1. Mô tả phương pháp :

Grouting (phụt vữa xi măng) vào trong nền đá theo phương pháp GIN (GIN viết tắt của Grouting Intensity Number) là phương pháp Grouting (hoặc xi măng – phụ gia) có thành phần vữa đặc không thay đổi, nhưng áp lực phụt và lượng vữa phụt thay đổi tương ứng với cường độ phụt (giá trị GIN) không đỗi theo yêu cầu của thiết kế.

Cường độ phụt (giá trị GIN) là năng lượng tiêu hao trong mỗi đoạn phụt, được xác định bằng tích của áp lực phụt cuối cùng P (bar) (1 bar = 1 atm = 1 kG/cm2) và tổng thể tích vữa tiêu thụ V (L/ m). GIN (grouting intensity number) = P x V.

Trong quá trình phụt cần thay đồi áp lực phụt, khi lượng vữa tiêu thụ lớn thi áp lực phụt thấp, khi lượng vữa tiêu thụ ít thì áp lực tăng. Như vậy cường độ phụt (GIN) không đổi hay độ sâu vữa thâm nhập vào

=> Xem thêm: Thi công Jet Grouting

2. Công dụng của phương pháp Grouting theo Gin:

Grouting vào trong nền đá theo phương pháp GIN có tác dụng nâng cao hiệu quả hơn so với phương phụt truyền thống, cụ thể như sau:

– Tiến độ thi công nhanh hơn với các lý do sau:Khi phụt theo phương pháp GIN chỉ sừ dựng vữa đặc với một thành phần vữa nên không mất thời gian chế tạo vữa theo các thành phần vữa như phương pháp phụt truyền thống.

– Phương pháp GIN thường sử dụng phương pháp phụt phân đoạn từ dưới lên trên nên hố khoan chỉ cần khoan một lần đến hết độ sâu thiết kế, không tốn thời gian vật tư nhiên liệu để khoan doa qua các đoạn đã phụt.

– Không phải thí nghiệm ép nước từng đoạn trước khi phụt nên đẩy nhanh tiến độ thi công.Phụt theo phương pháp GIN có hiệu quả cao hơn về kinh tế do tốn xi măng ít hơn vì chỉ dùng một loại vữa và cỏ đường bao giá trị GIN khổng chế, không cho vữa thảm nhập quá xa không cần thiết, gây lãng phi.

– Sử dụng vữa đặc nên màn chống thấm (gia cố nền) có chất lượng tốt hơn, bền vững hơn.Áp lực vữa được tăng dần theo độ sâu phụt, phụt vữa với áp lực lớn nén vữa có điều kiện thâm nhập sâu vào trong đất đá, lấp đầy các chỗ trống.

– Khi phụt theo phương pháp GIN buộc phải sử dụng bộ thiết bị điện tử cùng phần mềm chuyên dụng để theo dõi và kiểm soát liên tục quá trình phụt, bao gồm các đầu đo cảm ứng để xác định lưu lượng vữa phụt và áp lực phụt, đàm bảo hiệu quả cao của công tác phụt.

3. Trình tự, phương thức thực hiện và kiểm tra:

Công tác phụt vữa theo phương pháp GIN thực hiện giống như quy định tại các điều 5 đến 7 (đối với phụt vữa tạo màn chống thấm) và từ điều 1 đến 2 (đối với phụt vữa gia cố nền) của tiêu chuẩn này, nhưng có một số khác biệt theo quy định tại các điều từ 4 đến 9.

4. Vật liệu sử dụng:

Vữa phụt sừ dụng trong phương pháp GIN là nước, xi măng siêu mịn và phụ gia siêu dẻo, cụ thể như sau:

Thành phần vữa dùng trong phương pháp GIN thường có tỉ lệ nước / xi măng theo trọng lượng là từ 0,8/1 đến 0,6/1. Phụ gia siêu dẻo được thêm vào để giảm tinh nhớt và lực dính cùa vữa khi phụt với tỷ lệ theo quy định cùa nhà sản xuất và thường không vượt quá 5 %.

Thành phần vữa lựa chọn để thi công sê được quyết định trên cơ sở thi nghiệm trong phòng và thử nghiệm khoan phụt ngoài trời. Tất cả các vữa phụt sẽ được thí nghiệm tại phòng thí nghiệm và thường có các thông số chính như sau: Xi măng PC40 (hoặc xi măng siêu mịn có độ Blaine từ (4 500 đến 5 500) cm2/g dung trọng vữa phụt từ (1,59 đến 1,67) T/m3, thời gian chẩy ờ phễu Marsh từ (29 đến 32) s, độ tách nước của hỗn hợp vữa không quá 4 % sau 2 h, cường độ kháng nén sau 28 ngày từ (15 đến 20) MPa.

5. Xác định già trị cường độ Grouting (giá trị GIN):

Giá trị cường độ Grouting theo (GIN) phụ thuộc vào áp lực phụt tối đa và thể tích vữa tiêu thụ tối đa, theo kiến nghị của G.Lombardi có 5 giá trị GIN tương ứng với 5 đường bao GIN theo Bảng C.2 và hình C.2, cụ thể như sau:

Trong điều kiện địa chất nền bình thường nên sừ dụng đường bao có cường độ phụt trung bỉnh (đường 3) với giá trị GIN là 1500 bar.L/m, giới hạn áp lực phụt lớn nhất là 30 bar (3 MPa) và giới hạn thể tích vữa tiêu hao lớn nhất là 200 Um.

Đối với vùng địa chất đặc biệt như gần mặt đất, trên sườn dốc thi chọn đường bao cỏ cường độ phụt rất thấp (đường 5) vì áp lực phụt thấp, giới hạn áp lực phụt lớn nhất là 15 bar (1,5 MPa) và giới hạn thề tích vữa tiêu hao lớn nhất là 100 Um.

Giới hạn trên cùa áp lực và giới hạn trên cùa thề tích vữa sẽ được điều chỉnh sau khi có kết quả khoan phụt thử nghiệm và trong quá trình thi công ở hiện trường đối với các trường hợp đặc biệt.

6. Xác định giá trị áp lực phụt:

Trong quá trình phụt một đoạn phụt thì giá trị GIN của nó phải luôn nằm trong phạm vi đường bao giới hạn. Do giá trị GIN là một hằng số nên vữa tự động chì đi vào các khe nứt rộng, không xẩy ra áp lực phụt quá cao làm mở rộng các khe nứt nhỏ.

Áp lực phụt khi lựa chọn cần xem xét điều kiện địa chất, lượng mất nước đơn vị cho phép và cột nước tác dụng, cụ thể như sau:

Giới hạn áp lực trên ở vai công trinh sẽ thấp hơn ở đáy thung lũng do chiều sâu cột nước tác dụng khác nhau.

Để khoan phụt theo phương pháp GIN đạt hiệu quả tốt thi áp lực phụt phải tăng lên tới áp lực phụt tối đa mà không gây đứt đoạn thủy lực của đá. Để xác định được áp lực phụt tối đa cần phải tiến hành phụt thử nghiệm.

7. Quá trình tiến hành :

Tiến hành khoan Grouting thử nghiệm ngoài trời trong giai đoạn thiết kế hoặc trong giai đoạn đầu cùa thi công tại các vị trí trong vùng có các điều kiện địa chất và địa hình khác nhau (đáy thung lũng và hai vai, thềm công trình) với mục đích:

Chọn khoảng cách tối ưu cùa các hố khoan phụt, thiết kế ban đầu thường có khoảng cách từ (10 đến 12m).

Xem xét các đường cong có giá trị cường độ Grouting (GIN) khác nhau làm cơ sờ để lựa chọn giả trị và đường bao GIN tối ưu sử dụng trong thi cõng.

Áp dụng phương pháp chia đôi khoảng cách các hố khoan sau mỗi đợt khoan phụt để tạo ra phạm vi bao trùm đồng nhất và cho phép xác định số lượng đợt thi còng, khoảng cách giữa các hố khoan phù hợp với điều kiện địa chất nền và đảm bào kết quá khoan phụt thi công đạt yêu cầu.

8. Trình tự Grouting thử nghiệm:

Căn cứ vào lượng mất nước đơn vị, chiều cao cột nước tác dụng và yêu cầu chống thấm của công trinh tiến hành lựa chọn thành phần Grouting và giá trị GIN ban đầu cho phù hợp theo quy định tại các điều 4 và 5:

Khoan phụt thử nghiệm được thực hiện sau khi đã đỗ bê tông san phẳng (bé tông đổ bù) tối thiểu bảy ngày. Trong phương pháp GIN bê tông san phẳng dày 0,5 m chì dùng để tạo mặt bằng thi công và đặt nút phụt cho đoạn cuối cùng chứ không được thiết kế để làm tấm bê tông phàn áp do đó không chịu được áp lực phụt cao. Nếu áp lực phụt tại mặt tiếp giáp của bê tông san phẳng và nền đá quá cao sẽ dẫn đến phá hỏng liên kết của bê tông và nền đá.

Khoan tạo lỗ các hổ khoan có đường kính từ (76 đến 110) mm đến hết độ sâu thiết kế, sử dụng nước tuần hoàn để rừa sạch các mùn khoan, phần hố khoan trong đá khô thì được bơm nước sạch trước khi phụt vữa để tránh dung dịch bị mất nước.

Các hố khoan được khoan theo từng đợt, thông thường bố trí các hố khoan đợt 1 cách nhau 12 m, các hố đợt 2 bố trí ở giữa các hố đợt 1 nên khoảng cách các lỗ khoan còn 6 m. Các hố khoan đợt 3 khoan bố trí ở giữa nên khoảng cách các hố còn 3 m. Các hố khoan phụt bổ sung (nếu có) cũng sẽ nằm giữa các hố khoan của đợt trước.

Tiến hành phụt thử nghiệm theo phương pháp phân đoạn từ dưới lên với cùng 1 giá trị GIN được chọn áp dụng cho các hố khoan phụt đợt 1, tiếp theo là đợt 2, đợt 3 v.v… lượng vữa tiêu thụ từ đợt 1 tới các đơt sau sẽ giảm dần, trong khi áp lực cuối cùng phải tăng lên và đạt tới áp lực cực đại.

Việc tăng áp lực từ đợt này sang đọl khác biểu thị rằng đo! 1 đã gắn kết các khe nứt rộng và các đọl sau gắn kết các khe nứt nhò có độ mở ít hơn. Lượng vữa giâm đi từ đợt trước sang đợt sau là tiêu chuẩn hợp lý để thực hiện công tác phụt.

Khi lượng vữa tiêu thụ trung binh giảm đi một nửa sau mỗi đơt phụt được coi là đạt kết quả rất tốt, lượng vữa tiêu hao giảm đi từ (25 đến 75) % là bình thường. Khi đó giá trị GIN, áp lực phụt và khoảng cách giữa các hố khoan được chấp nhận.

Trường hợp lượng vữa tiêu hao giảm quá ít (dưới 25 %) thì điều đó chứng tỏ giá trị GIN được kiến nghị là quá thấp đối với khoảng cách của các lỗ khoan của các đợt đã chọn. Trong trường hợp này, hoặc là tăng giá trị GIN, hoặc là giảm khoảng cách lỗ khoan.

Trường hợp lượng tiêu hao dung dịch giảrn quá nhiều (trên 75 %) thì phải giảm giá trị GIN hoặc là tăng khoảng cách giữa các hố khoan.

9. Thi công Grouting theo phương pháp GIN:

Thi công Grouting theo phương pháp GIN thực hiện theo trình tự như quy định tại điều c.2.8 nhưng cần lưu ý thêm một số vấn đề sau:

Grouting được thực hiện với một thành phần vữa xi măng cơ bản, để vữa có thể thâm nhập vào được các khe nứt nhỏ cần pha thêm phụ gia siêu dẻo theo quy định tại điều c.2.4;

Các hố khoan được khoan tới độ sâu quy định và vuông góc với bề mặt địa hình hố móng, ở khu vực sườn dốc, khi cần thiết phải làm giàn giáo để đỡ máy khoan. Trường hợp hố khoan bị sập trong quá trình khoan thì đoạn đó sẽ được lấp vữa, sau đó được khoan lại tới hết độ sâu quy định.

Các hố khoan được phụt từ theo phương pháp phụt phân đoạn dưới lên trên với các phân đoạn phụt trung bình là 5 m, đặt nút theo quy định tại điều 6.1.3.3 của tiêu chuẩn này và đàm bảo các yêu cầu sau:

Tại các khu vực có đổ bê tông san phẳng thì ở đoạn phụt trên cùng, nút được đặt trong đá cách bề mặt đá 30 cm (do tấm bê tông san phẳng không chịu được áp lực phụt). Vữa được phụt vào đoạn trên cùng này với áp lực tối đa được tính toán tại tâm đoạn phụt với áp lực phụt cứ mỗi mét độ sâu tăng thêm 1 at. Nếu tại bề mặt thấy dịch chuyền hoặc làm nứt đá thì áp lực rút xuống cứ mỗi mét sâu thì tăng thêm 0,5 at. Sau đó tiến hành phụt ờ đoạn tiếp giáp giữa bê tông san phẳng và nền đá. Nút được đặt trong phạm vi tấm bê tông san phẳng rồi phụt vữa với áp lực thấp để vữa cỏ thể lấp đầy những chỗ còn hờ giữa bê tông và nền đá, nhưng không được làm nứt tấm bê tông.

Tại các khu vực không có tấm bê tông san phẳng thì ở đoạn phụt trên cùng, nút được đặt trong đá, cách mặt nền đá 30 cm. Vữa được phụt vào lỗ với áp lực tối đa được tính toán tại tâm đoạn phụt với áp lực phụt cứ mỗi mét độ sâu tăng thêm 1 at. Nếu tại bề mặt thấy dịch chuyển hoặc làm nứt đá thì áp lực rút xuống cứ mỗi mét sâu thì tăng 0,5 at. Trong lỗ phần đá chưa phụt sẽ được lấp bằng vữa giồng như vữa phụt. Vữa sẽ được đồ xuống dưới tác dụng của trọng lực và áp lực không quá áp lực 1 m cột nước.

Nút không được tháo ra trước khi vữa ờ đoạn phụt phía dưới đã đông kết.

Áp lực phụt ở phần trên cùa hố khoan phụt sẽ được tăng theo từng cấp 1 at cho 1m sâu tính từ giữa cùa đoạn phụt, bắt đầu từ 1 at đối với đoạn trên mặt tăng dần tới áp lực cực đại giới hạn. Áp lực giới hạn cuối cùng không được vượt quá áp lực phụt lớn nhất trừ khi có yêu cầu khác của thiết kế hoặc của giám sát thi công. Không được để áp lực phụt hoặc lượng vữa tiêu thụ tăng đột ngột vì như vậy có thề dẫn đến sớm ngừng hoạt động khoan phụt.

10. Điều kiện dừng Grouting:

Grouting ở bất kỳ đoạn nào sẽ được coi là hoàn thành nếu thỏa mãn các điều kiện sau:

Grouting đã đạt được giá trị GIN và lượng tiêu thụ vữa nhỏ hơn 2 L/min thi phụt thêm 10 min nữa mới được dừng.

Grouting đã đạt được giá trị GIN, nhưng lượng tiêu thụ vữa còn cao (trên 2 L/min) thi áp lực phụt cần được giảm xuống đường bao GIN cho đến khi lượng tiêu thụ thấp hơn 2 L/min thi phụt thêm 10 min nữa mới được dừng.

Khi áp lực phụt cực đại đã đạt được và lượng tiêu thụ thấp hơn 1 L/min thì phụt thêm 10 min nữa rồi dừng.

Nút vẫn được giữ cho đến khi áp lực tiêu tán hết, không để cho vữa trào ngược lên trên.

11. Kiểm tra :

Kiểm tra thực hiện theo quy định tại điều 7 (đối với khoan phụt chống thấm) và điều 2 (đối với khoan phụt gia cố nền) của tiêu chuẩn này và đảp ứng thêm các yêu cầu sau:

Thực hiện thí nghiệm ép nước nhiều cấp (thí nghiệm lugeon) theo từng phân đoạn đến hết chiều sâu lỗ khoan, mỗi đoạn ép dài 5m và dùng nút đơn, bao gồm 5 cấp áp lực, 3 cấp áp lực ban đầu tăng, 2 cấp áp lực sau giảm xuống. Áp lực ép nước cực đại bằng 70% áp lực phụt

Vị trí và khối lượng các hố khoan kiểm tra màn chống thấm thực hiện theo quy định tại điều 6.1.7 cùa tiêu chuẩn này đồng thời cứ 50m chiều dài màn chống thấm phải có ít nhất 1 hố khoan kiểm tra.