CÔNG NGHỆ BƠM VỮA SAU XỬ LÝ ĐÁY CỌC KHOAN NHỒI
Treatment of Drilled Shaft BASE by Post-Grouting Technique

ThS. Đỗ Hữu Trí
TS. Bùi Đức Chính
KS. Nguyễn Thái Khanh
KS. Nguyễn Đức Toản

Tóm tắt: Hiện nay móng cọc khoan nhồi được sử dụng như một giải pháp tất yếu cho các
công trình cầu khẩu độ lớn ở nước ta. Để nâng cao sức chịu tải cọc, ngoài việc tăng độ sâu
chôn cọc và đường kính cọc thì một hướng nghiên cứu đang được quan tâm là thực hiện xử
lý đáy cọ
c sau khi đổ bê tông. Trong [1], các tác giả đã giới thiệu Công nghệ mở rộng làm
sạch và bơm vữa để xử lý đáy cọc khoan nhồi. Trong bài này trình bày công nghệ bơm vữa
sau để xử lý đáy. Công nghệ mà Viện Khoa học và Công nghệ GTVT nghiên cứu là thực hiện
bơm vữa áp lực xuống đáy cọc sau khi đổ bê tông nhằm làm chặt đất tại chỗ cũng như bất
cứ thứ vụn nào còn sót lại trong quá trình khoan. Nguyên lý c
ủa công nghệ là gia tải trước
cho nền đất bên dưới đáy cọc để huy động sức chịu tải đáy cọc trong phạm vi giới hạn lún
cho phép. Những kết quả nghiên cứu cho thấy rằng đây là một công nghệ chủ động xử lý đáy
cọc rất hiệu quả và phù hợp với trình độ công nghệ trong nước.
Abstract: Drilled shafts foundations are used as an indispensable solution for long span
bridges in Vietnam. In order to increase the bearing capacity, aside from the increasing of the
pile length and diameter, an interested way now is treatment of pile bases after concrete
placement. In [1], the authors presented the Bottom Cleaning and Grouting of Pile technique.
This paper introduces the Post-Grouting techniques. The technique developed by ITST
involves the injection of high pressure grout beneath the shaft tip which both densifies the in-
situ soil and compresses any debris left by the drilling process. The principle of the
techniques is preloading the soil below the tip to realize end bearing capacities within the
service displacement limits. The study results show that this is an effective pile bases
treatment technique and appropriate with the domestic technologies.

Cho đến nay, đây là công nghệ chủ động xử lý đáy cọc và nâng cao sức chịu tải của cọc
khoan nhồi rất có hiệu qu
ả.
Ở Việt Nam, công nghệ này đã được áp dụng ở cầu Mỹ Thuận năm 1998. Tuy nhiên, việc
thực hiện công nghệ do các Tư vấn nước ngoài đảm nhiệm và ở thời điểm đó chúng ta hầu
như không tiếp cận được công nghệ này. Do đó vấn đề đặt ra của nhóm nghiên cứu ở đây là
: nắm vững quy trình công nghệ, chế tạo các thiết bị phục vụ công ngh
ệ phù hợp với điều
kiện trong nước để có thể chuyển giao cho các đơn vị thi công.

2. NHỮNG NỘI DUNG CHÍNH CỦA CÔNG NGHỆ POST-GROUTING
2.1. Nghiên cứu lựa chọn các bước công nghệ xử lý
Công nghệ này bao gồm những bước chính :
2.1.1. Thi công cọc khoan nhồi
·Thi công lỗ cọc khoan nhồi theo các phương pháp truyền thống;
·Trong quá trình lắp đặt lồng cốt thép chú ý cần lắp đặt hệ thống đường ống dẫn vữa và c
ơ
cấu phụt vữa đáy cọc;
·Đổ bê tông cọc khoan nhồi.
2.1.2. Bơm vữa đáy cọc
Bơm vữa áp lực cao xuống đáy cọc sau khi bê tông cọc đã phát triển cường độ đủ để chịu
được áp lực bơm vữa. Quá trình bơm vữa sau (post-grouting) bao gồm hai công đoạn chính:
·Sau khi bê tông cọc đã được bảo dưỡng, tiến hành lắp các thiết bị vào đầu các ống bơm
vữ
a áp lực cao.
·Bơm vữa áp lực cao xuống bên dưới đáy cọc nhằm làm chặt đất nền xung quanh và nén
chặt mọi vụn đất để lại bởi quá trình khoan cọc. Quá trình bơm vữa sẽ được dừng lại khi đạt
các chỉ tiêu sau đây:
áp suất: Đạt đến áp lực thiết kế khi bơm thể tích vữa tối thiểu theo tính toán xuống đáy cọc.
Giá trị áp lực thiết kế đượ

thoát mà vữa có thể chảy qua trong giai đoạn bơm đầu tiên sẽ được lấp lại bởi vữa đã ninh
kết khi giai đoạn bơm tiếp theo được tiến hành. Thủ tụ
c này được lặp lại nhiều lần đến khi
nền đất bên dưới mũi cọc cuối cùng có thể chịu được áp lực vữa, và như thế là đạt được yêu
cầu huy động sức chịu tải của đất.
2.3. Thiết bị phục vụ công tác bơm vữa
Các thiết bị phụ vụ công tác bơm vữa có thể chia thành 3 nhóm : các thiết bị trộn, bơm vữa;
các cơ c
ấu phun vữa lắp đặt sẵn trong cọc và các thiết bị kiểm tra.
2.3.1. Các thiết bị trộn bơm vữa
-Máy bơm vữa có áp lực từ 70 đến140 kg/cm2;
-Máy nén khí ;
-Máy bơm nước;
-Máy trộn vữa dung tích tối thiểu 175 lít, có tốc độ quay thích hợp.
2.3.2. Các thiết bị kiểm tra
-Đồng hồ đo áp lực và thể tích vữa;
-Thiết bị đo để theo dõi độ trồi đỉnh cọc.
2.3.3. Cơ c
ấu phun vữa lắp đặt sẵn trong cọc
Cơ cấu phun vữa bao gồm các ống dẫn vữa thẳng đứng và cơ cấu phụt vữa đáy cọc.
-ống dẫn vữa thẳng đứng để dẫn vữa từ thiết bị bơm xuống cơ cấu phụt vữa ở đáy cọc. ống
này thường được làm bằng vữa polyêtylen mật độ cao HDPE đường kính ngoài 20 mm hoặ
c
ống polyvinylclorua PVC đường kính 25 mm (tối đa 50 mm), đủ dài gấp 3 lần chiều dài lồng
cốt thép và dư thêm 5 m cho mỗi cọc khoan nhồi;
-Cơ cấu phụt vữa đáy cọc gồm có hai loại là cơ cấu dạng ống lồng (sleeve-port) và cơ cấu
dạng kích dẹt (flat-jack).
-Cơ cấu dạng ống lồng có một vài biến thể, nhưng chủ yếu là một hệ thống ống thép đơn
giả
n đặt ngang qua đáy cọc được khoan các lỗ dọc theo chiều dài của nó tại mặt đáy và nối

Bước 4:Chia sức chịu tải cực hạn thành cọc cho di
ện tích mặt cắt ngang cọc để xác định áp
lực lớn nhất có thể chịu được bằng việc phun vữa.
(1)

Bước 5:Tính chỉ số áp lực vữa phun như là tỷ số áp lực phun vữa lớn nhất và sức chịu tải
đơn vị đáy cọc đơn vị khi không bơm vữa.
(2)

Bước 6:Xác định bội số sức chịu tải đáy cọc theo chỉ số áp lực vữa phun bằng công thức
dưới đây với các giá trị thích hợp (m và
lấy tuỳ theo điều kiện đất đáy cọc, độ lún thiết kế
và độ lún cho phép (các thông số này phải được xác định qua thực nghiệm). Độ lún thiết kế
lấy ở Bước 1, độ lún cho phép trong Bước3.
(3)

Bước 7:Xác định sức chịu tải đáy cọc đơn vị khi có bơm vữa bằng tích của Bội số chịu tải
đáy cọc và sức chịu tải đ
áy cọc đơn vị khi không bơm vữa.

(4)

Bước 8:Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi bơm vữa sau với sức chịu tải đơn vị đáy
cọc được tính ở Bước 7.
2.5. Phạm vi áp dụng công nghệ
Kỹ thuật này áp dụng có hiệu quả nhất cho đất cát rời đến chặt vừa. Ngoài ra nó còn áp dụng
khá hiệu quả cho nhiều loại đất khác như sét, cát, phù sa và đ
á vôi (clay, sand, silt,
limestone).
Đối với các cọc khoan nhồi ngàm vào tầng đá (rock-socketed shafts) nhất là đá vôi nứt nẻ,

(Inserting stand pipe) 4. Bơm bentonite vào hố khoan (Feeding bentonite) 5. Khoan đến độ
sâu thiết kế (Drilling till the specified depth) 6. Đưa gầu khoan đặc biệt dạng quả chuông vào
hố (Inserting belling bucket) 7. Khoét rộng đáy hố khoan (Reaming bore hole bottom) 8. Đo lại
độ sâu lỗ khoan (Measuring depth) 9. Đặt lồng thép gia cường vào hố khoan (Setting up iron-
reinforcement cage) 10. Inserting tremie tube 11. Thổi sạch bùn trong hố khoan (Cleaning
slime by an air-lift) 12. 13 Đổ bê-tông (Concreting) 14. Hoàn tất (Completing cast-in-place
concrete pile with belling bottom).
HÌNH 2: HÌNH THỰC TẾ ĐẦU KHOAN.