Reka bentuk dan pelaksanaan jet grouting serta pengesahan hasil

Panduan ini membantu penetapan skop dan semakan teknikal. Geometri, sifat, urutan kerja dan kriteria penerimaan jet grouting memerlukan reka bentuk khusus projek, percubaan yang mewakili keadaan sebenar serta penyeliaan geoteknik yang kompeten. Contoh yang diterbitkan tidak boleh dianggap sebagai jaminan hasil kerja sebenar.

1 Cara jet grouting berfungsi

Rangkaian rod gerudi dimasukkan sehingga kedalaman rawatan. Jet bendalir bertenaga tinggi kemudian dipancarkan melalui muncung sambil kepala jet (monitor) diputar dan ditarik naik secara terkawal. Jet memecahkan tanah di sekeliling dan mencampurkannya dengan grout berasaskan simen, lalu membentuk jisim tanah–grout terawat yang lazimnya dipanggil soilcrete.

Jet grouting berbeza daripada suntikan resapan (permeation grouting), yang memasukkan grout ke dalam ruang liang tanpa banyak mengganggu struktur tanah; suntikan pemadatan (compaction grouting), yang menyesarkan tanah menggunakan grout bermobiliti rendah; dan pencampuran dalam secara mekanikal (mechanical deep mixing), yang menggunakan alat pengadun sebagai mekanisme utama, bukannya hakisan hidraulik. Kekeliruan antara kaedah ini boleh menyebabkan andaian yang salah tentang anjakan tanah, bahan buangan, geometri yang boleh dicapai dan pengesahan.

2 Sistem utama

Nama sistem sahaja tidak menentukan hasil. Kapasiti pam, konfigurasi dan keadaan muncung, tekanan dan aliran bendalir, komposisi grout, kelajuan putaran, kadar penarikan naik, sisihan gerudi, tahap kemudahan tanah dihakis dan aliran balik bahan buangan saling mempengaruhi. Varian proprietari perlu dinilai berdasarkan proses yang dinyatakan dan bukti projek, bukan nama dagangannya.

3 Keadaan yang boleh dipertimbangkan untuk jet grouting

Antara kegunaan yang berpotensi ialah mengukuhkan tanah lemah atau tidak seragam, membentuk kolum bertindih di bawah atau di sisi asas, mengurangkan mendapan, membina penghadang resapan atau lapisan kedap dasar, menstabilkan tanah di sekitar penggalian dan syaf, serta menjalankan rawatan setempat berhampiran struktur sensitif atau di kawasan berakses terhad. Kaedah ini juga boleh digabungkan dengan pengukuhan asas (underpinning), sokongan penggalian, penyahairan atau pemantauan.

Objektif rawatan mesti jelas. Zon peningkatan kekuatan, penghadang aliran air dan elemen pemindahan beban asas memerlukan semakan reka bentuk serta pengesahan yang berbeza. Pernyataan “sediakan kolum jet grouting” hanya menerangkan kerja pembinaan, bukan spesifikasi prestasi.

4 Bina model tanah sebelum memilih parameter

Reka bentuk bermula dengan model geoteknik yang cukup terperinci untuk mekanisme yang dicadangkan. Maklumat yang lazimnya diperlukan termasuk:

• stratigrafi, variasi lapisan dan aras rawatan;
• taburan saiz zarah, ketumpatan atau konsistensi, keplastikan dan penyimenan;
• aras, kecerunan hidraulik, sifat kimia dan perubahan bermusim air tanah;
• tanah timbus, bahan organik, batu kerakal, bongkah batu, halangan tertanam dan asas lama;
• geometri asas sedia ada, beban dan pergerakan yang boleh diterima;
• utiliti, saliran, terowong, struktur penahan dan aset bersebelahan;
• akses, ruang kelegaan atas, kapasiti pelantar kerja dan kedudukan jentera; serta
• pengendalian bahan buangan, pengurusan air, bunyi, getaran dan kekangan alam sekitar.

Bahan berkeplastikan tinggi atau tersemen mungkin sukar dihakis oleh jet. Bahan kasar dan halangan boleh melindungi bahagian tanah daripada rawatan atau memesongkan gerudi. Tanah yang sangat berongga, mudah mengalir atau tidak seragam boleh mengubah penggunaan grout dan kesinambungan rawatan. Keadaan ini tidak semestinya menolak penggunaan jet grouting, tetapi meningkatkan kepentingan percubaan, reka bentuk kontingensi dan pengesahan.

5 Tetapkan asas reka bentuk

Reka bentuk perlu menghubungkan fungsi kejuruteraan yang diperlukan dengan geometri dan sifat bahan. Mengikut objektif, semakan mungkin merangkumi pemindahan beban paksi dan sisi, galas, mendapan, kesan kumpulan, pertindihan, kesinambungan, kestabilan, daya angkat, kecerunan hidraulik, rintangan hakisan, ketahanan dan interaksi dengan struktur sedia ada.

Diameter kolum tidak boleh diandaikan berdasarkan brosur. Geometri rawatan berkesan bergantung pada tanah dan pelaksanaan, serta boleh berubah mengikut kedalaman atau lapisan. Lukisan susun atur perlu membezakan kedudukan pusat nominal, geometri berkesan minimum yang diperlukan, andaian pertindihan, urutan kolum primer dan sekunder, aras atas dan hujung bawah, zon larangan, toleransi serta sempadan yang kritikal jika rawatan tidak lengkap.

Bagi pengukuhan asas, laluan pemindahan beban struktur mesti dijelaskan: bagaimana beban sampai ke jisim terawat, bagaimana beban dipindahkan melalui tanah yang berubah-ubah dan bagaimana sambungan kepada asas sedia ada diperincikan. Hasil ujian kekuatan mampatan sahaja tidak membuktikan prestasi keseluruhan sistem asas.

6 Jalankan percubaan lapangan yang mewakili keadaan sebenar

Percubaan projek menghubungkan andaian reka bentuk dengan kerja sebenar. Percubaan perlu dijalankan dalam keadaan tanah yang mewakili tapak, menggunakan jentera, bahan dan prosedur yang dicadangkan, sebelum urutan kerja menjadikan pelarasan sukar. Pelan percubaan perlu menetapkan:

• unit tanah dan julat kedalaman yang perlu diwakili;
• gabungan parameter yang akan diuji;
• cara merekodkan kedudukan, kedalaman, ketegakan dan urutan rawatan;
• cara memeriksa geometri berkesan dan kesinambungan;
• lokasi sampel, keadaan pengawetan dan ujian makmal;
• ujian hidraulik jika kebolehtelapan merupakan objektif reka bentuk;
• instrumentasi dan nilai ambang pergerakan; serta
• kaedah membuat keputusan untuk menerima, mengubah suai atau menolak kaedah yang dicadangkan.

Bukti percubaan boleh merangkumi ukuran kolum yang didedahkan jika boleh dilaksanakan, sampel teras, ujian kekuatan, log sampel yang diperoleh, ujian kebolehtelapan, rekod grout segar dan perbandingan dengan log pemasangan automatik. Setiap kaedah hanya menyampel sebahagian rawatan. Pelan pengesahan perlu mengambil kira variasi spatial dan bias pensampelan.

7 Kawal grout dan proses penyediaan bancuhan

Reka bentuk bancuhan yang diluluskan perlu menyatakan bahan, kadar campuran, nisbah air–simen, bahan tambah, urutan pencampuran dan toleransi yang dibenarkan. Kawalan semasa kerja boleh merangkumi berat setiap kelompok atau isipadu yang ditentukur, masa pencampuran, ketumpatan grout segar, suhu jika berkaitan, semakan pemisahan air (bleeding) atau kestabilan, pengenalan sampel dan kebolehjejakan bahan.

Grout segar yang konsisten adalah perlu, tetapi belum mencukupi. Soilcrete akhir mengandungi tanah asal yang berubah-ubah dan mungkin tidak mencapai kekuatan yang sama seperti kiub grout tanpa tanah. Oleh itu, nilai penerimaan dan penyediaan spesimen perlu sepadan dengan tujuan reka bentuk serta bahan yang benar-benar terbentuk di dalam tanah.

8 Rekodkan setiap elemen rawatan

Setiap elemen rawatan perlu mempunyai pengenal unik yang dipadankan dengan koordinat, kedalaman reka bentuk dan urutan kerja. Rekod yang dibuat semasa pelaksanaan perlu merangkumi masa mula dan tamat penggerudian, kedalaman dicapai, tindak balas penembusan, gangguan kerja, tekanan dan aliran bendalir, putaran dan penarikan naik, kuantiti serta ketumpatan grout, parameter udara atau air jika berkenaan, aliran balik bahan buangan dan sebarang penyimpangan daripada prosedur yang diluluskan.

Pemerolehan data automatik meningkatkan kebolehjejakan, tetapi isyarat yang direkodkan masih memerlukan penentukuran dan semakan. Log elektronik yang lengkap tidak membuktikan kesinambungan geometri bawah permukaan; log itu menunjukkan sama ada parameter jentera yang dinyatakan telah dicapai. Kaedah menangani amaran parameter, data hilang dan permulaan semula kerja perlu ditetapkan.

9 Urus aliran balik bahan buangan dan kesan tekanan

Jet grouting lazimnya menghasilkan bahan buangan yang kembali ke permukaan melalui ruang anulus di sekeliling rod gerudi. Aliran balik ialah petunjuk proses dan juga perkara yang perlu diurus dari segi bahan. Aliran balik yang tersekat boleh meningkatkan tekanan bawah permukaan serta risiko pengangkatan tanah, pergerakan sisi, rekahan hidraulik atau laluan grout yang tidak dirancang. Aliran balik yang berlebihan atau luar biasa mungkin menandakan kehilangan bahan, laluan aliran keutamaan atau perubahan keadaan tanah.

Pernyataan kaedah kerja perlu menetapkan cara aliran balik diperhatikan, ditampung, disampel jika perlu, diasingkan, diangkut dan dilupuskan. Ia juga perlu menetapkan tindakan bagi aliran balik tersekat, kehilangan grout, sambungan aliran ke utiliti atau saliran, pelepasan grout di permukaan dan pergerakan yang tidak dijangka.

10 Lindungi aset bersebelahan

Kesan yang mungkin berlaku termasuk pergerakan tanah menegak dan sisi, gangguan pada asas berhampiran, penghijrahan grout atau bahan buangan, perubahan laluan air tanah, kerosakan utiliti serta ketidakstabilan akibat penggerudian atau urutan kerja. Kawalan boleh melibatkan prisma ukur, ukur aras berketepatan tinggi, inklinometer, piezometer, tolok retakan, pemerhatian utiliti atau instrumentasi khusus projek yang lain.

Pemantauan hanya dapat mengawal risiko jika nilai pencetus tindakan, tanggungjawab dan tindakan dipersetujui terlebih dahulu. Pelan perlu menetapkan bacaan asas, nilai ambang amaran dan henti kerja, kekerapan bacaan, saluran komunikasi serta pihak yang berkuasa menggantung atau mengubah kerja.

11 Bezakan jaminan kualiti proses daripada pengesahan hasil rawatan

Jaminan kualiti proses menilai sama ada bahan, peralatan, urutan dan parameter yang diluluskan telah digunakan. Pengesahan hasil rawatan menilai sama ada rawatan yang telah dibina memenuhi geometri dan fungsi kejuruteraan yang diperlukan. Kedua-duanya diperlukan.

• Bukti proses: rekod penentukuran, sijil bahan, ujian grout, log jentera, rekod elemen, pemerhatian bahan buangan dan laporan ketidakpatuhan.
• Bukti geometri: ukuran bahagian terdedah jika boleh dilaksanakan, sampel teras, pemerhatian penggerudian, rekod ketegakan dan tafsiran kesinambungan antara lokasi sampel.
• Bukti mekanikal: spesimen soilcrete yang disediakan dengan sesuai, ujian kekuatan atau kekakuan, ujian beban jika ditetapkan dan semakan statistik berdasarkan kriteria projek.
• Bukti hidraulik: ujian kebolehtelapan di tapak atau makmal, tindak balas pengepaman atau ujian lain yang selaras dengan tujuan penghadang resapan atau lapisan kedap.
• Bukti keadaan aset: pemantauan pergerakan, air tanah dan keadaan aset yang dibandingkan dengan nilai ambang yang dipersetujui terlebih dahulu.

Perolehan teras dan kekuatan spesimen boleh dipengaruhi oleh umur pengawetan, gangguan, pemilihan sampel dan ketidakseragaman bahan. Satu teras utuh berkekuatan tinggi tidak dapat membuktikan diameter keseluruhan kolum, pertindihan atau kesinambungannya. Perolehan teras yang rendah mungkin mencerminkan kesukaran pensampelan serta variasi rawatan. Reka bentuk perlu menetapkan cara menangani bukti yang tidak lengkap atau tidak jelas.

12 Tetapkan kriteria penerimaan sebelum kerja bermula

Kriteria penerimaan perlu boleh diukur, berkaitan dengan fungsi kejuruteraan dan dipersetujui sebelum kerja bermula. Kriteria ini boleh merangkumi aras minimum rawatan, toleransi kedudukan dan ketegakan, julat parameter pelaksanaan yang telah disahkan, sifat grout, kekerapan minimum pensampelan, prestasi bahan berdasarkan nilai ciri, pergerakan dibenarkan dan tindak balas hidraulik.

Hasil yang tidak memenuhi kriteria memerlukan keputusan kejuruteraan tentang tindakan yang sesuai, bukan disembunyikan secara automatik dalam nilai purata. Tindakan mungkin melibatkan penyiasatan, pensampelan tambahan, rawatan tambahan, reka bentuk semula atau penerimaan dengan asas teknikal yang didokumentasikan. Rekod perlu mengekalkan hubungan antara setiap hasil dengan elemen atau kawasan terjejas.

13 Kenali batasan dan pilihan alternatif

Jet grouting mungkin tidak sesuai atau membawa risiko yang tidak sepadan apabila tanah tidak dapat dihakis atau dicampur secara boleh diramal, bahan buangan tidak dapat diurus, kesan tekanan tidak boleh diterima, halangan mengganggu kesinambungan, akses pengesahan tidak mencukupi atau sambungan struktur yang diperlukan tidak dapat dibentuk. Utiliti berhampiran dan operasi sensitif mungkin lebih menentukan kebolehlaksanaan berbanding akses penggerudian semata-mata.

Pilihan alternatif boleh merangkumi suntikan resapan, pemadatan atau pampasan (compensation grouting); pencampuran dalam secara mekanikal; elemen tegar (rigid inclusions) atau cerucuk; penggalian dan penggantian; pembaikan saliran; pengukuhan asas; rawatan sokongan papak; atau gabungan kaedah. Pemilihan perlu membandingkan kebolehbinaan, ketidakpastian yang masih wujud, kawalan alam sekitar, jadual kerja, pengesahan dan prestasi keseluruhan sistem, bukan nama teknik sahaja.

14 Senarai semak sebelum pelaksanaan

1. Nyatakan fungsi kejuruteraan yang diperlukan dan bukti penerimaan.
2. Pastikan model tanah meliputi keseluruhan zon rawatan.
3. Petakan asas, utiliti, saliran dan aset sensitif.
4. Tetapkan geometri, toleransi, urutan kerja dan andaian pemindahan beban.
5. Tetapkan percubaan lapangan yang mewakili keadaan sebenar serta proses membuat keputusan.
6. Luluskan bahan grout, kawalan bancuhan dan kebolehjejakan.
7. Tetapkan parameter jentera, penentukuran dan rekod automatik.
8. Rancang kawalan bahan buangan, air, tekanan dan alam sekitar.
9. Tetapkan bacaan asas pemantauan, nilai pencetus tindakan dan kuasa menghentikan kerja.
10. Nyatakan pengesahan hasil rawatan, pengendalian sampel dan penilaian statistik.
11. Tetapkan prosedur ketidakpatuhan dan rawatan tambahan.
12. Kumpulkan rekod siap bina yang dipadankan dengan setiap elemen rawatan.

15 Rujukan teknikal rasmi

• US Army Corps of Engineers — EM 1110-2-3506, Grouting Technology
• US Federal Highway Administration — Ground Modification Methods Reference Manual, Volume II
• US Federal Highway Administration — Geotechnical Technical Guidance Manual

Kesimpulan kejuruteraan

Jet grouting ialah proses penambahbaikan tanah yang boleh disesuaikan dengan pelbagai keadaan, tetapi kebolehsuaian itu tidak menjamin hasil yang boleh diramal. Pelan yang dapat dipertanggungjawabkan menghubungkan model tanah dengan objektif prestasi yang jelas, mengesahkan sistem yang dicadangkan melalui percubaan yang mewakili keadaan sebenar, mengawal dan merekodkan setiap elemen rawatan, memantau kesan terhadap aset bersebelahan serta mengesahkan hasil rawatan berdasarkan kriteria yang ditetapkan sebelum pembinaan.

Sediakan pelan pengesahan projek →