Phụ lục B (Tham khảo) Phụt bằng vữa xi măng sét ổn định

(Tham khảo)

B.1 Vữa ổn định được chế tạo bằng cách pha vật liệu sét vào vữa xi măng. Loại vữa này được sử dụng để chống thấm cho nền công trình thủy lợi có các dạng sau đây:

a) Khi trong nền đá chủ yếu có những khe nứt với độ mở rộng lớn hơn 5 mm và được đặc trưng bởi độ hút nước lớn hơn 0,5 L/(min.m²);

b) Khi cần lấp đầy các lỗ rỗng lớn riêng lẻ và các hang các-xtơ.

B.2 Trong các nham thạch chứa nước có dòng chảy với vận tốc lớn hơn 2 400 m/d đêm chỉ được sử dụng vữa xi măng – sét ổn định cùng các phụ gia đã được lựa chọn và kiểm tra qua thử nghiệm để đảm bảo cho vữa ninh kết nhanh chóng trong nước chảy.

B.3 Các vật liệu dùng để chế tạo vữa xi măng - sét ổn định khi phụt xi măng vào các khe nứt lớn gồm :

a) Xi măng thỏa mãn các yêu cầu quy định tại 12.1 làm chất kết dính;

b) Các vật liệu sét để tạo tính ổn định cho vữa xếp theo thứ tự giảm giới hạn chảy, giảm hiệu quả ổn định và tăng lượng vật liệu cần thiết để tạo thành vữa ổn định là: bentonit hoạt tính, sét bentonit (loại khai ở mỏ hoặc đã nghiền thành bột), đất sét, á sét nặng, á sét nhẹ.

c) Khi có khả năng sử dụng một số loại vật liệu sét để xử lý nền thì ưu tiên sử dụng các vật liệu sau:

- Á sét bột nhẹ có giới hạn chảy từ 25 % đến 35 % làm vật liệu chính kết hợp với một phần sét kao-li-nit dễ tan rã trong nước;

- Bentonit hoạt tính được sử dụng như thành phần bổ sung để làm tăng thêm tính ổn định.

B.4 Hàm lượng các hạt lớn hơn 1 mm có trong tất cả các loại vật liệu sét được sử dụng đều không được vượt quá 1 %. Các vật liệu sét khai thác ở mỏ có lẫn các hạt lớn dăm, sạn phải được sàng để loại bỏ các hạt lớn này.

B.5 Vữa xi măng sét ổn định phải có những đặc tính sau:

- Độ tách nước sau 2 giờ không quá 2 %;

- Độ lưu động đo bằng độ sụt của côn tiêu chuẩn từ 10 cm đến 18 cm;

- Cường độ chịu nén của vữa xi măng – sét đã hóa cứng sau 7 d từ 0,10 MPa đến 0,55 Mpa và sau 28 d từ 0,20 MPa đến 1,00 MPa.

B.6 Nếu xảy ra trường hợp các đặc tính của vật liệu sét không cho phép đồng thời đảm bảo tất cả các yêu cầu quy định tại B.5 thì phải sử dụng các phụ gia hóa học làm giảm độ tách nước hoặc làm tăng độ lưu động của vữa.

B.7 Tùy thuộc vào giới hạn chảy của vật liệu sét, hàm lượng của các thành phần trong vữa xi măng – sét ổn định nên lấy gần đúng theo bảng B.1. Khi sử dụng bentonit, việc quyết định thành phần vữa phải dựa trên cơ sở các kết quả thí nghiệm trong phòng.

B.8 Thành phần và các đặc tính của vữa ổn định phải được xác định chính xác hóa theo các kết quả thử nghiệm vữa được chế tạo trong các điều kiện thi công.

B.9 Để tạo vữa xi măng - sét ổn định, có thể chế tạo riêng biệt vữa sét - nước và vữa xi măng - nước rồi trộn lẫn chúng với nhau hoặc bằng cách đổ xi măng vào vữa sét rồi trộn đều. Trong trường hợp sử dụng á sét nhẹ làm vật liệu sét, cho phép trộn trực tiếp á sét có độ ẩm tự nhiên vào vữa xi măng.

B.10 Các vật liệu sét mịn – phân tán như bentonit, sét, á sét nặng khi sử dụng làm vữa sét phải được nghiền nhỏ sơ bộ và làm phân tán bằng phương pháp cơ học như trộn, rung hoặc bằng phương pháp hóa học như thêm các chất có tác dụng làm phân tán. Phải đảm bảo vữa sau khi chế tạo xuất hiện các đặc tính riêng của trạng thái mịn – phân tán của vật liệu và loại trừ được các cục sét có thể làm tắc ống dẫn vữa và hố khoan.

Bảng B 1 – Hàm lượng các thành phần trong vữa xi măng – sét ổn định

B.12 Khi phụt xi măng bằng vữa ổn định phải thực hiện theo các quy định của tiêu chuẩn này đối với việc phụt xi măng bằng vữa xi măng không ổn định nếu không mâu thuẫn với các yêu cầu sau:

a) Lưu lượng lớn nhất cho phép của vữa ổn định phải lấy bằng lưu lượng cho phép của vữa không ổn định, xác định theo phụ lục G;

b) Áp lực độ chối của vữa ổn định phải nhỏ hơn 2 lần so với áp lực độ chối đối với vữa không ổn định đã được quy định đối với loại đá đã cho;

c) Việc phụt xi măng bằng vữa ổn định phải được tiến hành với thành phần vữa không đổi và không phụ thuộc vào lưu lượng vữa;

d) Việc phụt vữa ổn định phải được tiếp tục cho tới khi đạt được các yêu cầu sau:

- Khi phụt được vào nền đá một lượng vữa định mức do thiết kế quy định. Tùy thuộc vào độ rỗng của đá mà lượng vữa này thường từ 0,5 m³ đến 2,0 m³ vữa cho 1 m chiều dài hố khoan;

- Khi đạt được độ chối trước khi phụt được lượng vữa theo định mức. Nếu phụt vữa ổn định để làm đầy tối đa các hang hốc các-xtơ lớn thì lượng vữa phun vào không được đặt thành định mức và việc phụt phải tiến hành cho tới độ chối, không phụ thuộc vào độ hút vữa;

e) Phụt vữa không ổn định phải được thực hiện sau 2 d đến 5 d kể từ khi phụt xong vữa ổn định và có thể tiến hành qua các hố khoan đã được phụt vữa ổn định hoặc qua các hố khoan bổ sung.
Phụ lục C

(Tham khảo)

C.1 Phụt xi măng thử nghiệm nhằm mục đích tối ưu hóa công nghệ thi công để đạt được các kết quả mong muốn của việc phụt xi măng đã được thiết kế. Các kết quả phụt xi măng thử nghiệm phải được cơ quan tư vấn thiết kế xem xét, làm cơ sở để điều chỉnh thiết kế ban đầu cho hợp lý hơn.

C.2 Phải phụt xi măng thử nghiệm trước khi thi công khoan phụt đại trà. Nếu các điều kiện địa chất công trình phức tạp và đa dạng thì phụt xi măng thử nghiệm được thực hiện vào thời gian bắt đầu thi công phụt xi măng ở mỗi khu vực mới của hạng mục công trình.

C.3 Phải tách riêng một phần của màn chống thấm hoặc của mặt bằng phải phụt xi măng gia cố để tiến hành phụt xi măng thử nghiệm, bao gồm:

- Đối với màn chống thấm: không ít hơn 3 hố khoan của đợt 1 và tất cả các hố khoan thuộc các hàng của màn chống thấm, rơi vào giữa các hố khoan đợt 1 đã được chọn nói trên;

- Đối với phụt xi măng gia cố: Không ít hơn hai lần diện tích cơ bản bị bao bởi các hố khoan đợt 1 và tất cả các hố khoan rơi vào phạm vi các diện tích đó.

C.4 Phụt xi măng ở các phần thử nghiệm phải được thực hiện theo công nghệ thi công mà thiết kế quy định. Nếu không có sự phù hợp giữa các điều kiện địa chất thực tế và các giả thiết của thiết kế thì phải đưa các hiệu chỉnh cần thiết vào công nghệ phụt xi măng.

C.5 Khi thi công ở phần thử nghiệm, tùy thuộc vào tính chất của các điều kiện địa chất công trình mà bổ sung thêm một số công việc khác được quy định tại điều 9.8.

C.6 Khi kết thúc thi công ở phần thử nghiệm của màn chống thấm, phải khoan các hố khoan kiểm tra để tiến hành ép nước và phụt xi măng vào từng đoạn. Ở vùng thử nghiệm phụt xi măng gia cố nền sau khi đã hoàn thành các công việc chủ yếu, phải tiến hành thêm các công việc sau:

- Khoan các hố khoan kiểm tra và thí nghiệm ép nước xác định mức độ làm đầy các lỗ rỗng;

- Thí nghiệm kiểm tra nền đá bằng phương pháp chấn động âm thanh để xác định các đặc tính biến dạng của chúng, nếu phương pháp kiểm tra này được dự kiến trong thiết kế.

C.7 Khi phân tích các kết quả phụt xi măng thử nghiệm phải làm rõ các vấn đề sau:

a) Đặc trưng thực tế của các đá ở nền công trình và sự phù hợp của nó so với các giả thiết thiết kế, các đặc tính địa chất công trình của các đá mà thiết kế chưa xét tới;

b) Phương pháp khoan và thiết bị phụt xi măng tối ưu, tính chất độ uốn cong của các hố khoan;

c) Lưu lượng và áp lực cho phép của vữa, tính chất biến dạng của nền đá khi phụt xi măng;

d) Chiều sâu đặt nút tối ưu;

e) Các điều kiện thi công tối ưu về mặt gia tải trên các hố khoan;

g) Chế độ phụt vữa xi măng tối ưu, các biện pháp để chống lại sự phá hoại tiến trình phụt xi măng;

h) Độ thấm nước và các tính chất cơ – lý của nền đá đã được phụt xi măng, bước tối ưu của các lỗ khoan, yếu tố cần thiết để đạt được hiệu quả phụt xi măng đã định;

i) Khối lượng và các đặc tính có khả năng là cần thiết phải có của các vật liệu và vữa phụt để đạt được hiệu quả phụt xi măng đã định.

(Quy định)

D.1 Quy định chung

D.1.1 Căn cứ vào các số liệu thí nghiệm ép nước trong các đoạn của các hố khoan phụt xi măng phải xác định được chỉ số độ thấm nước của đá hay lượng mất nước đơn vị.

D.1.2 Phải xác định lượng mất nước đơn vị theo một trị số lưu lượng nước ứng với trị số lưu lượng đã đạt được, hoặc ứng với trị số lưu lượng lớn nhất đã đạt được đối với các đá đã cho.

D.3 Lượng mất nước đơn vị là lượng nước được ép vào trong đá nền trên 1 m chiều dài hố khoan dưới áp lực cột nước bằng 1 m trong thời gian 1 min, ký hiệu là q, đơn vị là L/(min.m²).

D.4 Lượng mất nước đơn vị được tính theo công thức (D.1):

trong đó:

Q là lưu lượng nước bị mất trong đoạn lỗ khoan, L/min;

l là chiều dài đoạn thí nghiệm, m; H là cột nước trong đoạn, m.

D.2 Phương pháp xác định

D.2.1 Lưu lượng tính toán Q, L/min, lấy bằng trị số trung bình của các kết quả đo lưu lượng, loại trừ số đo thứ nhất.

D.2.2 Tuỳ từng trường hợp cụ thể, cột nước H và áp lực nước P được xác định theo một trong các công thức sau:

a) Đối với các trường hợp tính toán a₁ và a₂ trên hình D.1:

b) Đối với các trường hợp tính toán a₃, b₁, b₂ và b₃ trên hình D.1:

trong đó:

P_m là áp lực theo áp kế đặt ngay ở miệng hố khoan, MPa ;

Z là hiệu số giữa cao trình tuyệt đối của miệng hố khoan và mực nước ngầm hoặc đáy hố khoan, m.

D.2.3 Nếu áp lực P_M theo áp kế ở miệng lỗ khoan nhỏ hơn hoặc bằng 0,1 MPa thì số đo của đại lượng Z phải được tính từ chỗ cổ thắt của áp kế (không tính từ miệng hố khoan).

D.2.4 Chiều dài l của đoạn thí nghiệm lấy bằng chiều dài đoạn của hố khoan mà qua đó nước khi thí nghiệm đi vào các đá ở xung quanh. Chiều dài đoạn thí nghiệm phải được đo với độ chính xác đến một phần mười mét.

a) Hố khoan hướng xuống

a₁ là nền đá khô;

a₂ là nền đá ngập nước, mực nước ngầm thấp hơn miệng hố khoan;

a₃ là nền đá ngập nước, mực nước ngầm cao hơn miệng hố khoan;

b₁ là nền đá khô;

b₂ là nền đá khô, mực nước ngầm cao hơn miệng hố khoan;

b₃ là nền đá ngập nước, mực nước ngầm cao hơn đoạn thí nghiệm và miệng hố khoan; MNN làmực nước ngầm;

M là miệng hố khoan với áp kế;

Z là hiệu số tuyệt đối giữa cao trình miệng hố khoan và MNN hoặc đáy hố khoan, m.

Hình D.1 – Sơ đồ tính toán áp lực tác động trong đoạn lỗ khoan khi thí nghiệm ép nước

D.2.5 Giới hạn bên trên của đoạn thí nghiệm lấy như sau:

- Giới hạn dưới các đoạn đã phụt xi măng nằm bên trên khi phụt từng đoạn từ trên xuống;

- Mặt dưới của nút hoặc đầu mút dưới của ống chèn, nếu các nham nằm bên trên không phải phụt xi măng.

D.2.6 Giới hạn bên dưới của đoạn thí nghiệm lấy như sau:

- Khi phụt xi măng từng đoạn từ trên xuống: là đáy hố khoan;

- Khi phụt xi măng từng đoạn từ dưới lên: là giới hạn trên của đoạn phụt xi măng nằm bên dưới.

D.2.7 Lượng mất nước đơn vị, q, L/(min.m²), có thể tính nhanh theo toán đồ trong hình D.2.

trong đó:

Q là lưu lượng nước trong đoạn, L/min ;

l là chiều dài đoạn, m ;

H là cột nước trong đoạn, m ;

p là áp lực nước trong đoạn, Mpa.

VÍ DỤ: Giả sử các trị số tthí nghiệm đo được là Q = 100 lit/phút, l = 4 m, H = 100 m. Theo các trị số Q và H tìm được điểm A ở đường thẳng đứng I – I. Nối điểm A đến điểm l = 4 m sẽ tìm được trị số mất nước đơn vị q = 0,25 L/(min.m²).

CHÚ THÍCH:

Theo hệ đo lường Anh, lượng mất nước đơn vị ký hiệu là  , đơn vị là Lu (luy giông):  = . Trong đó :

Q là lưu lượng nước bị mất trong đoạn lỗ khoan, L/min;

l là chiều dài đoạn thí nghiệm, m;

p là áp lực nước trong đoạn, MPa.

Hình D.2 – Toán đồ để xác định lượng mất nước đơn vị q
Phụ lục E

(Tham khảo)

E.1 Thí nghiệm ép nước nhiều cấp để xác định các điều kiện có thể gây ra đứt đoạn thủy lực của nền đá khi phụt nước hoặc phụt vữa.

E.2 Khi bắt đầu thi công phụt xi măng ở hạng mục, hoặc ở một bộ phận của hạng mục, hoặc khi tiến hành phụt xi măng thử nghiệm phải ấn định thí nghiệm ép nước nhiều cấp một cách có lựa chọn trong số các hố khoan đợt 1. Trước khi tiến hành thí nghiệm phải đặt các mốc cao độ để quan trắc các biến dạng của bề mặt đá nền.

E.3 Khi thí nghiệm ép nước thành nhiều cấp áp lực, phải ép nước vào hố khoan từ 5 cấp đến 8 cấp với áp lực tăng dần.

E.4 Ở mỗi cấp áp lực nước sau khi lưu lượng đã ổn định phải duy trì cấp áp lực này trong thời gian không ít hơn 10 min và phải đo lưu lượng từ 2 lần đến 3 lần. Nếu trong các lần đo này, hiệu số các trị số lưu lượng không vượt quá 20 % thì tăng áp lực lên một cấp mới.

E.5 Nếu trong quá trình tăng áp lực theo từng cấp mà lưu lượng cứ tăng lên đều thì nâng áp lực lên tới trị số lớn nhất cho phép. Với kết quả thí nghiệm theo chiều hướng như vậy cho phép kết luận là không có đứt đoạn thủy lực ở áp lực mà lưu lượng tối đa đạt được.

E.6 Trường hợp khi tăng áp lực lên cấp tiếp theo mà xảy ra hiện tượng đứt đoạn thủy lực, được đặc trưng bởi sự tăng lưu lượng đột ngột thì phải ngừng thí nghiệm. Trị số áp lực đo được trước khi tăng lưu lượng đột ngột sẽ đặc trưng cho trị số áp lực cho phép đối với đoạn đang thí nghiệm.
Phụ lục G

(Quy định)

G.1 Lưu lượng vữa lớn nhất cho phép

G.1.1 Khi phụt vữa xi măng, lưu lượng lớn nhất cho phép phụ thuộc vào các đặc trưng biến dạng của các đá được phụt xi măng, quy định trong bảng G.1

Bảng G.1 – Lưu lượng vữa lớn nhất cho phép theo các đặc trưng biến dạng của đá

G.2 Áp lực vữa lớn nhất cho phép

G.2.1 Áp lực phụt xi măng lớn nhất cho phép P_cp, Mpa, không gây ra đứt đoạn thủy lực đối với các đá ứng với lưu lượng vữa cho phép được xác định gần đúng theo công thức (G.1):

P_cp = P₀ + P. Z (G.1)

Trong đó:

P₀ là áp lực cho phép đối với đoạn trên mặt của lỗ khoan, MPa;

P là mức độ tăng áp lực cho phép đơn vị (mức độ tăng áp lực cho phép đối với khoảng cách 1 m kể từ đoạn đang phụt tới bề mặt lộ thiên của nham thạch), MPa/m;

Z là chiều sâu kể từ nóc của đoạn đang phụt xi măng tới bề mặt lộ thiên, m.

Các trị số P₀, P phụ thuộc vào mức độ biến dạng và nứt nẻ của đá, quy định ở bảng G.2.

Bảng G.2 – Giá trị P₀, P theo mức độ biến dạng của đá

G.2.3 Các trị số gần đúng của áp lực cho phép P_cp phải được chính xác hóa theo kết quả phụt xi măng thử nghiệm hoặc thi công trong các điều kiện ở thực địa.

G.3 Lưu 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 quy định trong bảng G.3 .

Bảng G.3 – Lưu lượng vữa nhỏ nhất cho phép xác định theo đường kính trong của ống dẫn vữa

Đường kính trong của ống dẫn vữa mm	Lưu lượng vữa nhỏ nhất L/min
	Vữa xi măng	Vữa xi măng trộn thêm bentonit
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

Phụ lục H

(Quy định)

H.1 Thành phần vữa xi măng được biểu thị bằng tỷ lệ nước : xi măng (N/X) tính theo số lít nước trong vữa ứng với 1 kg xi măng. Thành phần 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 quy định trong bảng H.1. Căn cứ vào kết quả phụt thử nghiệm sẽ chính xác hoá lại tỷ lệ N/X.

Bảng H.1 – Quan hệ giữa tỷ lệ N/X với lượng mất nước đơn vị q

q, L/(min.m²)	Dưới 0,1	Từ 0,1 đến 0,5	Từ 0,5 đến 1,0	Từ 1,0 đến 2,0	Từ 2,0 đến 4,0	Trên 4,0
N/X	10/1	Từ 8/1 đến 5/1	Từ 5/1 đến 3/1	Từ 3/1 đến 2/1	1/1	Dưới 0,8/1

H.2 Khi phụt xi măng phải sử dụng một trong các thang biểu thành phần vữa sau:

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

b) Thang thay đổi hàm lượng xi măng đều với tỷ lệ N/X bằng 8,00; 4,00; 2,00; 1,33; 1,00; 0,80; 0,67 và 0,57.

H.3 Khi phụt xi măng vào các đá có độ thấm nước lớn bằng các vữa xi măng có tỷ lệ N/X thấp hơn 0,60 phải được thực hiện với các vữa có thêm các vật liệu trơ.

H.4 Lượng các chất cấu thành vữa xi măng theo tỷ lệ N/X quy định trong bảng H.2 áp dụng đối với xi măng pooc-lăng có khối lượng riêng từ 3,05 t/m³ đến 3,15 t/m³.

Bảng H.2 – Hàm lượng nước và vữa ứng với các tỷ lệ N/X của vữa

a) Với khối lượng riêng của vữa, v , t/m³:

b) Với khối lượng xi măng trong 1 L vữa, G, kg :

c) Đối với thể tích vữa ứng với 1 L nước, Vv, lit:

H.6 Nếu chế tạo vữa thi công từ vữa đặc có tỷ lệ N/X = 0,57 hoặc 0,80 thì lượng nước tính bằng lit phải thêm vào 1 L vữa xi măng đặc lấy theo quy định ở bảng H.3.

Bảng H.3 – Lượng nước cần thêm vào 1 lít vữa xi măng đặc

Thành phần vữa	Lượng nước phải thêm vào 1 lít vữa đặc Lit
N/X của vữa thi công	0,67	0,80	1,00	1,33	2,00	4,00	8,00
Vữa đặc có N/X = 0,57	0,11	0,26	0,48	0,85	1,60	3,84	8,32
Vữa đặc có N/X = 0,80	-	-	0,16	0,48	1,08	2,76	6,44