Chương 5

KHOAN PHỤT CHỐNG THẤM

Nền cơng trình xây dựng nói chung cần được xử lý khi nó khơng đáp ứng được

yêu cầu về khả năng chịu lực, khả năng chống thấm và tính bền vững cho cơng trình
xây dựng. Tùy theo mục đích xây dựng và nền móng cơng trình, công nghệ xử lý
nền ngày nay phát triển đa dạng và toàn diện. Với nội dung của chưong này, chúng
ta chỉ tập trang vào công nghệ xử lý phổ biến cho nền cơng trình thủy lợi thủy điện.

Đó là cơng nghệ khoan phụt chống thấm cho nền đất, nền đá.
Đối với các công nghệ xử lý nền bằng cọc bê tông đúc sẵn, cọc cừ thép và cọc

cừ bê tông, xử lý nền bằng bấc thấm và bấc thấm kết hợp hút chân không, cọc cát,
tường hào bentonite, công nghệ cọc xi măng đất (hay jet-grouting)... sẽ không đề
cập trong nội dung chưong này.

5.1. KHOAN PHỤT CHỐNG THẤM CHO NÈN ĐÁ

Phưong pháp khoan phụt xi măng vào nền đá nứt nẻ được ứng dụng rộng rãi vì
nó thỏa mãn được cả yêu cầu cố kết và yêu cầu phòng thấm. Xử lý nền bằng
phưong pháp này có những ưu điểm sau đây:

- Làm gia tăng khả năng chịu lực của nền, đảm bảo nền ổn định khi cơng trình
chịu tải trọng lớn;

-

Tạo màng chống thấm dưới nền cơng trình;

-

Gia cường mặt tiếp giáp giữa nền và móng để chống thấm, chống trượt.

5.1.1. Thiết kế màn khoan phụt xi măng trong nền đá
5.1.1.1. Cơ sở thiết kế khoan phụt

- Điều kiện địa chất và yêu cầu gia cố chống thấm;

- Các yêu cầu kỹ thuật thiết kế xử lý nền được dựa trên cơ sở các Tiêu chuẩn Việt

Nam và các tiêu chuẩn ngành do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành:
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9137:2012 - Tiêu chuẩn thiết kế đập bê tông và bê tông

cốt thép [18], Tiêu chuẩn TCVN 8645 - 2011 - Khoan phụt xi màng vào nền đá [19];

98


- Các biện pháp xử lý cục bộ tại vị trí các đới đá bị phá huỷ, cà nát, các đới
niềm yếu của nền đập được đưa ra phải phù hợp với điều kiện địa chất cơng trình
Ị^hu vực nền đập, đáp ứng được các yêu cầu thiết kế và được thực hiện đúng theo
Tiêu chuẩn TCVN 8645 - 2011 - Khoan phụt xi măng vào nền đá [19].
Trên cơ sở tài liệu khảo sát địa chất nền đập, công tác khoan phụt xi măng tạo

màn chống thấm phải được thực hiện trên toàn tuyến đập tại các khu vực có hệ số
thấm lớn hơn giới hạn cho phép.

Nội dung công tác thiết kế khoan phụt tạo màn chống thấm bao gồm xác định


các thơng số: vị trí, chiều dài, chiều dày, chiều sâu của màn chống thấm để đảm
bảo ổn định thấm và chịu lực cho nền cơng trình.
5.1.1.2. Vị trí màn khoan phụt chống thấm

Vị trí màng chống thấm được căn cứ theo vị trí bộ phận chống thấm và điều

kiện địa chất đế quyết định.

Với kết cấu bộ phận chống thấm nền đập chính hồ chứa nước Bản Mồng, vị trí
màn chống thấm được chọn tại mép đầu chân đập và bố trí dọc theo đáy móng
chân khay tim đập. Phạm vi khoan phụt là toàn bộ nền đập chính và đập tràn.
5.1.1.3. Chiều dài màn khoan phụt chong thấm

Căn cứ vào địa chất nền đập, để đảm bảo cho sự liên tục và thống nhất của
màn chống thấm. Phạm vi xử lý chống thấm nền đập được tiến hành trên toàn bộ
chiều dài tuyến đập.

Khoan phụt tạo màng chống thấm đối với toàn bộ phần nền khu vực đập gồm
các đá từ phong hoá vừa đến đá tươi. Mật độ và chiều sâu khoan phụt được xác
định theo mức độ nứt nẻ của đá gốc và các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.
5.I.I.4. Chiều sâu khoan phụt chong thấm

Theo tiêu chuẩn ngành thủy lợi 14TCN56-1988 - Thiết kê đập bê tông [20] và
TCVN9137:2012-Thiết kế đập bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế
[18], chiều sâu màng chống thấm khoan phụt chính phải đạt đến vị trí đá nền có

lượng mất nước (như trong bảng 5.1. [20], [18]) cộng thêm 5m và độ sâu khoan
phụt không nhỏ hơn 1/3 H (H là chiều cao cột nước tại vị trí tương ứng), độ sâu
khoan phụt thường từ 0,3 -4- 0,7H. Hàng phụt thượng lưu có chiều sâu bằng 1/2
hàng khoan phụt chính (hạ lưu). Trong trường hợp không xác định được đường

ranh giới q (Z/ph) do nền thấm quá lớn và sâu thì tổng chiều dài khoan và phụt
lớn nhất không vượt quá 1H (H là đầu nước tại điểm xử lý thấm). Điều kiện này

99


là cơ sở để xác định chiều sâu khoan phụt chống thấm tại một vài khu vực trên
tuyến đập có đới phá hủy quá sâu.

Bảng 5.1: Yêu cầu thiết kế màn chống thấm trong nền đá của đập bê tơng
Tính thấm nước của thân màn chong thấm
Chiều cao đập
H(m)

Lưu lượng thấm
đơn vị không lớn
hơn q (l/ph.m.m)

Hệ số thẩm không
lớn hơn
(cm/s)

Lớn hơn 100

0,01

1.10’5

30


Từ 60 đến 100

0,03

6.10'5

20

Nhỏ hơn 60

0,05

1.10-4

15

Jcp

Ghi chú: q - lượng mất nước đơn vị: lưu lượng tiêu hao trong 1 phút trên ỉm dài hố
khoan thi nghiệm dưới áp lực Im cột nước (l/ph.m.m). Trong một so tài liệu sử dụng
đơn vị Lu (Lugeon) là lưu lượng tiêu hao trong 1 phút trên Im dài ho khoan thí nghiệm
dưới áp lực 100m cột nước. Hay 1 (Lu) = 0,01 (l/ph.m.m).
Căn cứ theo các điều kiện trên đã tiến hành vạch ranh giới đường đáy màn chống
thấm cho tuyến đập. Tại một số vị trí trên tuyến đập, căn cứ vào điều kiện địa chất
cơng trình thực tế, đảm bảo tính thống nhất và liên tục của màn chống thấm nên
đường đáy màn chống thấm tại một số đoạn có thể dao động có bước nhảy.
5.1.1.5. Chiều dày màn khoan phụt chong thấm
Trong Tiêu chuẩn TCVN9137:2012 - Thiết kế đập bê tông và bê tông cốt thép
- Tiêu chuẩn thiết kế [18], đã không đề cập đến chiều dày của màn chống thấm
khi nền là đá. Tuy nhiên đối với đập đất thì tiêu chuẩn TCVN 8216-2009 Điều

7.2.2.10 lại quy định chiều dày của màn khoan phụt [21], Theo Điều 7.2.2.10 của
TCVN 8216-2009, gradien thủy lực của màn phụt vữa xi măng trong nền đá khi
điều kiện địa chất bình thường có thể lấy theo các trị số sau đây:
Chiều dày màn phụt T(m)

Gradien thủy lực cho phép Jcp

<1

10

1-2

18

>2

25

Độ dày màn được xác định theo Điều 5.2.9 của Quy phạm thiết kế đập đất đá
kiểu đầm nén SDJ 218-84 của Trung Quốc, như sau: [22]

- Đối với lỗ khoan đơn T = (0,7 -ỉ- 0,8)A;
100


- Đối với lỗ nhiều hàng: T = Bb + (0,6 -ỉ- 0,7) A;
trong đó:
A - khoảng cách lỗ;


Bb - khoảng cách hai hàng biên.

Theo Điều 10.4.7 của Quy phạm DL5108-1999, thì cự ly các lỗ khoan của
màn chống thấm có thể từ 1,5 + 3,Om, khoảng cách các hàng nhỏ hơn cự ly lỗ
khoan trong hàng đôi chút [23],

5.1.2. Các phương pháp khoan phụt xi măng trong nền đá

Căn cứ vào các đặc điểm vận động của vữa khi phụt ta có thế chia ra hai
phương pháp là phụt vữa một chiều và phụt vữa tuần hoàn.

Căn cứ vào trình tự phụt lại có thể chia ra bốn phương pháp là phụt một lần,
phụt từ trên xuống, phụt từ dưới lên và phụt hồn họp.
5.I.2.I. Phụt vữa một chiều

Phụt vữa một chiều là trong quá trình phụt vữa chỉ đi một chiều từ máy trộn
qua hệ thống máy bơm và ống dẫn đến các khe nứt (hình 5.1). Phương pháp này

có đặc điểm là thiết bị đơn giản, thao tác dễ dàng, nhưng lưu tốc thường nhỏ nên
thường dùng với lỗ khoan nông, nền đá nứt nẻ lớn.

- Ưu điểm: Thiết bị đơn giản, thao tác dễ dàng.
- Nhược điểm: Lưu tốc phụt vữa nhỏ, vữa dễ bị lắng đóng làm cho hệ thống dễ
bị tắc.

- Phạm vi ứng dụng: Dùng cho lỗ khoan nông, nền khe nứt lớn, lượng ăn vữa lớn.

Hình 5.1: Phụt vữa một chiều

101



5.I.2.2. Phụt vữa tuân hoàn

Phụt vữa tuần hoàn là trong quá trình phụt, một phần vữa đi vào các khe nứt
còn một phần khác theo ống dẫn về thùng trộn (hình 5.2).

- ưu điểm: Bảo đảm được tính lưu động của vữa trong quá trình phụt cỊ^
lượng vữa cao, tránh được sự lắng đọng.
-

Nhược điểm: Thiết bị phụt phức tạp.

-

Phạm vi ứng dụng: Dùng cho lỗ khoan sâu, nền nứt nẻ nhỏ.

5.1.2.3. Phụt vữa một lần

Phụt vữa một lần là phụt một lần hết toàn bộ chiều sâu lỗ khoan.
- Ưu điểm: Quá trình phụt vữa thao tác đơn giản, dễ dàng, tốc độ thi công nhanh.

- Nhược điểm: Không thể tùy tính chất nứt nẻ của từng đoạn mà dùng áp lực
phụt thích hợp nên hiệu quả và chất lượng phụt vữa không tốt lắm.
- Phạm vi ứng dụng: Thích họp với lỗ khoan sâu dưới 15m và nền nứt nẻ ít.
5.1.2.4. Phụt từ trên xuống

Phụt vữa từ trên xuống là tiến hành khoan phụt từng đoạn từ trên xuống dưới:
Đầu tiên khoan phụt một đoạn sâu 2,5^-5m, tiếp đó ép nước xói rửa và thí nghiệm


rồi phụt vữa. Sau khi phụt vữa 2-^3 giờ cần xói rửa sạch vữa trong lỗ (nếu để lâu

vữa sẽ đơng kết thì sẽ phải khoan lại). Sau khi phụt vữa, ở đoạn này đông kết đạt

cường độ yêu cầu lại tiếp tục khoan lỗ, ép nước và phụt vữa đoạn dưới, cứ như
thế cho tới khi đạt độ sâu yêu cầu.

- Ưu điểm: Khi phụt đoạn dưới thì đoạn trên vữa đã đạt cường độ cao, có thê
dùng áp lực phụt lớn hơn.
-

102

Nhược điểm: Thi công phiền phức, chậm trễ và giá thành cao.


si 2.5. Phụt từ dưới lên

Nôi dung của phương pháp phụt vữa từng đoạn từ dưới lên là: Khoan lỗ đến
sâu thiết kế, sau đó chia đoạn phụt từ dưới lên.

Ưu điểm: Thi cơng đơn giản, nhanh chóng.
Nhược điểm: Hiệu quả phụt kém, nếu gặp nền đá nứt nẻ nhiều có thể gây ra
tình trạng trơi vữa ra ngồi, lỗ khoan bị sập v.v...

-

Phạm vi ứng dụng: Dùng khi nền ít nứt nẻ.

5.1.2.6. Phụt vữa hỗn hợp


Phut vữa hỗn hợp thức chất là sự kết hợp của hai phương pháp phụt từ trên
xuống và phụt từ dưới lên. Đối với nền đá, thường phần trên nứt nẻ nhiều thì
dùng phương pháp phụt từ trên xuống, càng xuống sâu, nứt nẻ ít có thể phụt từ

dưới lên.
5.1.3. Thi cơng màn khoan phụt xi măng trong nền đá
5.1.3.1. Chọn loại xi măng và vật liệu pha trộn

Xi măng dùng trong phụt vữa cần đạt các yêu cầu sau đây:
- Xi măng Pooclăng có số hiệu từ 300 trở lên, hiện nay thường hay dùng số
hiệu 400.

- Hạt phải nhỏ để vữa đi sâu vào khe nứt, phạm vi ảnh hưởng của phụt vữa

lớn. Mức độ nhỏ được quy định như sau: khối lượng xi măng lọt qua mắt sàng
90gm không nhỏ hơn khối lượng xi măng cần dùng (TCVN 4030 : 2003 - Xi măng

- Phương pháp xác định độ mịn) [24].
-

Xi măng được bảo quản trong điều kiện khô ráo, tránh ẩm ướt, vón cục.

- Trường hợp lượng mất nước đơn vị lớn, lưu tốc nước ngầm vượt quá 80m/ngày
đêm phải dùng loại xi măng đông kết nhanh để tránh tiêu hao quá nhiều xi măng,

hoặc pha trộn thêm clorua canxi để đông kết nhanh với tỷ lệ 4-^-7% khối lượng
xi măng.

Đe tiết kiệm xi măng có thể pha trộn thêm các vật liệu khác như: cát nghiền,

bụi xỉ than với đường kính hạt phải nhỏ (d = 0,lH),5mm) và với khối lượng

khoảng 50% khối lượng xi măng.
Đe tăng tính lưu động của vữa, đạt hiệu quả phụt tốt hơn có thể pha trộn thêm
các phụ gia hoạt tính như thủy tinh lỏng, chất hóa dẻo v.v...

103


5.1.3.2. Chọn tỷ lệ N/X (nước/xỉmăng)

Bảng 5.2. Tỷ lệ N/X ứng vói lượng mất nước đơn vị

1

1

ị

3 1
1 : 1

1JU
ĩ:.1

~

ơs
1


>5

-H

—

00
1

1+5

1

0,5+1
1

12^8
1 : 1

0,2+0,5

•1-

N
X

0,005+0,09 0,09-0,2

m


Lượng mất nước đơn
vị q (l/ph)

Ghi chú: Theo TCVN 8645 - 2011 Khoan phụt xi măng vào nền đá [19],
Ngoài ra cần chú ý các đặc điểm sau đây:

- Trong quá trình phụt vữa, nồng độ của vữa nên thay đổi theo nguyên tắc từ
loãng tới đặc dần.
- Neu độ rỗng của nền lớn thì nên chọn N/X nhỏ, nghĩa là vữa đặc và xi măng
có cường độ cao. Ngược lại, nếu độ rỗng của nền nhỏ ta vẫn dùng xi măng có số
hiệu cao và pha trộn thêm một lượng phụ gia vì nếu dùng xi măng mác thấp thì
độ nhỏ của xi măng khơng đạt u cầu.
5.1.3.3. Chọn áp lực phụt vữa

Như đã nói áp lực lớn thì vữa đi xa và ngược lại, do đó trên ngun tắc mà
nói, thì trên cơ sở đảm bảo khơng phá hoại kết cấu của tầng đá và lóp bê tơng
phản áp (nếu có) thì dùng áp lực càng lớn càng tốt.
Áp lực phụt vữa lớn nhất cho phép p được xác định như sau (Giáo trình thi

cơng Cơng trình thủy lợi, Trường Đại học Thủy lợi, NXB Xây dựng 2004) [2]:

P=ĩoỴhK+ĩoỴ'h'K’

(5-1)

trong đó:
p - áp lực phụt cho phép không gây phá hoại nền và bệ phản áp (kG/cm2);
Y, ỵ' - lần lượt là khối lượng riêng của đá và bê tông (T/m3);

h - chiều dày tầng đá đã phụt vữa đến mặt nền (m);

h'- chiều dày bệ phản áp bê tơng (hoặc cơng trình bê tơng) trên mặt nền (m);

K - hệ số biểu thị sự dính kết của đá, thường K = 2-H3;
K'- hệ số biểu thị sự dính kết của bê tơng hay đá xây trên mặt nền, thường
K'=R2.

Theo TCVN 8645 : 2011 - Cơng trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật khoan phụt
xi măng vào nền đá [19]:

104


Áp lực phụtvữa xi mănể lớn nhất ch° phép Pcp không gây ra đứt đoạn thủy lực
*> ■ vơi các nham thạch (ứng với lưu lượng vữa cho phép) phải được xác định gần
Xể theo công thức sau:

Pcp = P0 + P.Z

(5.2)

trong đó:

p p - áp lực phụt vữa xi măng lớn nhất cho phép, MPa;

p0 - áp lực cho phép đối với đoạn khoan phụt trên cùng của lỗ khoan, MPa;
p - mức độ tăng áp lực cho phép đơn vị, tức là độ tăng áp lực cho phép cho
mỗi Im kể từ đoạn đang phụt tới bề mặt lộ thiên của nền đá, MPa/m;
z - chiều sâu kể từ đỉnh trên của đoạn đang phụt xi măng tới bề mặt lộ thiên

của nền đá, m.


Các trị số po và p tuỳ thuộc vào mức độ biển dạng và nứt nẻ của nham thạch
có thể tham khảo ở bảng 5.3 [19],
Bảng 5.3: Các trị số po và p
Po (MPa)

p (MPa/m)

Đá biến dạng ít

0,3 4- 0,5

0,2 4- 0,5

Đá biến dạng trung bình

0,2 4- 0,3

0,1 4-0,2

Đá biến dạng mạnh

0,1 4-0,2

0,05-0,1

Nửa đá biến dạng ít

0,05


Mức độ biên dạng của đá

Nửa đá cứng biến dạng mạnh

0,1

0

0,025 4- 0,05
0,015-0,025

Khi độ nứt nẻ ít và trung bình phải lấy các trị số giới hạn cao hơn của po và p.
Trường hợp nếu gia tải trên vùng phụt xi măng là nham thạch có thành phần
và trạng thái khác so với đoạn đang phụt xi măng, phải chọn trị số p ứng với tính
chất của nham thạch gia tải.
Các trị số gần đúng của áp lực cho phép Pcp xác định ở trên phải được chính
xác hoá theo các kết quả phụt xi măng thử nghiệm - thi công, hoặc thi công,
trong các điều kiện tại thực địa.
5.1.3.4. Chọn thiết bị phụt vữa

Khi chọn thiết bị phụt vữa thì dựa vào các nguyên tắc sau đây:

- Máy bơm phải đảm bảo cung cấp một áp lực lớn hơn 1,5 áp lực phụt vữa lớn
nhất mà thiết kế quy định và đảm bảo phụt vữa liên tục.
105


- Tốt nhất nên chọn động cơ điện, trường hợp thiểu có thể chọn động cơ diezel
loại 6-H2 mã lực.
-


Ống dẫn vữa phải chịu được áp lực bằng 1,5 áp lực phụt thiết kế.

- Các thiết bị phụt vữa phải có số lượng dự trữ và được bố trí sẵn sàng để tránh

sự gián đoạn lúc phụt nếu sự cố xảy ra.
5.1.3.5. Khoan phụt

- Xác định vị trí các lỗ khoan:
Trước hết xác định tâm, tuyến và mép biên công trình, sau đó dùng thước dây để
đo và định vị các lỗ khoan theo đúng kích thước thiết kế và có cắm mốc đánh dấu.

- Khoan lỗ:

Khi khoan lỗ sâu khoảng 10m thì nên dùng các loại máy khoan dùng hơi ép
hoặc máy khoan điện. Neu lỗ khoan sâu hơn (15-rí20m) thì dùng máy khoan
loại KAMZUB cỡ lớn. Tại cơng trình khoan phụt ở Thác Bà đã dùng hai loại
máy khoan hơi ép loại KC50 khoan đến độ sâu tối đa là 12m, đường kính lỗ

khoan 85mm; loại 1131 khoan sâu đến 50m và có đường kính 105mm. Kích
thước mũi khoan phải thích ứng với nút phụt vữa và cố gắng dùng mũi khoan
cỡ nhỏ vì như vậy khoan rất nhanh, chi phí về khoan ít, vữa vận động nhanh ít
lắng đọng. Phải đặc biệt chú ý đảm bảo phương của lỗ khoan đúng với yêu cầu

thiết kế.

- Xói rửa lỗ khoan và khe nứt:
Trong quá trình khoan lỗ thì phần lớn đất đá bị phụt ra ngoài, nhưng vẫn còn
bộ phận nhỏ bột đá, tạp chất nhỏ bám vào thành và đáy lỗ khoan, thậm chí chui


cả vào các khe nứt, làm ảnh hưởng đến phụt vữa nếu không rửa sạch.

Đối với lỗ khoan nơng thì dùng ống sắt cắm vào lỗ đến đáy và phun nước cao
áp cho tới khi nước trào ra ngồi khơng cịn vẩn đục nữa mới ngừng. Thường từ

2-M giờ.
Trường hợp lỗ khoan sâu hoặc trong lỗ mắc kẹt nhiều tạp chất chất có the

dùng cách ép hơi và ép nước kết họp để rửa.
Áp lực nước khí nén để rửa khơng nên q lớn để tránh tình trạng làm khe nứt
phát triển. Thơng thường áp lực xói rửa này khơng q 7CH~80% áp lực phụt vữa
cho phép.

- Ép nước thí nghiệm:
106


Mục đích của ép nước thí nghiệm là để độ thẩm thấu của nền (biểu thị qua
lượng mất nước đơn vị) làm cơ sở cho thiết kế quyết định chiều sâu lỗ khoan,
lượng xi măng cần dùng và bố trí lỗ khoan. Trước khi phụt vữa lại tiến hành ép
nước thí nghiệm để tiến hành kiểm tra các số liệu đã khảo sát đồng thời kiểm tra
tình hình làm việc của thiết bị phụt vữa. Sau khi phụt vữa một thời gian nhất định
lại ép nước thí nghiệm để kiểm tra hiệu quả phụt vữa.

Lượng mất nước đơn vị được xác định theo cơng thức sau đây:

trong đó:
Q - lưu lượng nước ép;

q - lượng mất nước đơn vị: Lưu lượng tiêu hao trong 1 phút trên Im dài hố

khoan thí nghiệm dưới áp lực Im cột nước (Z/ph.m.m).

Áp lực ép nước thí nghiệm phải tiến hành từ nhỏ đến lớn, thường dùng 1-H3 kg/cm2.
Khi áp lực đã ổn định thì cứ cách 3-Ỉ-5 phút ghi lượng mất nước một lần; nếu lượng
mất nước không thay đổi nhiều lắm trong khoảng thời gian 30 phút thì có thế ngừng
thí nghiệm. Cách 5-40 phút lại thí nghiệm lại, nếu thấy lượng mất nước không sai

lệch quá 20% lượng mất nước đợt trước thì có thể dừng thí nghiệm. Khi ép nước thí

nghiệm nên tiến hành từng đoạn, mỗi đoạn khoảng 5m là thích họp.
Đối với lỗ khoan sâu, thường dùng 3 trị số áp lực khác nhau từ nhỏ đến lớn để

thí nghiệm, trong mỗi trị số áp lực đọc liền 3 lần, khi thấy lượng mất nước không
sai lệch nhau q 10% thì có thể thay đổi trị số khác.
Đối với lỗ khoan nơng thì khơng nhất thiết phải ép nước thí nghiệm mà chỉ
tiến hành xói rửa lỗ khoan và khe nứt.

- Phụt vữa:
Khi ép nước thí nghiệm xong thì nên phụt vữa xi măng ngay, nếu vì lý do gì

đó chưa phụt được mà để q 24 giờ thì phải tiến hành rửa lại rồi mới phụt.
5.1.3.6. Những điều cần chú ỷ trong q trình thi cơng phụt vữa

- Phụt vữa phải được tiến hành liên tục, không gián đoạn. Muốn thế phải chuẩn bị

đầy đủ vật liệu, thiết bị và các tiện nghi phục vụ như điện, nước, hơi ép .v.v... Trong
quá trình phụt vữa phải thường xuyên theo dõi, kiểm tra, phát hiện và xử lý kịp thời
những vấn đề xảy ra. Sau khi phụt xong mỗi đoạn phải phụt nước để rửa hệ thống

thiết bị dẫn vữa, tránh tình trạng lắng đọng, ninh kết làm tắc thiết bị. Trường họp bắt

107


buộc phải ngừng thì tìm cách rút ngắn thời gian ngừng trệ này. Khi tiến hành phut

lại, nếu lượng ăn vữa xấp xỉ bằng lượng ăn vữa trước khi ngừng thì có thể dùng
nồng độ cũ. Nếu lượng ăn vữa giảm xuống nhiều thì phải dùng nồng độ mới lỗng
hơn, rồi sau đó tăng dan. Neu thời gian ngừng quá lâu (vượt quá thời gian ninh kết
của vữa) thì phải ép nước rửa đoạn này rồi mới phụt lại lần thứ hai.
- Khi phụt vữa thấy lượng ăn vữa đột nhiên giảm xuống hoặc dừng hắn mà áp
lực phụt vẫn tăng thì cần phụt thử trước. Nếu thấy nước khơng tiêu thì phải kéo hê

thống ống dẫn vữa lên để kiểm tra và rửa sạch. Neu lượng ăn vữa đột nhiên tăng
lên mà áp lực phụt vữa giảm xuống nhanh thì dùng các biện pháp sau đây để xử lý:
+

Tăng nồng độ và giảm áp lực phụt một cách thích đáng rồi tiếp tục phụt;

+

Neu do vữa chảy sang các hố xung quanh thì tiến hành phụt đồng thời hai ba lỗ;

+ Neu vữa trồi lên mặt nền thì tìm cách nhét kín các khe nứt hoặc rải một lóp
vữa xi măng cát hoặc bê tông trồi lên trên. Độ dày lóp này phải căn cứ vào áp lực

phụt cho phép mà xác định.
- Neu áp lực phụt không đổi mà lượng ăn vữa giảm đều hoặc áp lực tăng dần
mà lượng ăn vữa khơng thay đổi thì cần tiếp tục phụt mà không được thay đổi

nồng độ.

- Với một nồng độ nào đó, trong điều kiện áp lực khơng đối và thời gian phụt
kéo dài quá 20 phút mà lượng ăn vữa vẫn lớn hơn 10 lít/phút thì thay đổi nồng độ

của vữa lên một cấp.
- Áp lực phụt lúc đầu nên lớn hơn áp lực nước tĩnh của đoạn phụt từ 0,5-Hatm,
mỗi lần sau chỉ nên tăng 0,5atm và chỉ được tăng khi lượng ăn vữa xuống tới
50 //giờ hoặc lúc thay đổi nồng độ. Phụt vữa phải tiến hành liên tục cho tới khi
dùng nồng độ thiết kế với áp lực thiết kế mà lượng ăn vữa vẫn bằng khơng hoặc
nhỏ hơn 0,4 //phút thì cần kéo dài thêm 20 phút nữa là kết thúc.
- Sau khi phụt vữa xong từ 5^-6 giờ thì có thể nhổ ống phụt vữa và lấp vữa xi

măng cát với tỷ lệ n
và n
vào lỗ khoan. Sau đó 28 ngày có thể khoan
XI
c 2
lấy mẫu hoặc ép nước để kiểm tra chất lượng phụt vữa.

5.2. CƠNG NGHỆ KHOAN PHỤT TUẦN HỒN ÁP Lực CAO

Bản chất của khoan phụt tuần hoàn áp lực cao là phương pháp khoan phụt xi măng
trong nền đá bằng phương pháp vữa vận động tuần hồn (hình 5.3). Hiện nay các loại
thiết bị này đã ứng dụng khoan phụt chống thấm cho bản chân đập Cửa Đạt - Thanh
108


ưỏa đã đưa vào sử dụng loại máy bơm vữa tuần hoàn áp lực cao, thuận lợi cho việc
nâng cao áp lực và chất lượng khoan phụt gia cố nền đá nứt nẻ.
Máy trộn vữa
»—

.Xi măng
— — phụ gia,
Máy bơm vữa
nước
cao áp

Đầu đo lượng vữa bơm
Ống phụt vữa cao áp

Bộ nút tuần hoàn

Đầu đo áp lỊực phụt
(kết hợp đồngi hồ áp lực)
Ĩng hổi vữa
Bê tơng phản áp M20,
dày 0.5m

\

Vạn ịều á~
Ống hồi vữa

X.

Ong chèn
Ẹ
lơ

Iầuj đo lượrịg vữa hồi
I______ ________


„ Ị—í.
Bộ xử lý số liệu phụt
Đâu đo
nồng độ vữa

Đoạn phụt 1
L=3m

Đoạn phụt 2
L=5m
Đoạn phụt 3/
■ L = 8m

■
ZJ
-‘(D

Soạn phụt 4/*
L=13m

Hình 5.3: Sơ đồ trình tự khoan phụt tuần hồn áp lực cao, phân đoạn phụt từ trên xuống

5.2.1. Vữa phụt
5.2.1.1. Xi măng

Đe phụt xi măng vào nền đá phải sử dụng xi măng pooclăng mác PC30, PC40.
Khi có đủ luận chứng kinh tế kỹ thuật thích hợp cho phép sử dụng các loại xi măng
đặc biệt như xi măng ben sunfat, loại xi măng trám hố khoan, loại hoá dẻo ...


Chỉ cho phép sử dụng loại xi măng pooclăng xỉ, xi mãng puzơlan, xi măng nở
thể tích, xi măng alumin... khi đã thí nghiệm trong phịng để xác định thời gian
ninh kết của xi măng trong các điều kiện cụ thể của cơng trình.
Xi măng có hiện tượng tách nước từ vữa có tỷ lệ N/X = 1 trong điều kiện nhiệt
độ 10°C có thời gian bắt đầu ninh kết lâu hơn 48 giờ, không được sử dụng để
phụt xi măng.

Khi trong điều kiện đá có nước ngầm có tính xâm thực thì phải chọn loại xi

măng để làm vữa phụt theo tiêu chuẩn hiện hành về sử dụng xi măng.
Khi chế tạo vữa phụt không cho phép trộn các loại xi măng khác nhau và các

mác xi măng khác nhau.
109


Việc vận chuyển, lưu kho, bảo quản và nghiệm thu xi măng sử dụng làm vữa

phụt phải tuân theo các quy định kỹ thuật hiện hành có liên quan của Nhà nước.
5.2.1.2. Nước

Nước để trộn vữa xi măng phụt phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật của tiêu
chuẩn hiện hành cho vữa bê tông thủy công.

Nhiệt độ của nước khi trộn vữa để phụt không được cao hơn 45°c.
5.2.1.3. Chọn tỷ lệ N/X

Thành phần vữa xi măng phải được biểu thị bằng tỷ lệ nước, xi măng (N/X)
bằng số lít nước trong vữa, ứng với Ikg xi măng. Thành phần vữa xi măng không


ổn định ban đầu (khi bắt đầu phụt) có thể xác định sơ bộ căn cứ vào lượng mất

nước đơn vị q như sau [25]:
Bảng 5.4: Thành phần vữa xi măng chọn sơ bộ theo lượng mất nước đơn vị

q
(//ph.m.m)

<0.1

0.1-0 5

0.5- 1.0

1.0-2.0

2.0-4.0

>4

N/X

10/1

8/1 - 5/1

5/1 - 3/1

3/1 - 2/1


1/1

<0.8 - 1

Qua việc phụt thử nghiệm - thi cơng sẽ chính xác hố lại tỷ lệ N/X.
Khi phụt xi măng cần phải sử dụng một trong các thang biểu thành vữa như sau:
- Thang thay đổi hàm lượng xi măng không đều với tỷ lệ N/X bằng:

(10; 5; 3; 2; 1,5; 1,0; 0,8; 0,6; 0,5)
- Thang thay đổi hàm lượng xi măng đều với tỷ lệ N/X bằng:

(8; 4; 2; 1; 0,8; 0,67; 0,57)
Việc phụt xi măng vào các nham thạch có độ thấm nước lớn bằng các vữa xi

măng có tỷ lệ N/X thấp hơn (0,57-0,6) thơng thường phải được thực hiện với các
vữa có thêm các vật liệu trơ.
5.2.1.4. Các loại vữa phụt và chế tạo vữa phụt

Thành phần vữa xi măng được biểu thị bằng tỷ lệ N/X, khi phụt phải sử dụng

thang biểu về các thành phần vữa theo yêu cầu của thiết kế.

Cân đong vật liệu để trộn vữa phụt được thực hiện với độ chính xác 3% đối
với nước và xi măng và 5% đối với các vật liệu pha trộn thêm.

Phải nhào trộn xi măng, nước, các vật liệu pha trộn thêm và các phụ gia cho
tới khi đạt được một dung dịch đồng nhất.

110



Việc kiểm tra thành phần vữa trộn phải được thực hiện bằng dụng cụ đo tỷ trọng.

Vữa chế tạo phải được trộn liên tục khi phụt vào đá.
Vữa xi măng phụt được sử dụng trong thời gian không quá 4 giờ kể từ khi trộn

hỗn hợp.
5.2.2. Thiết bị
Mọi máy móc và thiết bị cần thiết cho công tác khoan phụt chống thấm và gia
cố cần được chuẩn bị đủ số lượng và cơ số dự phịng, ln ở trong điều kiện làm

việc tốt và được bảo dưỡng, kiểm tra suốt trong q trình thi cơng, nhất là các
thiết bị ép nước, ống dẫn vữa áp lực, đồng hồ áp lực và đồng hồ đo lưu lượng.

Thiết bị khoan phụt bao gồm:

- Máy khoan tạo lỗ và các vật tư kèm theo của máy khoan.
- Thiết bị ép nước thí nghiệm, thường là nút đơn cơ học hoặc nút hơi/ thủy lực
có đường kính phù họp đường kính hố khoan.
- Đồng hồ đo lưu lượng và đồng hồ đo áp lực, các ống dẫn nước chịu áp.
- Các máy bơm phụt cao áp.
- Máy trộn vữa.
- Các thiết bị tự động: thiết bị xác định chính xác lượng vật liệu tiêu hao khi
phụt, thiết bị xác định áp lực phụt, nồng độ vữa phụt.
- Các loại van cao áp để điều chỉnh áp lực phụt.

- Đường ống dẫn vữa chịu được áp lực cao.

- Bộ xử lý số liệu phụt được kết nối với máy vi tính thơng qua phần mềm ghi

kết quả của công tác phụt vữa. Một máy chủ đồng thời có thế theo dõi nhiều đoạn
phụt (tới 08 đoạn phụt).
5 .2.2.I. Thiết bị khoan tạo lỗ và khoan kiểm tra

Để thi công liên tục, kịp thời và thoả mãn các yêu cầu theo đồ án thiết kế, thiết
bị khoan cần sử dụng các loại máy khoan có cơng suất lớn (như máy khoan XY1

cùng các loại máy khoan có tính năng tương đương như B53, KOKEN,
Longyear, TONE...) có thể khoan sâu tới 50m. Đường kính các hố khoan phụt
đoạn cuối cùng không nhỏ hơn 76mm, các hố khoan kiểm tra có đường kính hố
khoan khơng nhỏ hơn 91mm.
Đối với khoan lấy mẫu đá thí nghiệm đế kiếm tra kết quả phụt thí nghiệm cần

sử dụng các loại máy khoan khảo sát địa chất có cơng suất lớn, khoan theo
111


phương pháp khoan xoay lấy mẫu bơm rửa với đường kính cuối cùng của hổ

khoan khơng nhỏ hơn 9 Imm.
5 .2.2.2. Thiết bị ép nước thỉ nghiệm

Thiết bị ép nước thí nghiệm bao gồm 4v6 bộ nút đơn, cơ học hoặc nút hơi

thủy lực có đường kính phù họp với các đường kính hố khoan, các đồng hồ đo
lưu lượng và đồng hồ đo áp lực loại từ (0,1-410)MPa « (14-100)kG/cm2, máy bơm
công suất không nhỏ hơn 250 (Z/ph) dưới áp lực 5MPa (50kG/cm2), các ống dẫn

nước chịu áp lực cao, đủ dài thuận lợi cho công tác thi công.
5 .2.2.3. Thiết bị phụt


Bộ phụt bao gồm các thành phần chính như:

- Các máy bơm phụt piston cơng suất khơng nhỏ hơn 250Z/ph dưới áp lực

50kG/cm2.
- Máy trộn vữa có trang bị thùng trộn kép, sức chứa mỗi thùng không ít hơn
4001ÍÍ với các cánh quạt quay (3004-400) vịng/phút.

- Các thiết bị đo ghi tự động để xác định chính xác lưu lượng vật liệu phụt, áp
lực và nồng độ vữa phụt theo đúng yêu cầu trong suốt quá trình phụt.
- Các loại đồng hồ đo lưu lượng và đo áp lực, các loại van điều chỉnh, đường ống

dẫn vữa áp lực tương tự như đã nêu trong phần các thiết bị ép nước thí nghiệm.
5.2.3. Yêu cầu kỹ thuật khoan phụt vữa xi măng tuần hoàn áp lực cao
5.2.3.1. Ảp lực phụt vữa cho phép

Áp lực phụt phải căn cứ vào cơng trình và điều kiện địa chất cơng trình mà
tiến hành phân tích tính tốn, đồng thời tham khảo những cơng trình tương tự để
xác định. Có thể tiến hành phụt vữa thí nghiệm rồi sau đó sẽ điều chỉnh trong q

trình thi cơng.
Theo TCVN 8645 : 2011 - Cơng trình thủy lợi - u cầu kỹ thuật khoan phụt
xi măng vào nền đá [19]:
5.2.3.2. Lưu lượng vữa lớn nhất và nhỏ nhất cho phép

a) Lưu lượng vữa lớn nhất cho phép
Khi phụt vữa xi măng, lưu lượng lớn nhất cho phép phải được xác định theo
các đặc trưng biến dạng của các nham thạch được phụt xi măng, bảng 5.5 [19].
112



Bảng 5.5: Lưu lượng vữa lớn nhất cho phép
Mô đun biến dạng
của đá E
(iư3 MPa)

Vận tốc sóng
đàn hồi dọc Vp

(m/s)

Lưu lượng vữa max
cho phép Qmax
(l/phút)

>5

>3500

> 150

Đá biến dạng mạnh

2-5

2000 -V 3500

100-150


Nửa đá biến dạng ít

1-2

1500-2500

50-100

Nửa đá biến
dạng mạnh

<1

< 1500

25-50

Mức độ biến dạng

của nham thạch

Đá biến dạng ít
và trung bình

Giới hạn trên của các trị số Qmax được lấy với đá nứt nẻ ít, giới hạn dưới - nứt

nẻ nhiều.
Các trị số gần đúng của lưu lượng vữa phụt cho phép phải được chính xác hố

trong q trình thử nghiệm thi công, hoặc thi công trong các điều kiện thiên nhiên

cụ thể của các hạng mục xây dựng. Trong quá trình chính xác hố, nếu phát hiện
thấy có các đứt đoạn thủy lực hoặc thấy nước và vữa xuất hiện nhiều trên mặt lộ

thiên của nham thạch, phải giảm các trị số lớn nhất Qmax của lưu lượng vữa.
b) Lim lượng vữa nhỏ nhất cho phép

Khi xác định các điều kiện để kết thúc việc phụt vữa xi măng trong một đoạn,

lưu lượng vữa xi măng không được thấp hơn các trị số nêu trong bảng 5.6, được

xác định tuỳ theo đường kính trong của ống dẫn vữa [19]:
Bảng 5.6: Lưu lượng vữa nhỏ nhất cho phép
Lưu lượng vữa nhỏ nhất, l/phút
Đường kính trong
của ống dan vữa (mm)

Vữa xi măng

Vữa xi mãng trộn thêm
bentonite

19

1.0

0.5

25

1.7


1.0

32

2.8

1.6

38

4.0

2.3

50

7.0

4.0

113


5.2.4. Thi cơng khoan phụt vữa xi măng tuần hồn áp lực cao
Phương pháp phụt vữa xi măng tuần hoàn áp lực cao được tiến hành bằng cách

bơm vữa xi măng vào các lỗ khoan có đường kính khoảng từ 5(L-130mm bằng

máy bơm vữa cao áp. Áp lực bơm vữa bằng hoặc lớn hơn 3MPa, các đoạn phut

được phân đoạn từ trên xuống. Nút phụt được đặt tại miệng hố, vữa xi măng

được đưa thông qua đường ống dẫn vữa đến cách đáy đoạn phụt khoảng 0,5m để
đi vào các tầng đất đá. Lượng vữa hồi được đặt sau đoạn phụt đưa từ trong hố
khoan lên trên ống tam pon ở miệng hố.

Căn cứ vào hồ sơ thiết kế được duyệt và sau khi hồn thành cơng tác chuẩn bị,

cơng tác phụt được tiến hành theo các bước như sau:
- Tạo tầng phản áp.
- Định vị hố khoan.
- Phân đoạn khoan phụt.
- Khoan tạo lỗ.
- Công tác rửa hố, đặt nút và ép nước thí nghiệm.

- Cơng tác phụt vữa xi măng.
- Công tác khoan kiểm tra.
5.2.5. Tạo tầng phản áp
Đe tiến hành công tác khoan phụt cần phải tạo tầng phản áp nằm ở phía trên
các tầng đất đá cần xử lý bằng phương pháp khoan phụt. Tầng phản áp phải đảm

bảo về tính ổn định trong q trình phụt, khơng bị đầy nổi. Tầng phản áp có tác

dụng tránh sự phun vữa từ các đới đất đá bị nứt nẻ lên trên mặt cũng như gây ra
sự phá vỡ kết cấu, đẩy nổi đối với nền đất đá cần xử lý khoan phụt.

Thông thường tầng phản áp trong cơng tác phụt vữa xi măng tuần hồn áp lực cao
được đổ một lóp bê tơng (M20+M25) có chiều dày bằng đến lớn hơn 0,6m, chiều

rộng bao phủ thường rộng hơn các hàng phụt nằm ở biên khoảng (1,0^-1,5)m tuỳ vào

độ nứt nẻ cũng như mức độ lan toả vữa phụt (chiều dày vùng xử lý).

5.2.6. Định vị hố khoan
Trong công tác này cần dùng máy kinh vĩ để xác định vị trí cơng trình, có thể

dùng thước thép để xác định vị trí các lỗ khoan phụt.

114


5.2.7. Công tác phân đoạn phụt

Công tác phụt sẽ được tiến hành theo phương pháp phân đoạn tuần hoàn từ
trên xuống. Chiều dài đoạn phụt khi áp dụng phương pháp phụt vữa bịt miệng hố
(phụt vữa tuần hoàn áp lực cao) được hiểu là đoạn phụt có chiều dài tính từ ranh
giới giữa đáy tầng phản áp và đáy của đới đất đá của đoạn phụt. Do vậy chiều dài
của đoạn phụt tiếp theo sẽ là tổng chiều dài của các đoạn phụt trước đó cộng với
đơ sâu khoan bổ sung cho đoạn phụt tiếp theo. Ví dụ: chiều dài của đoạn phụt 2
sẽ là tổng chiều dài của đoạn phụt 1 và độ sâu khoan bổ sung cho đoạn phụt 2.

Chiều dài đoạn phụt đầu tiên được chọn thường là từ (2,0n-5,0)m tuỳ thuộc vào
mức độ nứt nẻ của đới đất đá cần xử lý. Các đoạn tiếp theo được khoan bổ sung
thêm có chiều dày bằng hoặc lớn hơn đoạn 1 hoặc đoạn phụt bổ sung trước đó
nhung không nên sâu quá 10,Om (thông thường 5,Om).

Công tác khoan phụt tại các đoạn phụt được thực hiện liên tục mà không cần
đợi vữa phụt của đoạn trên được đông kết.

5.2.8. Công tác khoan tạo lỗ
Tiến hành khoan tạo lỗ đến độ sâu của đáy đoạn cần tiến hành phụt, đường

kính hố khoan tuỳ thuộc vào các hạng mục xử lý cũng như theo yêu cầu kỹ thuật

đã được đề ra (đường kính hố thường từ 50mm-ỉ-130mm).
5.2.9. Cơng tác rửa hố, đặt nút và ép nước thí nghiệm

Trước khi phụt vữa cho các đoạn phụt vữa ở trong lỗ phụt nên xúc rửa lỗ
khoan, xúc rửa kẽ hở. Do công tác phụt được thực hiện bằng phương pháp phụt
vữa bịt miệng hố theo phương thức phụt tuần hoàn áp lực cao sử dụng bộ nút có
ống hồi vữa đặt sau đoạn phụt, nên không cần phải rửa hố khoan trước khi phụt.

Vì trong quá trình phụt, mùn khoan sẽ theo vữa hồi ra ngoài hố khoan.

Bộ nút phụt phải đảm bảo kín và có khả năng chịu lực, được lắp nối tiếp với ống
chống của hố khoan cao hớn mặt bằng thi cơng (thường 0,5m). Tiến hành ép nước
thí nghiệm nhanh với áp lực bằng 0,8Pmax thiết kế để xác định lưu lượng mất nước
sơ bộ. Khi tính tốn lưu lượng thấm mất nước trị số chiều dài đoạn phụt nên lấy
bằng độ dài đoạn phụt trong đá, không nên bao gồm đoạn đã phụt rồi trong đó.

5.2.10. Cơng tác phụt vữa xi măng
Sau khi ép nước thí nghiệm nhanh xong thì tiến hành phụt vữa xi măng. Kết

quả ép nước thí nghiệm nhanh cho ta quyết định sẽ phụt vữa xi măng hay là

115


không (tuỳ theo mức độ quan trọng, quy mô công trình sẽ có u cầu về lưu
lượng thấm mất nước đon vị của từng hạng mục cơng trình). Kết quả thí nghiệp
ép nước nhanh là cơ sở để chọn nồng độ vữa phụt ban đầu.
5.2.10.1. Ảp lực phụt


Theo tính tốn áp lực phụt thiết kế bằng trị số áp lực trên đồng hồ áp lực +1/2

(chiều dài đoạn phụt nằm trên mực nước ngầm + chiều dày tầng phản áp) + chiều
. cao đồng hồ đến miệng hố khoan và ± 10% sai số cho phép.

Áp lực phụt tối đa cần được xác định thích họp, đảm bảo kết quả phụt là tốt

nhất và không gây nên hiện tượng biến dạng nền.
Khi phụt, áp lực ban đầu thường lấy khoảng 0,7 áp lực thiết kế tối đa, sau đó
được nâng dần lên từng cấp (thường l,0kG/cm2) sau thời gian tối thiểu là 5 phút,

cho tới khi đạt tới áp lực thiết kế tối đa.
Khi phụt nếu có hiện tượng bất thường như lượng ăn vữa lớn hoặc có các hiện
tượng biến dạng khu vực xung quanh thì cần phải điều chỉnh lại cấp áp lực.

Trong quá trình phụt cần thiết phải quan sát các hiện tượng như độ biến dạng
của nền, tấm bê tông phản áp, hiện tượng trào vữa, rị rỉ vữa, liên thơng vữa. cần
căn cứ vào tình hình cụ thể để tìm cách nút chặt hố liên thông, lấp lỗ, giảm áp,
tăng nồng độ vữa, hạn chế lưu lượng, phụt giãn cách và đợi đông cứng.
5.2.10.2. Vữa phụt

Vữa phụt là dung dịch xi măng có thể chống được tính ăn mịn của nước dưới

đất đá. Phụ gia sẽ được sử dụng khi có yêu cầu.
Nước dùng để tạo vữa phụt phải trong, sạch và không lắng cặn. Xi măng phải

được sàng lọc đế loại bỏ phần xi măng bị cứng, vón cục. Dung dịch phụt phải
được trộn đều cho đến khi đạt được dạng huyền phù. Trước khi phụt cần đo lại tỷ
trọng dung dịch.

Khi phụt, dung dịch vữa xi măng được thay đổi từ loãng đến đặc. Nồng độ ban

đầu có thể được chọn dựa trên kết quả ép nước nhanh. Nồng độ dung dịch vữa xi
măng được sử dụng theo các tỷ lệ N/X là: 5/1; 3/1; 2/1; 1/1 và 0,5/1.

Việc tăng hay giảm nồng độ vữa phụt phụ thuộc vào lượng vữa tiêu hao như sau:
Khi duy trì áp lực phụt khơng đổi mà lượng ăn vữa liên tục giảm hoặc lượng vữa

không đối làm áp lực phụt liên tục tăng thì khơng được thay đổi nồng độ vữa.

116


ỊChi lượng ăn vữa ở một cấp áp lực phụt đạt trên 300 lít cho một đoạn phụt
hoặc thời gian phụt trên 30 phút mà áp lực phụt và lượng ăn vữa khơng đổi hoặc
thay đổi khơng rõ ràng thì cần tăng nồng độ vữa lên một cấp.

Trong quá trình phụt mà áp lực phụt hoặc lượng ăn vữa tăng đột ngột thì phải
nhanh chóng làm rõ ngun nhân và có biện pháp xử lý phù hợp.
Sau khi thay đổi nồng độ vữa, áp lực phụt đột nhiên tăng lên hoặc lượng vữa
tiêu hao đột nhiên giảm, phải lập tức trở về áp lực hoặc nồng độ trước khi thay

đổi và tiếp tục phụt.
Khi lượng vữa phụt của một cấp áp lực quá lớn >300Z hoặc thời gian phụt đã
đạt đến 30 phút mà áp lực phụt và lượng vữa khơng có thay đổi hoặc thay đối
khơng rõ ràng thì cần tăng độ đặc của vữa lên một cấp (có thể chọn biện pháp
phụt áp lực thấp, tăng vượt cấp nồng độ, dùng vữa đặc hon hoặc phụt gián đoạn).
Khi lượng ăn vữa lớn hon 30 z/ph có thể căn cứ vào tình hình cụ thế mà tăng
vượt cấp độ đặc của vữa.
Trong quá trình phụt dung dịch nếu xảy ra sự cố phải ngừng phụt lâu hon 30 phút


thì cần nhanh chóng khơi phục lại cơng tác phụt, nếu khơng thì phải rửa ngay hố
khoan và tiếp tục phụt, yêu cầu phụt lại bằng dung dịch loãng hon với áp lực tối đa

cho phép đến khi lưu lượng tiêu hao bình thường như trước khi xảy ra sự cố thì mới
được phép phụt tiếp nồng độ dung dịch ứng với khi ngừng phụt. Nếu lượng ăn vữa

giảm nhiều tới mức khơng đi vữa thì cần có biện pháp khắc phục hỗ trợ.

Trong quá trình phụt, cách khoảng 30 phút cần tiến hành xác định nồng độ vữa
và mỗi khi thay đổi nồng độ vữa, các kết quả kiểm tra cần được ghi trong kết quả

tổng hợp.
Mọi hiện tượng xảy trong q trình phụt vữa thí nghiệm và phụt vữa thi công
đều phải được ghi chép tỷ mỷ về diễn biến sự cố, về biện pháp và kết quả khắc
phục sự cố.
5.2.10.3. Điều kiện dừng phụt

Phụt vữa cho một đoạn phụt được coi là hoàn thành khi dưới áp thiết kế, lưu
lượng vữa giảm xuống kiện dừng phụt được dựa trên cơ sở Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công khoan phụt vữa
xi măng cho cơng trình thủy lợi, theo tiêu chuẩn DL/T5148-2001 của Trung

Quốc, dùng cho công tác phụt trong nền đá cứng. Đối các đới đất đá khác cần

được điều chỉnh cho phù họp với thực tế hiện trường [25].
117


Trong các trường hợp sự cố (sự cố thiết bị hoặc vữa phùi phụt lên miệng hố

khoan và xung quanh) phải dừng tạm thời, khắc phục sự cố xong tiếp tục phut

đến khi no vữa.
Sau khi kết thúc phụt cho một đoạn, áp lực đồng hồ cần giữ cho đến khi vữa

lắng đọng và khơng chảy ngược ra ngồi khi tháo đồng hồ áp lực.

5.2.11. Lấp hố

Đối các hố phụt, sau khi kết thúc đoạn phụt cuối cùng, trong hố khoan đã đươc
lấp đầy vữa phụt với nồng độ trước khi kết thúc đoạn phụt cuối.
Công tác lấp hố thường được lấp bằng vữa xi măng đặc, tỷ lệ X/N =1/1.

Neu nồng độ trước khi kết thúc là 1/1 hoặc đặc hơn thì hố khoan coi như đã
được lấp, nếu lỗng hơn thì cần phải đổ vữa có nồng độ X/N =1/1 qua ống thả từ

trên xuống đáy hố và được kéo dần lên theo mức độ lấp đầy vữa trong hố phụt,
hoặc bơm vữa vào hố khoan qua nút 1 chiều cho đến khi hố khoan đầy vữa lấp.

5.2.12. Công tác khoan kiểm tra
Công tác kiếm tra chất lượng phụt được thực hiện qua các hố khoan kiểm tra.

Đe kiếm tra chất lượng công tác khoan phụt sau khi đã được tạo, các hố khoan
kiểm tra được tiến hành tại từng khu vực phụt sau khi đã kết thúc cơng tác phụt
tại khu vực đó ít nhất 28 ngày.

Cơng tác kiểm tra được thực hiện bằng các phương pháp khoan ép nước thí

nghiệm hiện trường trong hố khoan, lấy mẫu đất đá để kiểm tra cường độ và đo
siêu âm nếu cần thiết.

Số lỗ khoan kiểm tra thường không ít hơn 5% số hố khoan để phụt vữa gia cố
nền và gia cố mặt tiếp giáp giữa nền và bê tơng. Các lỗ khoan kiểm tra cần bố trí
ở những vị trí như sau:
Nếu chỉ có một hàng phụt vữa thì lỗ khoan kiểm tra đặt giữa 2 lỗ khoan phụt

vữa, nếu có nhiều hàng phụt vữa thì lỗ khoan kiểm tra ở giữa các hàng phụt.
Vị trí các hố khoan kiểm tra thường chọn ở những vùng mà kết quả phụt vữa sai
lệch nhiều so với thiết kế, những vùng mà trong quá trình phụt vữa đã xảy ra sự cố,
những vùng trong nền có tình hình phức tạp, rạn nứt và thấm mất nước nhiều.

Trong một nhóm 20 lỗ khoan phụt vữa, ít nhất có một lỗ kiểm tra.
Mau đất đá xác định cường độ sau khi gia cố cần lấy sao cho đảm bảo tính

nguyên vẹn, đường kính khơng nên nhỏ hơn 130mm.
118


Công nghệ mới này đã được ứng dụng thành công tại màng chống thấm bản
chân đập chính và gia cơ nền đá đập chính cơng trình Cửa Đạt, Thanh Hóa. Chi

tiết xem phụ lục.
5.2.13. Trình tự khoan phụt các lỗ khoan và hàng khoan

Thứ tự khoan phụt các hàng và các hố trên hàng đối với mỗi tầng (đới) phụt

được thực hiện như sau: (Trường họp hai hàng).
Thứ tự hàng phụt: Hàng A ----- ► Hàng B.

Hình 5.4: Sơ đồ bố trí khoan phụt trường hợp 2 hàng khoan

Trên cùng một hàng phụt các hố theo 3 đợt khác nhau:

- Đợt I - phụt các hố theo bước cách nhau 3 hố (hố 1-5-9).
- Đợt II - phụt các hố ở chính giữa các hố đã phụt đợt I (hố 3-7).
- Đợt III - phụt các hố ở giữa các hố đã phụt đợt I và II (hố 2-4-6-8).

Phụt đợt I

Phụt đợt II
Phụt đợt III

Hình 5.5: Sơ đồ bổ trí các đợt phụt

5.2.14. Các yêu câu kỹ thuật
5.2.14.1. Rửa ho và đặt nút

- Với công nghệ phụt áp lực cao theo phương thức tuần hồn thì các đoạn phụt
khi khoan xong không cần phải rửa hố trước khi phụt. Trong q trình khoan

phụt thí nghiệm và thi cơng, cần tiến hành ép nước thí nghiệm cho từng phân
đoạn phụt, dự kiến với áp lực lấy bằng 0,8Pmax (áp lực phụt thiết kế lớn nhất) của
119


phân đoạn đó, nhưng khơng lớn hơn lOkG/cm2. Kết quả ép nước thí nghiệm của

từng phân đoạn là cơ sở để chọn nồng độ vữa thích hợp cho cơng tác phụt và là

cơ sở để đối chứng với kết quả kiểm tra chất lượng của màn chống thấm.
- Bộ nút phụt phải đảm bảo kín và có khả năng chịu lực, được lắp nối tiếp với

ống chèn hố khoan, cao hơn mặt bằng thi công khoảng (0,3-ỉ-0,5)m. Khi kết thúc
một đoạn phụt, bộ nút phụt được tháo khỏi ống chèn hố khoan đế khoan tiếp cho
đoạn phụt tiếp, sau khi khoan xong, kéo bộ khoan ra khỏi hố khoan và cho lắp bô
nút vào ống chèn để phụt cho đoạn vừa khoan xong. Ống dẫn vữa phải được hạ
sâu xuống đoạn phụt và cách đáy hố tối đa là 0,5m.
5.2.14.2. Ảp lực phụt

- Áp lực phụt lấy theo trị số ở đồng hồ làm chuẩn. Khi phụt, áp lực phụt cần

được nhanh chóng đạt tới áp lực ban đầu cho từng đoạn phụt, thông thường áp
lực phụt ban đầu thường lấy bằng 0,7 lần áp lực thiết kế tối đa, nếu lượng ăn vữa
lớn hoặc nền có khả năng bị đẩy trồi lên thì có thể nâng từ từ áp lực phụt lên từng
cấp, mỗi cấp là IkG/cm2 sau 5 phút.
- Áp lực thiết kế tối đa pmax (tham khảo bảng 5.7) trên cơ sở tiêu chuẩn kỹ

thuật thi công phụt vữa xi măng cho cơng trình thủy lợi và kinh nghiệm thi công
đập Cửa Đạt.

Bảng 5.7: Áp lực phụt thiết kế tham khảo kết quả khoan phụt thí nghiệm
tại đập chính Cửa Đạt - Thanh Hóa
Đá phong hố vừa và đá phong
hoá nhẹ
Đoạn phụt

120

Ảp lực ban đầu
(kG/cm2)

Đá phong hoá mạnh

Ảp lực thiết kế
Ảp lực thiết kế
Ảp lực ban đầu
tối đa Pmax
toi đa pmữx
(kG/cm2)
(kG/cni2)
(kG/cm2)

1

3,5

5

2,8

4

2

5

10

4

7

3

10

15

7

10

4

15

20

10

14

5

20

25

14

20

6

25

40

14

20

7

25

40

14

20

8

25

40

14

20

I

I
I

, Trường hợp phụt trong đá phong hố hồn tồn và đất pha tàn tích, tùy thuộc vào
điều kiện thực tế của quá trình phụt mà điều chỉnh cho phù họp. Trên cơ sở đó xác

đinh được áp lực phụt, nồng độ vữa thích họp cho đá phong hố hồn tồn, đảm bảo
ket quả phụt tốt nhất mà khơng gây ra hiện tượng phá hoại nền. Do các đoạn phụt
trong đá phong hố hồn tồn có chiều sâu thường <10m, nên áp lực phụt thiết kế tối
đa trong đới đá này có thể lấy theo áp lực lớn nhất mà khơng gây ra phá hoại nền.

- Q trình tăng áp lực phụt cần quan sát kỹ các biến dạng xung quanh. Neu có

hiên tượng trào vữa, rị rỉ vữa, liên thơng vữa cần căn cứ vào tình hình cụ thế mà
tim cách nút chặt hố liên thông, lấp lỗ, lấp rò ri trên bề mặt, giảm áp, tăng nồng
I
I

độ, hạn chế lưu lượng, phụt gián đoạn và đợi đông cứng.
5.2.14.3. Vữa phụt

- Đối với nền đập là đất pha tàn tích, phong hóa hồn tồn: dùng dung dịch
vữa sét xi măng. Với nền đập là đá phong hóa mạnh, phong hóa vừa và nhẹ: dùng
dung dịch vữa là xi măng.

- Trong q trình khoan phụt thí nghiệm có thể sử dụng phụ gia theo tỷ lệ

thích họp, việc sử dụng phụ gia chỉ được quyết định sau khi có kết quả khoan
I

I
I
I

I
I
I
I

I

phụt thí nghiệm.

- Nồng độ dung dịch vữa xi măng + phụ gia dùng trong các đới đá phong hố
được thay đổi từ lỗng đến đặc. Nồng độ dung dịch vữa xi măng được sử dụng
theo tỷ lệ N/X là: 5/1; 3/1; 2/1; 1/1; 0,8/1 và 0,5/1 với nồng độ ban đầu là 5/1. Tỷ
lệ phụ gia tuỳ theo từng loại mà sử dụng cho thích họp (theo tỷ lệ pha trộn với xi
măng của nhà sản xuất).

- Nồng độ dung dịch vữa sét xi măng sử dụng trong đá phong hố hồn tồn sử
dụng phụt một nồng độ đã chọn phù họp, bơm vữa với áp lực tăng dần tới áp lực
thiết kế và giữ ổn định đến khi kết thúc phụt cho từng đoạn. Tỷ lệ sét và xi măng
theo trọng lượng trong dung dịch hỗn họp là: Sét = 80%, xi măng = 20%. Tỷ trọng
ban đầu của dung dịch hỗn họp vữa phụt sét + xi măng + nước có thế lựa chọn:
Bảng 5.8: Lựa chọn tỷ trọng vữa phụt sét-xi măng-nước (S-XM-N)

Hệ số thấm K(cm/s)

10'4 < K < 5xl0‘4

5x10'4
10‘3< K < 5xl0'3

Tỷ lệ vữa (S-XM-N)

1.20

1.24

1.30

- Phụ gia trong vữa sét - xi măng: Nồng độ phụ gia trong vữa sét-xi măng được
lựa chọn sau khi có kết quả khoan phụt thí nghiệm. Trong q trình phụt thí nghiệm

có thể sử dụng phụ gia Silicat Natri, nồng độ vữa ban đầu có thể tham khảo chọn:
121


Bảng 5.9: Lựa chọn tỷ lệ vữa phụt sét-nước-xi măng-phụ gia
Thành phần trong lm3 vữa

Xỉ
măng

(kg)

44-6

Sét
(kg)

600-630

Vữa
sét
thô

Silicat
cục

Vữa
Sỉlicat

(kg)

(l)

100

3,3

10-15

Nước

Tỷ trọng

vữa
(T/m3)

760-770 1,37-1,41

Định mức
cấp (m3)

cho 1 mét
phụt

3,9

5.2.14.4. Điều kiện tăng hoặc giảm nồng độ dung dịch vữa

- Khi duy trì áp lực phụt khơng đổi mà lượng ăn vữa liên tục giảm hoặc lượng
vữa không đổi làm áp lực phụt liên tục tăng thì khơng được thay đổi nồng độ vữa.
- Khi lượng ăn vữa ở một cấp áp lực phụt đạt trên 300 lít cho một đoạn phụt
hoặc thời gian phụt đã đạt đến 30 phút mà áp lực phụt và lượng ăn vữa không có
thay đổi hoặc thay đổi khơng rõ ràng thì cần tăng nồng độ vữa lên một cấp.
- Khi lượng ăn vữa lớn hơn 30 (//ph) thì tùy thuộc vào điều kiện thực tế mà
tăng nồng độ vữa lên 2 cấp.

- Trong quá trình phụt mà áp lực phụt hoặc lượng ăn vữa tăng đột ngột thì phải
nhanh chóng làm rõ nguyên nhân và có biện pháp xử lý phù họp.
- Sau khi thay đổi nồng độ vữa, áp lực phụt đột nhiên tăng lên hoặc lượng
vữa tiêu hao đột nhiên giảm, phải lập tức trở về nồng độ trước khi thay đổi và

tiếp tục phụt.

- Trong quá trình phụt, cần theo dõi chặt chẽ nồng độ vữa qua đầu đo cảm biến
xác định nồng độ vữa được lắp đồng bộ trong hệ thống thiết bị tự động theo dõi
quá trình phụt. Vữa xi măng sau thời gian 3 giờ thì khơng nên sử dụng đế phụt.
- Trong q trình phụt dung dịch nếu xảy ra sự cố phải ngừng phụt lâu hơn 30
phút thì cần nhanh chóng khơi phục lại cơng tác phụt, nếu khơng được thì phải
rửa ngay hố khoan và tiếp tục phụt. Khi phụt lại nên dùng vữa xi măng với nồng
độ như trước khi gặp sự cố nếu lượng vữa tiêu hao gần như trước, nếu lượng vữa
tiêu hao tăng nhiều thì cần tăng nồng độ vữa, nếu lượng ăn vữa giảm nhiều tới
mức không đi vữa thì cần có biện pháp khác hỗ trợ.
- Khi lượng ăn vữa của đoạn phụt quá lớn có thể chọn biện pháp phụt áp lực
thấp, vữa đặc hơn hoặc phụt gián đoạn.
- Trong quá trình phụt vữa ống dẫn phải thường xuyên chuyển động và chuyến

động lên xuống. Lưu lượng vữa hồi quy nên lớn hơn 15(Z/ph) là thích họp, nhăm
phịng ngừa sự đơng cứng của vữa bên trong ống.
122