Công nghệ cọc xi măng đất - jet grouting - 4
6. Công tác thí nghiệm
Để thiết kế cọc xi măng đất ngoài những thí nghiệm khoan khảo sát hiện trường
nên có một số thí nghiệm kèm theo (xem thêm quy trình thí nghiệm trong phòng
và ngoài hiện trường của cọc xi măng đất)..
7. Thực tế ứng dụng
Trên thế giới
Nước ứng dụng công nghệ xi măng đất nhiều nhất là Nhật Bản và các nước vùng
Scandinaver. Theo thống kê của hiệp hội CDM (Nhật Bản), tính chung trong giai
đoạn 80-96 có 2345 dự án, sử dụng 26 triệu m3 BTĐ. Riêng từ 1977 đến 1993,
lượng đất gia cố bằng xi măng ở Nhật 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 2 triệu m3.
Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970, tổng khối lượng xử
lý bằng cọc xi măng đất ở Trung Quốc cho đến nay vào khoảng trên 1 triệu m3.
Tại Châu Âu, nghiên cứu và ứng dụng bắt đầu ở Thụy Điển và Phần Lan bắt đầu
từ năm 1967. Năm 1974, một đê đất thử nghiệm (6m cao 8m dài) đã được xây
dựng ở Phần Lan sử dụng cột vôi đất, nhằm mục đích phân tích hiệu quả của
hình dạng và chiều dài cột về mặt khả năng chịu tải.
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. Cũng
trong giai đoạn này một đề án tốt nghiệp về đề tài này được thực hiện ở trường
Đại học Kiến trúc Hà nội (1983).Có hai luận văn cao học [1 tại ĐH Kiến trúc Hà
nội (2003) và 1 ở ĐH Xây dựng HN (2004)] đã được bảo vê. Trong đó luận án
của ĐH xây dựng đề cập đến chịu tải trọng ngang cho việc gia cố hố đào.[3]
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 ...
[3]
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[5]. 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[6].
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.[7]. 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 [8].
Số liệu về một số công trình sử dụng cọc xi măng đất[9] 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 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
Đông Tây 0.6 100.000 Trộn khô 4 Hầm chui đường sắt vành đai đường Láng
Hoà Lạc Km 7+358 0.6 150.000 Trộn khô 5 Đường băng sân bay Cần Thơ 0.6
300.000 Trộn ướt
8. Nhận xét
Công nghệ trộn sâu nó chung và cọc xi măng đất đã được áp dụng khá phổ biến
trên thế giới nhưng chỉ mới được áp dụng ở Việt Nam gần đây.
Thực tế với các nền đường đắp cao trên nền đất yếu; công trình yêu cầu thời gian
thi công ngắn; độ lún còn lại nhỏ; yêu cầu đất nền cố kết nhanh; tiết kiệm vật
liệu đắp khi vật liệu này khan hiếm thì giải pháp xử lý nền bằng cọc xi măng đất
tỏ ra khá hiệu quả. Vì vậy sắp tới chúng ta nên mạnh dạn ứng dụng công nghệ
này để xử lý nền đắp trên đất yếu nhất là các đoạn đường đầu cầu. Ngoài ra, ứng
dụng cọc xi măng đất để làm tường chắn, vách tầng hầm, chống mất ổn định mái
dốc… cũng đạt được hiệu quả cao về kinh tế - kỹ thuật.
Một khi công nghệ này trở nên phổ biến thì giá thành xây lắp sẽ giảm và ưu
điểm của phương pháp xử lý bằng cọc xi măng đất càng được nâng cao
