, trộn
đều với chất kết dính (chất kết dính thông thường là xi măng hoặc vôi, thạch
cao… đôi khi có thêm chất phụ gia và cát)[1].Phương pháp xử lý bằng cọc đất -
xi măng khá đơn giản: bao gồm một máy khoan với hệ thống lưới có đường kính
thay đổi tuỳ thuộc theo đường kính cột được thiết kế và các xi lô chứa xi măng
có gắn máy bơm nén với áp lực lên tới 12 kg/cm2. Các máy khoan của Thuỵ
Điển và Trung Quốc có khả năng khoan sâu đạt đến 35 m và tự động điều chỉnh
định vị cần khoan luôn thẳng đứng. Trong quá trình khoan lưỡi được thiết kế để
trộn đầu đất và xi măng, xi măng khô được phun định lượng liên tục và trộn đều
tạo thành những cọc đất - xi măng đường kính 60 cm. Thời gian khoan cho một
bồn có đường kính 34 m từ 45 - 60 ngày.[2]
Quá trình phun (hoặc bơm) chất kết dính để trộn với đất trong hố khoan, tuỳ theo
yêu cầu có thể được thực hiện ở cả hai pha khoan xuống và rút lên của mũi
khoan hoặc chỉ thực hiện ở pha rút mũi khoan lên. Để tránh lãng phí xi măng,
hạn chế xi măng thoát ra khỏi mặt đất gây ô nhiễm môi trường thông thường khi
rút mũi khoan lên cách độ cao mặt đất từ 0.5m đến 1.5m người ta dừng phun
chất kết dính, nhưng đoạn cọc 0.5m đến 1.5m này vẫn được phun đầy đủ chất kết
dính là nhờ chất kết dính có trong đường ống tiếp tục được phun (hoặc bơm) vào
hố khoan.
Khi mũi khoan được rút lên khỏi hố khoan, trong hố khoan còn lại đất đã được
trộn đều với chất kết dính dần dần đông cứng tạo thành cọc xi măng đất.
Hiện nay trên thế giới có hai công nghệ được áp dụng phổ biến là công nghệ của
Châu Âu và công nghệ của Nhật Bản.
Hiện nay ở Việt Nam phổ biến hai công nghệ thi công cọc xi măng đất là: Công
nghệ trộn khô (Dry Jet Mixing) và Công nghệ trộn ướt (Wet Mixing hay còn gọi
là Jet-grouting)là công nghệ của Nhật Bản.
- Trộn khô là quá trình phun trộn xi măng khô với đất có hoặc không có chất phụ
gia.
- Trộn ướt là quá trình bơm trộn vữa xi măng với đất có hoặc không có chất phụ
gia[1].
Mỗi phương pháp trộn (khô hoặc ướt) có thiết bị giây chuyền thi công kỹ thuật,
thi công phun (bơm) trộn khác nhau.
Hiện nay trên thế giới đã phát triển ba công nghệ Jet-grouting: đầu tiên là công
nghệ S, tiếp theo là công nghệ T, và gần đây là công nghệ D. + Công nghệ đơn
pha S: Công nghệ đơn pha tạo ra các cọc xi măng đất có đường kính vừa và nhỏ
0,4 - 0,8m. Công nghệ này chủ yếu dùng để thi công nền đất đắp, cọc...
+ Công nghệ hai pha D: Công nghệ hai pha tạo ra các cọc xi măng đất có đường
kính từ 0,8 -1,2m. Công nghệ này chủ yếu dùng để thi công các tường chắn, cọc
và hào chống thấm.
+ 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.
Hiện nay ở Việt Nam, Trung tâm Công nghệ Máy xây dựng và Cơ khí thực
nghiệm thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải đã nghiên cứu
và chế tạo thành công thiết bị điều khiển và định lượng xi măng để thi công cọc
đất gia cố. Qua đó, Trung tâm đã làm chủ được việc chế tạo hệ điều khiển, hệ
định lượng và phun xi măng; tổ hợp thiết bị thi công cọc gia cố đã được ứng
dụng thành công và cho hiệu quả cao tại công trường.[4]
So với sản phẩm cùng loại của CHLB Đức, thiết bị do Trung tâm chế tạo có tính
năng kỹ thuật tương đương nhưng giá thành chỉ bằng 30%. So với thiết bị của
Trung Quốc, thiết bị có nhiều tính năng ưu việt hơn hẳn: Do sử dựng máy cơ sở
là loại búa đóng cọc di chuyển bằng bánh xích, nên tính cơ động cao, tốc độ làm
việc của thiết bị khoan lớn, năng suất gấp 1,5-2 lần. Đặc biệt, tổ hợp thiết bị
được trang bị hệ thống điều khiển hiện đại, toàn bộ các thao tác thi công cọc gia
cố được tự động hóa theo các chương trình, các số liệu về lượng xi măng sử
dụng trên từng mét cọc được hiển thị, lưu giữ và in thành bảng kết quả thi công
cho từng cọc. Đây chính là những chỉ tiêu rất quan trọng đánh giá chất lượng của
thiết bị cũng như chất lượng của cọc gia cố được thi công.
Đây là lần đầu tiên ở trong nước chế tạo được tổ hợp thiết bị thi công cọc gia cố.
Thiết bị có giá thành thấp, phù hợp với khả năng tài chính của các đơn vị thi
công. Thiết bị cũng được các nhà thầu sử dụng để thi công tại sân bay Trà Nóc.
Trình tự thi công cọc xi măng đất
Thi công cải tạo nền đất yếu bằng cọc xi măng đất có thể theo các bước sau:
- Định vị và đưa thiết bị thi công vào vị trí thiết kế;
- Khoan hạ đầu phun trộn xuống đáy khối đất cần gia cố;
- Bắt đầu quá trình khoan trộn và kéo dần đầu khoan lên đến miệng lỗ;
- Đóng tắt thiết bị thi công và chuyển sang vị trí mới.
