TỔNG HỢP MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG TRONG KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG CÔNG TRÌNH

TỔNG HỢP MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG TRONG KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG CƠNG TRÌNH I CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG TRONG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẶT ĐƯỜNG VÀ NỀN ĐƯỜNG I.1 Các phương pháp thí nghiệm đánh giá cường độ mặt đường đường ❖ Các thí nghiệm đo võng trạng thái tĩnh: Mô đun đàn hồi đất lớp kết cấu áo đường ép cứng (Đất nền, lớp áo đường mềm Đánh giá, thiết kế; thiết kế cải tạo, tăng cường kết cấu áo đường cũ mặt đường đường sân bay) Mô đun đàn hồi chung kết cấu cần đo võng Benkelman (Các kết cấu mặt đường có tính tồn khối: BTN, CPĐD, GCXM, cát GCXM, đất GC vôi,… Đánh giá khả chịu tải mặt đường chất lượng mặt đường khai thác) Chỉ số CBR đất lớp móng đường (Đánh giá chất lượng lớp đất, lớp móng đường vật liệu rời Giá tri CBR để đánh giá chất lượng lớp đất, lớp móng vật liệu rời sử dụng để tính tốn kết cấu mặt đường ô tô, đường sân bay) Chùy xuyên động DCP (Đánh giá cường độ đường trường đất nguyên dạng vật liệu đầm nén, ước lượng CBR trường, nhận biết chiều dày địa tầng, cường độ lớp đặc trưng vật liệu khác, ước lượng cường độ vật liệu phía lớp vật liệu gia cố có cường độ cao) 4.1.Giới thiệu chung nội dung thí nghiệm DCP 4.2.Các tiêu lý đất dựa kết DCP tương quan chúng 4.3 Ứng dụng kết TN DCP việc đánh giá cường độ đường Thiết bị đo võng động học kiểu xung lực loại nhẹ FWD (Xác định mơ đun chung kết cấu áo đường mà cịn tính tốn mơ đun lớp kết cấu Để kiểm tra, đánh giá cường độ mặt đường, để thiết kế kết cấu mặt đường kiểm tra nghiệm thu mặt đường BTXM,… PP hiệu - Dùng cho đường ô tô, đường sân bay) Thiết bị đo võng động học kiểu xung lực loại nặng HWD (Xác định số phân cấp PCN mặt đường sân bay, Đánh giá độ cứng mặt đường, Đánh giá đặc trưng mặt đường Dùng cho đường sân bay) I.2 Các phương pháp đánh giá độ phẳng mặt đường Thí nghiệm xác định độ phẳng thước dài 3m (Đánh giá độ phẳng bề mặt đường, lớp kết cấu (nền, móng đường) q trình thi cơng, nghiệm thu đoạn kết cấu mặt đường tơ hay q trình khai thác khơng có phương tiện đo tự hành khác) Thí nghiệm xác định độ phẳng thước có bánh xe Thí nghiệm xác định độ phẳng theo số độ gồ ghề quốc tế IRI (Đánh giá độ phẳng mặt đường ô tô theo số IRI Phục vụ công tác nghiệm thu, quản lý, lập kế hoạch tu bảo dưỡng đường) I.3 Các phương pháp đánh giá độ nhám mặt đường ❖ Nhóm 1: Xác định gián tiếp hệ số bám  thông qua độ nhám mặt đường gồm: Phương pháp rắc cát, Phương pháp chụp ảnh nổi, Phương pháp áp khn thạch cao, Phương pháp siêu âm,… ❖ Nhóm 2: Xác định trực tiếp hệ số bám  gồm: Phương pháp đo chiều dài hãm xe, Phương pháp lắc Anh,… Phương pháp rắc cát (Kiểm tra, nghiệm thu độ nhám mặt đường làm, đánh giá độ nhám MĐ khai thác) Phương pháp lắc Anh (Đo đặc tính ma sát bề mặt – Chỉ số ma sát BPN để xác định độ nhám mặt đường) Một số phương pháp khác: XĐ cự ly hãm xe, XĐ hệ số bám ngang – bám dọc I.4 Một số nhận xét kiến nghị sử dụng phương pháp II CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG TRONG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC II.1 Phương pháp động biến dạng nhỏ PIT II.2 PP xung siêu âm xác định độ đồng bê tông II.3 Phương pháp thử tải trọng tĩnh ép dọc trục II.4 Phương pháp thử động biến dạng lớn PDA II.5 Phương pháp thử tĩnh hộp Osterberg II.6 Phương pháp thử tải tĩnh động STATNAMIC II.7 Một số nhận xét kiến nghị sử dụng phương pháp Mục đích: Hệ thống hóa phương pháp thí nghiệm kiểm định trường thường áp dụng Việt Nam nước giới công tác kiểm định chất lượng cơng trình (trong q trình thi cơng nghiệm thu cơng trình) tạo điều kiện thuận lợi kỹ sư , nhà quản lý dễ dàng lựa chọn phương pháp phù hợp để áp dụng cho Dự án I CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG TRONG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẶT ĐƯỜNG VÀ NỀN ĐƯỜNG I.1 Các phương pháp thí nghiệm đánh giá cường độ mặt đường đường Đánh giá chất lượng đường để đưa vào sử dụng hay đánh giá việc tu, bảo dưỡng vấn đề cấp thiết Kết cần cho nhanh xác để khơng làm ảnh hưởng việc đưa tuyến đường vào sử dụng Đánh giá khả chịu tải kết cấu áo đường hữu sử dụng nhiều phương pháp khác nhau: phương pháp ép cứng, cần Benkelman, FWD, HWD,… Cường độ mặt đường thường đánh giá thông qua trị số Mô đun đàn hồi (Tĩnh động) Bản chất phương pháp đo đạc giá trị độ lún đàn hồi mặt đường tác dụng tải trọng để từ tính tốn E đh Việc sử dụng thiết bị thử nghiệm tải trọng tĩnh để đánh giá sức chịu tải mặt đường (BTXM) nhà khoa học Nga nghiên cứu ứng dụng từ sớm sân bay Phương pháp sử dụng tải trọng động khắc phục nhược điểm phương pháp sử dụng tải trọng tĩnh, cơng nghệ đo lường tự động hóa ngày phát triển hỗ trợ làm cho ưu điểm phương pháp trội Một cơng nghệ kể đến như: • Cơng nghệ tải trọng điều hòa: Từ năm 1950, Cục Hàng không liên bang Hoa Kỳ (FAA) nghiên cứu thiết bị tải trọng rung để đánh giá mặt đường sân bay ôtô Phương pháp xác định mô đun độ cứng động (DSM) từ quan hệ “Tải trọng động – Độ võng động” Hiện hệ thiết bị rung chế tạo theo kiểu gồm Dynaflect, Road Rater, Rolling Dynamic Deflectometer: • Phương pháp FWD, HWD : Nguyên tắc hoạt động loại thiết bị tạo tải trọng va đập sau: Quả nặng rơi từ độ cao định theo trục dẫn hướng tác dụng lên mặt đường qua ép Để kéo dài thời gian tác dụng tải trọng cho giống với tải trọng bánh xe chuyển động, người ta dùng hệ thống giảm chấn lò xo hay đệm cao su Các thông số dao động cơng trình cảm biến ghi nhận ghi lại dạng file liệu Sau tác giả xin giới thiệu số phương pháp điển hình áp dụng tới áp dụng Việt nam − Nhóm thiết bị đo võng trạng thái tĩnh: + Bàn nén tĩnh, cần Benkelman, CBR + Thiết bị đo võng di động – tự động − Nhóm thiết bị đo võng trạng thái động: + Chùy xuyên động DCP + Nhóm thiết bị đo võng động học ổn định: Dynaflect, Road Rater + Nhóm thiết bị đo võng động học kiểu xung lực loại nhẹ: FWD + Nhóm thiết bị đo võng động học kiểu xung lực loại nặng: HWD Kiểu Dynaflect (D): thiết bị điện tạo dao động hình sin với biên độ 5kN, tần số 8Hz động điện có gắn nặng lệch tâm Các cảm biến gia tốc, vận tốc thu nhận số liệu liên tục Tuy nhiên biên độ tải trọng nhỏ phù hợp kết cấu mặt đường chịu tải trọng nhẹ Kiểu Road Rater (RR): thiết bị tạo dao động hình sin với biên độ lên đến 35kN, tần số thay đổi nguồn thủy lực nâng hạ khối thép tác động lên ép Kiểu Rolling Dynamic Deflectometer (RDD): Sử dụng bánh xe kép gia tải động xuống mặt đường Độ võng đo thông qua cảm biến đo gia tốc Xe chạy với tốc độ km/h vừa vừa đo Máy rung thủy lực lắp xe truyền dạng hình sin khoảng 5-100 Hz Công thức chuyển đổi độ lún đàn hồi: − Dynaflect sang Benkelman: BB = 20.63(D) − Road Rater sang Benkelman: BB = 2.57 + 1.27 (RR) − FWD sang Benkelman: BB = 1.33269 + 0.93748 (FWD) Trong đó: BB: Độ võng mặt đường đầu đo D: Độ võng mặt đường vị trí đầu đo tương ứng với biên độ lực lớn FWD: Độ võng ép tương ứng với xung lực 9000lb Dynaflect Road Rater Thiết bị đo độ võng di động 1.A Mô đun đàn hồi đất lớp kết cấu áo đường ép cứng (TCVN 8861-2011) ❖ Phạm vi áp dụng: Phương pháp xác định mô đun đàn hồi đất lớp kết cấu áo đường mềm cứng phương pháp sử dụng ép cứng, để phục vụ cho công tác thiết kế kết cấu áo đường, kiểm tra đánh giá mô đun đàn hồi đất lớp kết cấu áo đường bộ, đường sân bay ❖ Phương pháp thí nghiệm: − Thiết bị bao gồm: + Hệ thống chất tải: xe tải, khung chất tải khung neo cho phép tạo phản lực yêu cầu bề mặt thí nghiệm; + Kích thuỷ lực: có khả gia tải theo cấp đến cấp lực yêu cầu, trang bị đồng hồ xác định độ lớn lực tác động ép; + Tấm ép cứng: thép hình trịn có đường kính 76 cm để thí nghiệm cho đất, ép ĐK 33 cm để thí nghiệm bề mặt lớp kết cấu áo đường; Sử dụng thêm ép trung gian có đường kính 61 cm, 46 cm 33 cm xếp chồng đồng tâm lên ép 76 cm tạo thành hình tháp bề mặt thí nghiệm − Phương pháp thí nghiệm: Chuẩn bị bề mặt thí nghiệm Lắp đặt thiết bị đo Tiến hành thí nghiệm: + Cấp lực gia tải: quy định tối thiểu cấp (Pmax lớn phụ thuộc vào vị trí bề mặt lớp thí nghiệm: Pmax=0.6MPa với mặt đường; Pmax=0.45MPa với móng đường; Pmax=0.25MPa với đường); + Gia tải trước để ổn định hệ thống đo; + Tiến hành gia tải dỡ tải ứng với cấp áp lực đến cấp áp lực Pmax; + Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích khơ lớp vật liệu Sơ đồ lắp đặt thiết bị đo Đo Eđh – Dự án đường cao tốc Hạ long-Vân Đồn ❖ Kết thí nghiệm: Lớp vật liệu cấp phối đồi K98 (Subgrade) – Dự án đường Vành Đai 3.5 Mpa D C 0,00 0,10 (D-C)*0.01 Áp lực - P (Mpa) Độ võng đàn hối sau hiệu chỉnh 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.00 0.20 0.40 (mm) (mm) 0,00 0,000 454 374 0,80 0,958 0,15 316 202 1,14 1,437 0,20 441 295 1,46 1,916 0,25 354 125 2,29 2,395 0.60 Độ đàn hồi (mm) Số đọc đồng hồ biến dạng Áp Số Số lực P Độ võng đọc đọc đàn hồi đầu cuối 0.80 1.00 1.20 y = 9.58x - 0.254 R² = 0.9394 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 Eđh= 54,65 2.40 Mpa 2.60 − Tính giá trị độ võng đàn hồi: giá trị độ võng đàn hồi tương ứng với cấp lực hiệu số số đọc đầu trừ số đọc cuối − Vẽ biểu đồ quan hệ độ võng đàn hồi áp lực: Trên sở cặp giá trị độ võng đàn hồi cấp lực tương ứng, đánh dấu điểm đồ thị quan hệ, trục hồnh biểu thị áp lực, trục tung biểu thị độ võng đàn hồi Vẽ đường thẳng biểu diễn quan hệ theo phương pháp sai số bình phương nhỏ Phương trình có dạng y’ = ax + b − Hiệu chỉnh đường quan hệ độ võng đàn hồi - áp lực: Việc hiệu chỉnh tiến hành cách tịnh tiến đường thẳng y’ gốc tọa độ Phương trình sau hiệu chỉnh có dạng y = ax; − Mơ đun đàn hồi xác định theo công thức: E = 1000 x  x pxDx(1 −  )  Trong đó: Hệ số Poisson µ=0,30 kết cấu áo đường, µ = 0,25 lớp móng; µ = 0,35 đất đường ❖ Các lưu ý thí nghiệm: − Phương pháp thí nghiệm áp dụng cho kết cấu áo đường có tầng mặt tồn khối khơng tồn khối; − Áp lực phân bố bàn nén tùy thuộc vào lớp vật liệu: + Nền đất: ÷ 2.5 daN/cm2 + Lớp móng: ÷ 4.5 daN/cm2 + Lớp mặt: 5.6 ÷ 6.0 daN/cm2 1.B Mô đun đàn hồi – Tấm ép tải trọng tĩnh (Lặp/không lặp cho đất lớp áo đường mềm dùng đánh giá, thiết kế mặt đường đường sân bay) (T221/T222, D1195/D1194): Thiết bị thí nghiệm ép - Automated Plate Load Test (T222) ❖ Phạm vi áp dụng: Thí nghiệm ép với lực ép tĩnh lặp cho lớp đất lớp áo đường mềm đầm, lớp đầm chặt trạng thái tự nhiên, thí nghiệm cung cấp số liệu để dùng cho đánh giá thiết kế mặt đường mặt đường sân bay loại cứng mềm (T221) ❖ Dụng cụ thiết bị: − Bộ phận gia tải: Gồm xe tải xe moóc kết hợp hai, xe có moóc kéo hệ khung neo hay kết cấu chất tải khác với khối lượng đủ để tạo đối trọng cho trình thí nghiệm; − Hệ kích thủy lực; − Các ép: Một ép thép với bề dày không nhỏ in, tạo thành dạng tháp cứng, có đường kính thay đổi từ đến 30 in (152 đến 762 mm) Đường kính cạnh khơng khác in (152 mm); − Đồng hồ đo võng (ít ba đồng hồ đo lún) ❖ Phương pháp thí nghiệm: Thiết bị lắp đặt xong Tạo tiếp xúc (các ép hệ gia tải…) Tác dụng cấp tải trọng gây độ võng khoảng 1.02 mm Bấm đồng hồ đo thời gian trì tải tốc độ tăng độ võng ≤ 0.03mm/1phút vòng ba phút liên tiếp Dỡ tải hoàn toàn quan sát độ võng phục hồi tốc độ võng phục hồi ≤ 0.03mm/1 phút vòng ba phút liên tiếp Tác dụng dỡ tải (theo trình tự sáu lần) Ghi lại số đọc phút/1lần chuyển vị kế tựa vào ép; ghi lại số đọc chuyển vị kế đặt ép trước đặt dỡ tải trọng cho vòng lặp Tăng tải trọng để có độ võng 5.08 mm (tiếp tục bước độ võng 1.02 mm) Tăng tải trọng để có độ võng 10.2 mm (tiếp tục bước độ võng 1.02 mm) Trong tất trường hợp tiêu chuẩn điểm kết thúc tốc độ tăng hay giảm độ võng 0.03 mm/1 phút cho ba phút liên tiếp Cứ 30 phút/1 lần ghi lại nhiệt độ khơng khí ❖ Tính tốn vẽ mối quan hệ tải trọng độ võng: − Với vòng lặp cấp tải trọng, xác định độ võng tốc độ võng xác 0.03 mm/1 phút Giá trị gọi độ võng thời điểm kết thúc − Hiệu chỉnh tải trọng ghi từ đồng hồ áp lực kích thủy lực − Vẽ đường quan hệ độ võng hiệu chỉnh ứng với tốc độ võng xác 0.03 mm /1 phút tải trọng hiệu chỉnh vòng lặp tải (Các đồ thị quan hệ độ võng lại hiệu chỉnh hay độ võng phục hồi với tải trọng hiệu chỉnh vịng lặp tải) Mơ đun đàn hồi chung kết cấu cần đo võng Benkelman Cần đo võng Benkelman Cần đo võng Benkelman – Hãng ELE ❖ Phạm vi áp dụng: Phương pháp thử nghiệm xác định mô đun đàn hồi kết cấu áo đường mềm đường ôtô cần đo võng Benkelman, phục vụ cho việc đánh giá khả chịu tải mặt đường đánh giá chất lượng mặt đường khai thác Xác định mô đun đàn hồi kết cấu áo đường mềm đường ôtô cần đo võng Benkelman kết cấu mặt đường có tính tồn khối (BTN, CPĐD, GCXM, cát GCXM, đất GC vôi,…) Hiện thiết bị đo võng cần Benkelman thường hay dùng loại: Mastest, ELE,… ❖ Phương pháp thí nghiệm: Thiết bị phương pháp thí nghiệm rõ TCVN 8867-2011 bao gồm: Chuẩn bị thí nghiệm (Kiểm tra diện tích vệt bánh đôi, chia tuyến đường thành đoạn đồng chọn đoạn đại diện, chọn vị trí điểm đo) Đo độ võng mặt đường dọc tuyến: − Cho xe đo vào vị trí; Đo nhiệt độ mặt đường; − Đặt đầu đo vào tâm khe hở bánh; Hiệu chỉnh đồng hồ đo − Đọc số đọc ban đầu kim đồng hồ ổn định; − Cho xe từ từ tiến phía trước cách điểm đo tối thiểu mét; − Đọc số đọc kim đồng hồ ổn định ❖ Kết thí nghiệm: Xử lý kết đo võng: + Tính độ võng đàn hồi điểm đo: Li = (Lo-L1) K + Tính độ võng đàn hồi tính tốn vị trí thử nghiệm thứ (i) đại diện cho mặt cắt ngang mặt đường: Litt = Kq-1 Km Kt Li + Tính độ võng đàn hồi đặc trưng đoạn thử nghiệm: Lđt = Ltb + K. + Trị số mô đun đàn hồi đặc trưng đoạn thử nghiệm: 2  0.71 pD1 −     Eđh = Ldt (Mpa); (  : Hệ số poát xơng lấy = 0.35) ❖ Các lưu ý thí nghiệm: − Phương pháp thí nghiệm áp dụng cho kết cấu áo đường có tầng mặt tồn khối − Nhiệt độ mặt đường không lớn 40oC − Phải thường xuyên kiểm tra nhiệt độ mặt đường Chỉ số CBR (California Bearing Ratio) (TCVN 8821-2011, D4429) ❖ Phạm vi áp dụng: − Đánh giá chất lượng lớp đất, lớp móng đường vật liệu rời trường − Giá tri CBR sở để đánh giá chất lượng lớp đất, lớp móng vật liệu rời sử dụng để tính tốn kết cấu mặt đường tơ, đường sân bay ❖ Phương pháp thí nghiệm (Xem kỹ quy trình) − Chuẩn bị mặt thí nghiệm − Lắp đặt hệ thống chất tải thiết bị thí nghiệm − Tiến hành thử nghiệm ❖ Kết thí nghiệm: − Vẽ biểu đồ quan hệ: Áp lực nén – Chiều sâu xuyên − Xác định CBR vị trí thí nghiệm − Thơng thường giá trị CBR1 chọn giá trị CBR thí nghiệm Nếu CBR2 >CBR1 phải làm lại thí nghiệm lần nữa, kết thí nghiệm tương tự chọn CBR2 Chùy xuyên động DCP (Dynamic Cone Penetrometer) Nền đường đóng vai trị quan trọng việc đảm bảo cường độ độ ổn định cơng trình Trước có nhận thức đánh giá chưa mức vai trò đường mà đề cao vai trò kết cấu mặt đường Do có nhiều cơng trình sau đưa vào khai thác sử dụng xảy tượng lún cục bộ, mặt đường bị gãy vỡ, rạn nứt Những biểu có nguyên nhân trực tiếp đường không đảm bảo cường độ độ ổn định Thiết bị thí nghiệm DCP thiết bị đo độ xun động hình cơn, đo nhanh chóng trường, gián tiếp xác định tiêu CBR, đời vào năm 1959 Giáo sư George F Sowers phát minh Phương pháp thí nghiệm DCP phương pháp tiên tiến áp dụng rộng rãi giới, có nhiều cơng trình nghiên cứu nhằm thiết lập mối tương quan lần thí nghiệm DCP với số CBR Ở Việt Nam thí nghiệm DCP dùng hạn chế số dự án ODA chưa có nghiên cứu sâu sắc đầy đủ mối tương quan kết thí nghiệm DCP với giá trị CBR điều kiện địa chất Việt Nam Tuy nhiên mối tương quan đưa vào Việt Nam mang tính chất tham khảo 10 trọng (tấn) khác đủ đỡ hệ đối trọng thí nghiệm đặt đất có tác dụng đỡ hệ dầm chất tải, Hệ tải trọng: Là hệ bao gồm nhiều cục tải bê tơng cốt thép đúc sẵn có kích thước tải trọng (tấn) khác nhau, đối trọng thí nghiệm đặt hệ dầm phụ cho cân đối Tải đối trọng tính tốn theo u cầu đề loại cọc tải trọng thiết kế yêu cầu Hệ thống gia tải:Hệ thống gia tải thí nghiệm cơng trình sử dụng kích thủy lực có sức nâng lớn ≥ 150% tải trọng thí nghiệm lớn nhất,… Hệ thống đo lực:Hệ thống đo lực sử dụng đồng hồ thủy lực có tải đo 0-600 kg/cm2, số thiết bị khác, ❖ Quy trình gia tải: thực theo tiêu chuẩn TCVN9393-2012 ❖ Trình tự thực hiện: Các bước tiến hành cơng tác thí nghiệm nén tĩnh sau: Tập kết thiết bị thí nghiệm Chuẩn bị mặt bằng, gia cố gối kê, làm phẳng đầu cọc Lắp đặt thiết bị thí nghiệm đầu cọc (trải cát vàng làm phẳng mặt cọc, thép đệm đầu cọc, kích thủy lực, bơm thủy lực) Sắp xếp, lắp đặt gối kê, dầm kê, dầm chính, dầm phụ đối trọng bêtông cốt thép Lắp đặt thiết bị theo dõi thí nghiệm: đồng hồ đo áp lực, dầm chuẩn, đồng hồ đo chuyển vị Tiến hành kích gia tải, giảm tải theo quy trình duyệt theo tiêu chuẩn hành hoàn thành quy trình thí nghiệm nén tĩnh Kết thúc quy trình thí nghiệm, dỡ tải chuyển thiết bị thí nghiệm đến vị trí tiếp theo, lặp lại bước Lập báo cáo kết thí nghiệm nén tĩnh ❖ Hầu hết Tiêu chuẩn đề cập đến hai phương pháp nén tĩnh chủ yếu : • Phương pháp thí nghiệm tải trọng khơng đổi (Maintained Load, ML) Cho phép đánh giá đồng thời khả chịu tải cọc độ lún cọc theo thời gian Đúng tên gọi nó, phương pháp thường kéo dài đến nhiều ngày • Phương pháp thí nghiệm tốc độ dịch chuyển không đổi (Constant Rate of Penetration, CRP): Phương pháp nhằm mục đích xác định khả chịu tải tới hạn cọc Thí nghiệm nén tĩnh theo phương pháp thực nhanh, thường khoảng 3-5 41 ❖ Một số phương pháp gia tải khác ứng dụng thực tế : • Phương pháp thí nghiệm nhanh với tải trọng khơng đổi • Phương pháp thí nghiệm "cân bằng” ❖ Kết − Các số liệu thí nghiệm phân tích xử lý đưa vào dạng bảng bao gồm: Bảng số liệu thí nghiệm; Bảng tổng hợp kết thí nghiệm − Từ số liệu thí nghiệm, thành lập biểu đồ quan hệ sau đây: + Biểu đồ quan hệ tải trọng - chuyển vị; + Biểu đồ quan hệ chuyển vị - thời gian cấp tải; + Biểu đồ quan hệ tải trọng - thời gian; + Biểu đồ quan hệ chuyển vị - tải trọng - thời gian − Từ kết thí nghiệm, sức chịu tải giới hạn cọc đơn xác định phương pháp sau: + Phương pháp đồ thị dựa hình dạng đường cong quan hệ tải trọng - chuyển vị; + Phương pháp dùng chuyển vị giới hạn tương ứng với sức chịu tải giới hạn; + Xét theo tình trạng thực tế thí nghiệm cọc thí nghiệm − Sức chịu tải cho phép cọc đơn thẳng đứng xác định sức chịu tải giới hạn chia cho hệ số an toàn − Tùy thuộc mức độ quan trọng cơng trình, điều kiện đất nền, PP thí nghiệm PP xác định sức chịu tải giới hạn, tư vấn thiết kế định áp dụng hệ số an toàn cho phù hợp với trường hợp cụ thể − Báo cáo kết thí nghiệm II.4 Phương pháp thử động biến dạng lớn PDA Từ năm 60 tài trợ Cục Đường Liên bang Mỹ, Goble, Rausche cộng Viện công nghệ Case phát triển xây dựng thành phần mềm CAPWAPC với mơ hình hệ búa – cọc – đất liên tục ứng dụng rộng rãi với tên gọi “ Thử động biến dạng lớn” PP Biến dạng lớn PDA – Cầu Thị Cầu 42 Các sở phương pháp là: • Phương trình truyền sóng cọc • Mơ hình hệ búa – cọc – đất Smith • Phương pháp Case • Phần mềm CAPWAPC • Hệ thống thiết bị phân tích đóng cọc PDA Các mơ hình đánh giá khả chịu tải cọc PP Thử động biến dạng lớn là: mơ hình Smith, mơ hình Case mơ hình CAPWAP Mơ hình Smith: sử dụng PP sai phân hữu hạn để tìm lời giải cho phương trình sóng ứng suất với tải trọng tới hạn Mơ hình Case (Case Pile Wave Analyses Program) gọi PP tín hiệu phù hợp cho phép tính tốn sức chịu tải sau kết thúc thí nghiệm, phương pháp khơng dựa phù hợp tín hiệu sóng tính tốn giả định sóng thực đo, khác biệt so với hai mơ hình cịn lại Mơ hình CAPWAP: mơ hình phát triển hồn thiện mơ hình Smith Mơ hình xem xét đến ứng xử khác hệ cọc - đất mà mơ hình Smith chưa đề cập đến lan truyền sức cản động, trình dỡ tải tái chất tải, sức kháng động vật liệu cọc, ứng xử mũi cọc đất cứng hay đá đặc biệt tiếp cận đến ứng xử đàn hồi – dẻo – nhớt đất Giữa năm 60, Viện công nghệ Case phát triển xây dựng phần mềm CAPWAP với mô hình búa cọc đất liên tục áp dụng rộng rãi gọi “Phương pháp thử động biến dạng lớn” - (High Strain Dynamic Testing of Piles - T298 - D4945) ❖ Mục đích nguyên lý: − Phương pháp TN biến dạng lớn PDA: PP đánh giá sức chịu tải cọc dựa lý thuyết truyền sóng ứng suất đàn hồi, mơ hình hố hồn chỉnh hệ thống búa - cọc - đất Hệ thống phân tích q trình đóng cọc (Pile Dynamic Analyzer - PDA) hoạt động dựa lý thuyết phương trình sóng gọi phương pháp Case, kết hợp với thiết bị đo lường điện tử Phân tích động cọc PDA dựa lý thuyết truyền sóng ứng suất toán va chạm cọc, đặc trưng động theo Smith Kết dùng làm liệu phân tích cho chương trình phân tích động CAPWAP − ❖ Phạm vi áp dụng: − Phương pháp PDA đưa trình tự thí nghiệm cọc đứng cọc xiên cách độc lập để xác định lực vận tốc phát sinh cọc chịu tác động lực va đập dọc trục cách dùng búa đóng vào đầu cọc Phương pháp sử dụng phần mềm CAPWAP, tiêu chuẩn phá hoại sử dụng Davission − Phương pháp áp dụng cho loại móng sâu, phương thức hoạt động móng cọc, khơng xét đến cách thức thi cơng móng, với điều kiện chúng có khả thực thí nghiệm nén động chuyển vị lớn Các cấu kiện bao gồm: cọc khoan, cọc nhỏ cọc khoan nhồi liên tục thẳng 43 ❖ Nội dung khối lượng − Chuẩn bị thí nghiệm: chuẩn bị đầu cọc chuẩn bị khác; − Tiến hành thí nghiệm trường Lập bảng khối lượng cọc nén động PDA; − Công tác xử lý số liệu phòng: Nhờ phần mềm CAPWAP biểu thị kết sau: ✓Sức chịu tải cọc khoan nhồi đơn : + Sức chịu tải cọc khoan nhồi nhát búa, cao độ ngập đất lên cọc khoan nhồi; + Ma sát thành bên; + Sức kháng mũi cọc khoan nhồi ✓Ứng suất cọc khoan nhồi : + Ứng suất nén lớn nhất, ứng suất kéo lớn nhất; + Ứng suất nén mũi cọc khoan nhồi; ✓Sự hoạt động búa đóng cọc : + Năng lượng truyền lớn búa lên đầu cọc khoan nhồi (hiệu đóng cọc); + Lực tác dụng lớn lên đầu cọc; + Độ lệch búa đóng cọc cọc khoan nhồi; + Tổng số nhát búa; số nhát búa phút; + Chiều cao rơi búa độ nảy phần va đập ✓Hệ số hoàn chỉnh mặt cắt thân cọc Như vậy, phương pháp việc xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi cịn phán đốn mức độ khuyết tật (có tính định tính) cọc theo hệ số hồn chỉnh b Phán đốn mức độ khuyết tật cọc khoan nhồi : mức độ khuyết tật hồn chỉnh, tổn thất ít, phá hỏng hay nứt gãy ❖ Báo cáo kết sau thí nghiệm: − Báo cáo kết trường theo PP sơ CASE; − Báo cáo kết phân tích phần mềm CAPWAP: + Các biểu đồ chuẩn phân tích: Biểu đồ ứng suất phân tích đo, Biểu đồ ứng suất vận tốc đo trường, Biểu đồ mô quan hệ chuyển vị lực dầu cọc mũi cọc, biểu đồ phân bố sức kháng thành dọc theo thân cọc + Các bảng biểu kết phân tích CAPWAP: Ứng suất nén lớn cọc, gia tốc chuyển vị cọc, tốc độ lan truyền sóng biến dạng cọc, lượng truyền lớn − Bảng tổng hợp kết phân tích sức chịu tải cọc phần mềm CAPWAP bao gồm: Sức chịu tải cọc, sức chịu tải mũi cọc, sức chịu tải thân cọc, phân bố sức chịu tải cọc dọc theo thân cọc (Hệ số hoàn chỉnh  mặt cắt thân cọc) Như vậy, phương pháp việc xác định sức chịu tải cọc cịn phán đốn mức độ khuyết tật (có tính định tính) cọc theo hệ số hồn chỉnh : Phán đốn mức độ khuyết tật thân cọc Hệ số  1,0 0,8  1,0 0,6  0,8 < 0,6 Mức độ khuyết tật Hồn chỉnh Tốn thất Phá hỏng Nứt gãy 44 ❖ Kết luận: Từ việc tổng hợp, phân tích so sánh kết xác định khả sức chịu tải cọc PP thử động biến dạng lớn PP nén tĩnh phân tích yếu tố ảnh hưởng việc chọn lựa mơ hình rút kết luận sau: − Khả chịu tải cọc theo PP PDA sở mơ hình CAPWAP tương đồng với kết nén tĩnh cọc trường thực đến tải trọng cực hạn, thay hoàn toàn PP thử tĩnh − PP PDA giúp ta kiểm soát chất lượng cọc trình thi cơng (Theo dõi vấn đề xảy búa, cọc, đất) sớm phát cố để xử lý kịp thời vấn đề ảnh hưởng đến tiến độ thi công giảm chi phí, rủi ro Dễ dàng kiểm soát hồi phục hay giãn đất sau đóng vỗ lại Xác định sức chịu tải cọc nhát búa, cao độ đặt mũi q trình đóng cọc Qua đó, lựa chọn chiều dài cọc phù hợp − Khả chịu tải cọc từ đa số kết nén tĩnh cọc đúc sẵn chưa đạt đến giá trị cực hạn khơng cho phép đánh giá xác sức chịu tải cọc cho thấy việc dự đoán khả chịu tải cọc theo hồ sơ thiết kế thường dư − Sự phân bố ma sát đơn vị đất cọc theo độ sâu thu nhận từ kết thử động biến dạng lớn hợp lý với điều kiện địa tầng cọc bêtơng cốt thép đúc sẵn hạ phương pháp đóng hay ép không tuân theo qui luật qua lớp đất cọc bêtông cốt thép đổ chỗ thi công cọc phương pháp khoan nhồi − Khả chịu tải cọc ma sát chiếm tỷ lệ đáng kể từ 50 – 82% cọc đúc sẵn hạ phương pháp đóng hay ép, chiếm 75 –85% cọc bê tông đổ chỗ thi công cọc phương pháp khoan nhồi tổng sức chịu tải cọc − Trong thực tế, thông thường hệ số an toàn lấy 1,5 Tuy nhiên với cơng trình tải trọng phân bố tương đối đồng đều, đất đồng nhất, có thí nghiệm nén tĩnh thí nghiệm động, biện pháp kiểm tra chất lượng q trình thi cơng nghiêm ngặt, hệ số an tồn chọn nhỏ Trường hợp ngược lại, hệ số an toàn nên lấy lớn 1,5 − Đối với cơng trình có nhiều hạng mục, hạng mục khơng tập trung thời gian chờ đợi kết thử tĩnh hạng mục làm ảnh hưởng đến chi phí tiến độ cơng trình Khi việc thử động biến dạng lớn thiết bị phân tích đóng cọc – PDA, kết hợp 02 phương pháp thích hợp − Các kết thử động biến dạng lớn sử dụng thiết bị phân tích đóng cọc - PDA phân tích chi tiết, so sánh với thử tĩnh phân tích CAPWAP tương đương giúp giảm bớt thử tĩnh − Các cơng trình thực tế Việt nam: từ năm 1995 đến tiến hành thí nghiệm loại hình cọc PP thử động biến dạng lớn: cọc đóng, cọc khoan nhồi, cọc loại vật liệu khác cọc treo, cọc chống điều kiện đất khác − Phương pháp thử động biến dạng lớn tương đối hiệu việc giải yêu cầu đặt thiết kế móng cọc điều kiện địa chất phức tạp (khẳng định việc lựa chọn ĐK 45 cọc, xác định chiều sâu hạ cọc thích hợp theo đất theo kết cấu mũi, chọn kết cấu mũi cọc hợp lý, khả phục hồi đất chung quanh cọc, sức chịu tải cọc diễn biến theo độ sâu, ) Nhờ có kết kịp thời (ngay sau thử) nên đảm bảo tiến độ thi cơng cơng trình có thiết kế cọc hợp lý − So sánh phương pháp PDA phương pháp nén tĩnh: Trên sở người thiết kế có nhìn tổng quan để tư vấn lựa chọn phương pháp thí nghiệm xác định sức chịu tải cọc trường cho hiệu phù hợp STT Tiêu chí so sánh PP Nén tĩnh Phương pháp PDA Tiêu chuẩn áp dụng TCVN 9393:2012 ASTM D 4945-08 Hoa Kỳ Phạm vi áp dụng Độ tin cậy Thiết bị thí nghiệm Thời gian thực Cơng tác hạ cọc, cọc nghỉ theo quy định Vận chuyển, lắp đặt thiết bị thí nghiệm 4.1 4.2 4.3 Báo cáo kết Chí phí thực (cho 01 cọc, sức chịu tải thiết kế 60T, khu vực TP HCM) Thường áp dụng cho cọc thiết kế có sức chịu tải trung bình Áp dụng cho tất loại nhỏ Phải có mặt thi cọc đứng, cọc nghiêng cơng để đặt dàn chất tải điều kiện địa hình, địa chất thí nghiệm Tin cậy Tin cậy Cồng kềnh, vận chuyển khó Đơn giản, vân chuyển dễ dàng khăn Như Thường từ 2- ngày cho 01 cọc Thường từ 2- ngày cho 01 cọc 23.630.000 đ Như Nhanh, tính làm việc Gần cho KQ 15.000.000 đ II.5 Phương pháp thử tĩnh hộp Osterberg − Đầu năm 1980, giáo sư người Mỹ Jorj O Osterberg Trường Đại học Northwestern, Florida đưa công nghệ nén tĩnh mang tên ông “Phương pháp thử tải tĩnh hộp tải trọng Osterberg” Để thay cho việc sử dụng kích truyền thống, dầm neo hệ thống neo, người ta sử dụng kích hộp tải trọng đặt sẵn cọc trước thi công để thực thử tải thẳng đứng cọc Kích hộp tải trọng gọi hộp tải trọng Osterberg − Tải trọng thử tác dụng lên cọc truyền từ hộp tải trọng đặt sẵn thân cọc trước đổ bê tông Cho đến phương pháp áp dụng rộng rãi đưa vào tiêu chuẩn nhiều nước Công ty Loadtest hãng giữ độc quyền sản xuất thiết bị phương pháp − PP sử dụng Tiêu chuẩn phá hoại khác nhau, độc lập cho sức chống mũi giới hạn ma sát thành bên giới hạn 46 ChuyÓn vịhộp Chuyển vịmũi c ọc Chuyển vịhộp Chuyển vịđầu c ọc Chuyển vịmũi c ọc Chuyển vịđầu c ọc p lùc Cäc thư Cäc thư ¸ p lùc Hép t¶ i träng Hép t¶ i träng Bố trí hộp tải trọng đáy lỗ khoan − Nguyên lý: PP đơn giản, dùng hay nhiều hộp tải trọng Osterberg (Hộp thủy lực làm việc kích thủy lực) đặt mũi cọc hay hai vị trí mũi thân cọc trước đổ bê tơng cọc khoan nhồi Sau bê tông đủ cường độ, cách bơm dầu thủy lực để tạo áp lực hộp kích Đối trọng trọng lượng cọc sức chống ma sát hông Tiến hành thử tải khác biệt tải trọng đặt thân cọc (thường mũi cọc hay vài vị trí thích hợp thân cọc) + Theo nguyên lý phản lực, lực truyền xuống đất mũi cọc lực truyền lên thân cọc Việc thử tải đạt phá hoại hai phá hoại xảy mũi cọc quanh thân cọc Dựa theo thiết bị đo chuyển vị lực gắn hộp tải trọng Osterberg vẽ biểu đồ quan hệ lực tác dụng, chuyển vị mũi cọc thân cọc Từ biểu đồ tiến hành phân tích để xác định sức chịu tải cọc − Phương pháp: Xây dựng biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị đầu cọc tương đương Dựa vào giả thuyết sau đây: + Đường cong chuyển vị - tải trọng mũi cọc chất tải truyền thống giống đường cong chuyển vị - tải trọng xây dựng với chuyển dịch xuống hộp tải trọng + Đường cong chuyển vị - tải trọng ma sát bên chuyển dịch lên thí nghiệm hộp tải trọng giống chuyển dịch xuống thí nghiệm truyền thống + Bỏ qua độ nén thân cọc xem vật rắn − Thiết bị: + Hộp tải trọng Osterberg: có cấu tạo kích thủy lực, có hình lăng trụ trịn dùng cho cọc khoan nhồi, hình hộp vng hay chữ nhật dùng cho cọc đóng; Để tạo áp lực người ta dùng hỗn hợp dầu nước sạch; Trong hộp có đầu đo áp lưc theo đường sinh, cách 120 để ghi nhận giá trị áp lực loại trừ khả lệch tâm lực đặt hộp kích làm việc + Các thiết bị khác: máy bơm cao áp hệ thống ống dẫn; Hệ thống đo chuyển vị đầu cọc mũi cọc; Hệ thống đo áp lực chuyển vị; Máy bơm vữa áp lực cao; Thiết bị ghi nhận số liệu xử lý chỗ; Máy tính với phần mềm xử lý kết 47 II.6 Phương pháp thử tải tĩnh động STATNAMIC Là PP thử tải cọc khoan nhồi nhất, thí nghiệm lần vào năm 1988 Canada Từ năm 1989 bắt đầu dược ứng dụng thực tế nước Canada, Hà Lan, Nhật Bản,… Năm 1995, Hội nghị quốc tế lần thứ STATNAMIC tổ chức từ ngày 27-30/9 tập hợp gần 200 nhà khoa học giới Hiện nay, hãng TNO Hà Lan, hãng đầu nghiên cứu phương pháp STATNAMIC có hệ thống thiết bị sử dụng phổ biến − Trong phương pháp STATNAMIC tải trọng tác dụng từ từ xuống cọc Ứng suất nén thay đổi dọc theo cọc tất phần cọc chịu nén Từ đầu cọc xuống dưới, sức kháng thành bên cọc làm giảm ứng suất nén − Phương pháp thử tải tĩnh động STATNAMIC phương pháp nghiên cứu mặt lý thuyết Việt Nam Năm 1995, tư vấn Anh đề nghị áp dụng cho thử cọc cảng container Tân Thuận khơng phía Việt Nam chấp thuận, nguyên nhân thời điểm cơng nghệ cịn q Với ưu độ tin cậy giá thành hợp lý, thời gian tới chắn phương pháp thử tải tĩnh động STATNAMIC áp dụng việc thử tải cọc khoan nhồi Việt Nam Đ ộng nổkiểu phản lực Xi lô gia tải vật liệu rời Thiết bịđo chuyển vị Hộp tải träng Cäc thö Phương pháp thử tải tĩnh động STN Khối tĩnh tải phía sau khối tải STN tương đương − Cấu tạo chính: Thiết bị STN bao gồm phần sau: + Thiết bị nổ: gồm xi lanh, pitstông + Khối phản lực: gồm khung đỡ tạo trọng lượng phản lực bê tông, thép hay vật liệu rời + Hộp tải trọng + Thiết bị đo Laze + Bộ thu nhận số liệu − Nguyên lý: tải trọng tĩnh đặt lên đầu cọc Dưới tĩnh tải đặt khối nguyên liệu rắn hộp tải trọng Khối nguyên liệu đốt cháy tạo lực lớn đẩy khối tĩnh tải phía Khi đầu cọc nhận phản lực trọng lượng tĩnh tải nhân với gia tốc ban đầu gây nhiên liệu bị đốt cháy Lực tăng dần thời gian từ 1÷ 120 mi li 48 giây, làm cho cọc lún xuống Khi nhiên liệu bị đốt hết, phản lực giảm cách nhanh chóng cọc phục hồi vị trí Độ lún đầu cọc đo tia Lazer Có thể vẽ đồ thị quan hệ tải trọng thời gian độ lỳn lp tc Chuẩn bịđầu cọc Lắp dựng khối tải trọng Lắp đặ t khung chống, piston Trỡnh t lắp đặt thiết bị STN Phương pháp STN giải thích định luật chuyển động Newton sau : • Định luật Newton (Định luật quán tính) : Một vật giữ nguyên trạng thái đứng yên chuyển động mãi trừ có ngoại lực tác động làm thay đổi trạng thái đó: F = • Định luật Newton (Định luật gia tốc) : Khi chịu ngoại lực tác dụng, vật rắn gia tốc theo phương ngoại lực tỷ lệ với độ lớn lực đó: F = ma • Định luật Newton (Định luật tác động phản lực) : F1.2 = - F2.1 II.7 Một số nhận xét kiến nghị sử dụng phương pháp Phương pháp động biến dạng nhỏ PIT: ❖ Ưu điểm: + Thực kiểm tra xác định kết nhanh chóng, bình thường thực kiểm tra đến 20 cọc/ngày; + Không cần phải đặt ống riêng cọc ❖ Nhược điểm: + Cọc có tiết diện ngang thay đổi nhiều có nhiều mối nối gặp khó khăn đánh giá Phương pháp khơng thích hợp để thí nghiệm cọc bản, chữ H cọc ống không nhồi + Các khuyết tật đáy cọc nằm sâu khó phát hiện, cơng cụ có ích việc xác định hư hỏng phạm vi chiều dài có hiệu + Năng lượng sóng khơng có khả phản xạ từ khuyết tật trừ khuyết tật có kích thước tương đối lớn kéo dài gần hết tồn mặt cắt ngang cọc 49 + Trong hầu hết trường hợp khuyết tật đáy cọc nằm khuyết tật không tạo phản hồi để phát + Ngay cọc ngắn phương pháp thường đưa kết sai lệch + Chỉ đưa độ sâu khuyết tật mà khơng đưa hướng so với tim cọc Đây hạn chế lớn phương pháp cọc chịu lực ngang vết nứt nhỏ vùng chịu nén bất lợi vùng chịu kéo ❖ Kiến nghị: − PIT xem phương pháp thơ xác định khuyết tật lớn đất lẫn vào cọc nhiều đáy cọc khoan chưa đến độ sâu thiết kế Phương pháp thích hợp với cọc có chiều dài nhỏ 30 lần đường kính − Tác giả Baker sau nhiều thí nghiệm khuyến nghị rằng: PIT không nên sử dụng phương pháp để kiểm tra độ nguyên vẹn cọc khoan nhồi mà sức chịu tải đáy cọc chiếm khoảng 40% sức chịu tải cọc Phương pháp xung siêu âm xác định độ đồng bê tơng ❖ Ưu điểm: + Có thể xác định độ đồng thân cọc; + Có thể xác định vị trí khuyết tật theo chiều sâu cọc tiết diện thân cọc (nếu số lượng ống đặt chu vi cọc đủ); + Các kết diễn tả cách hình; + Số liệu đo theo suốt chiều sâu thân cọc; + Sử dụng ống cịn có thuận lợi dùng ống dẫn để lấy mẫu đáy cọc để kiểm tra tiếp xúc đáy cọc đất (cũng sử dụng để bơm vữa đáy cọc cần thiết, sử dụng ống khơng đắt thực nhanh chóng; + Nếu sử dụng nhiều hai ống việc thu nhận phân tích liệu âm cặp ống với xác định kích thước hướng khuyết tật so với tim cọc ❖ Nhược điểm : + Phương pháp chất lượng tiếp xúc mũi cọc với đất nền; + Cần phải đặt sẵn ống dị vào trước đổ bê tơng làm khó khăn cho cơng tác đổ bê tơng tăng giá thành xây dựng; + Khó xác định khuyết tật nằm lồng cốt thép, khuyết tật nằm xa đường thẳng đầu đo + Ngoài phương pháp xác định khuyết tật lớn cịn khuyết tật nhỏ phương pháp khó phát ❖ Kiến nghị: Việc đánh giá kết siêu âm phụ thuộc nhiều vào đơn vị thí nghiệm, định tiếp tục sử dụng, sửa chữa hay loại bỏ cọc đề xuất Tư vấn giám sát trường Bởi vậy, kết đánh giá tốt so với thực tế gây rủi ro an tồn cho cơng trình Ngược lại, việc đánh giá thiên an toàn gây lãng phí bỏ chi phí lớn 50 để sửa chữa lỗi không cần thiết Trong trường hợp này, định nghiệm thu cọc rõ ràng toán kinh tế - kỹ thuật Để việc thí nghiệm đánh giá kết siêu âm thuận tiện, đề nghị bổ sung chỉnh sửa số vấn đề tiêu chuẩn TCVN 9396:2012 sau: - Cần qui định rõ mức độ khuyết tật, tạo điều kiện đánh giá nhận định chất lượng bê tông cọc cách chi tiết ban hành hướng dẫn kỹ thuật riêng áp dụng tiêu chuẩn - Bổ sung sửa đổi điều 3.3.4 qui định “tối thiểu sau ngày thực siêu âm” Thực tế, qui định nhằm đảm bảo bê tông đạt cường độ yêu cầu để kết siêu âm đánh giá chất lượng bê tông Tuy nhiên, cường độ bê tông phụ thuộc vào cấp phối, phụ gia đường kính cọc Ngồi ra, sử dụng ống thăm dị PVC nên thí nghiệm vịng 10 ngày kể từ sau đổ bê tông khống chế tượng dính bám thành ống với bê tơng Tham khảo ASTM D 6760:08, cho phép tối thiểu ngày trao quyền tự cho kỹ thuật trường - Huỷ bỏ điều 3.3.3 qui định “Số lượng cọc cần tiến hành thí nghiệm” Bởi vì, mật độ thí nghiệm phụ thuộc vào loại, cấp tầm quan trọng cơng trình Điều nên qui định qui trình thiết kế nhà thiết kế đề xuất từ đầu hồ sơ thiết kế không nên qui định tiêu chuẩn kỹ thuật siêu âm - Bổ sung điều 5.1 ống thăm dò siêu âm, tiêu chuẩn cần thêm yêu cầu sử dụng ống PVC ống thép Cụ thể, cần qui định cách tạo nhám thành ống PVC hay yêu cầu độ ống thép - Thay đổi khái niệm “ống đo siêu âm” khái niệm trường hợp thực thí nghiệm siêu âm Hiện giới sử dụng ống để kết hợp nhiều loại thí nghiệm thí nghiệm tán xạ gamma GGL hay đồng dạng nhiệt TIP để kết hợp đánh giá với phương pháp CSL Bởi vậy, đề xuất thay khái niệm “ống thăm dò” phục vụ siêu âm - Bổ sung phụ lục A, kết báo cáo thử nghiệm siêu âm cần yêu cầu cung cấp thêm biểu đồ FAT lượng theo độ sâu, tối thiểu cung cấp biểu đồ cọc nghi ngờ khuyết tật - Thuật ngữ tiếng Anh tiêu chuẩn ghi “Bored pile – Determination of homogeneity of concrete – Sonic pulse method”, thuật ngữ “Sonic pulse method” tương đối rộng bao hàm nhiều phương pháp Trong đó, nội dung tiêu chuẩn tập trung vào kỹ thuật siêu âm truyền qua hai ống Bởi vậy, đề nghị cần làm chi tiết thuật ngữ “Sonic pulse method” “Cross Hole Sonic Logging Test” để ban hành tiêu chuẩn liên quan đến thí nghiệm xung siêu âm khác không gây chồng lấn - Về việc đánh số thứ tự ống thăm dò siêu âm, đề nghị bổ sung thêm hướng dẫn sau “nếu số ống thăm dò có đặt ống lớn để khoan lấy mẫu bê tơng đánh số thứ tự ống 1, ống đánh thứ tự tăng dần theo chiều kim đồng hồ” Thực tế, đa phần cọc khoan nhồi bố trí ống lấy mẫu, nên làm theo cách thuận tiện nhiều so với xác định hướng Bắc- Nam 51 Phương pháp thử tải trọng tĩnh ép dọc trục ❖ Ưu điểm: Phương pháp thử tải trọng tĩnh thường áp dụng cho cọc thiết kế có sức chịu tải trung bình nhỏ cho độ xác để xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi, làm sở cho việc kiểm chứng phương pháp khác nên sử dụng phổ biến Việt nam ❖ Nhược điểm : + Khi cọc khoan nhồi thi công sâu hơn, đường kính cọc lớn dẫn đến sức chịu tải cọc lớn phương pháp thử tải tĩnh truyền thống gặp khó khăn + Chi phí cho thí nghiệm lớn, đặc biệt cọc khơng mặt đất tự nhiên; Tốn thời gian cho cơng tác chuẩn bị thí nghiệm nên ảnh hưởng đến thời gian xây dựng; + Khả tạo tải trọng thử thấp, tối đa khoảng 5000T Các công trình phụ trợ dầm neo phản lực kết cấu lớn, thiết bị thí nghiệm cồng kềnh, vận chuyển khó khăn; khơng phù hợp với cơng trình có mặt thi cơng trật hẹp + Khơng thể rõ thành phần sức kháng thành bên sức kháng mũi cọc mà có giá trị tổng cộng thành phần ❖ Kiến nghị: Phương pháp phù hợp với cọc khoan nhồi có đường kính, độ sâu vừa phải, mặt thi cơng đủ rộng đảm bảo độ xác thí nghiệm Phương pháp thử động biến dạng lớn PDA ❖ Ưu điểm: + Thí nghiệm thử động biến dạng lớn PDA cho phép đánh giá khả chịu tải cọc với độ tin cậy cần thiết thời gian ngắn hiệu kinh tế cao, so sánh với thử tĩnh phân tích CAPWAP tương đương giúp giảm bớt thử tĩnh + So với phương pháp thử tải trọng tĩnh phương pháp PDA thực nhanh hơn, thực thí nghiệm nhiều cọc ngày, gây ảnh hưởng đến hoạt động thi công công trường nhiên khó sử dụng khu vực đơng dân cư gây tiếng ồn chấn động cho khu vực lân cận + Đối với cơng trình nước móng cảng, cầu dự án nhỏ mà việc thử tĩnh gặp khó khăn việc thử động biến dạng lớn thiết bị phân tích đóng cọc PDA giải pháp thích hợp: giúp ta kiểm sốt chất lượng cọc q trình thi công sớm phát cố để xử lý kịp thời vấn đề ảnh hưởng đến tiến độ thi cơng giảm chi phí, rủi ro Dễ dàng kiểm soát hồi phục hay giãn đất sau đóng vỗ lại Xác định sức chịu tải cọc nhát búa, cao độ đặt mũi q trình đóng cọc Qua đó, lựa chọn chiều dài cọc phù hợp + Thí nghiệm PDA thực nhằm hạn chế bất lợi thí nghiệm nén tĩnh điều kiện mặt chật hẹp, tải trọng thí nghiệm lớn hay kết thử tĩnh không đạt đến giá trị tới hạn Với nhiều ưu điểm, phương pháp biến dạng lớn sử dụng rộng rãi khắp giới nói chung Việt Nam nói riêng ❖ Nhược điểm: + Phương pháp thử động biến dạng lớn khơng thay hồn toàn phương pháp thử tĩnh + Phương pháp thử động dùng tải trọng động tức thời dự kiến tải trọng lâu dài cọc, không trực quan rõ ràng thí nghiệm tải trọng tĩnh Đồng thời lấy mơ hình tính tốn định làm sở, nên thực tế độ xác kết đo động 52 phụ thuộc vào độ tin cậy sử dụng xác thiết bị điện tử, chọn tham số phán đoán hình sóng, mức độ lớn cịn phụ thuộc vào kinh nghiệm nhân viên kiểm tra ❖ Kiến nghị: − Phương pháp thử động biến dạng lớn nhằm đánh giá sức chịu tải cọc lý thuyết truyền sóng PDA xác lượng va chạm đầu cọc đủ lớn để huy động toàn sức kháng đất tạo biến dạng dư từ – mm Với cọc khoan nhồi thường sử dụng búa nặng từ đến 21 để thử động lực học Phương pháp thử tải tĩnh hộp tải trọng Osterberg PP thử tải tĩnh hộp tải trọng Osterberg áp dụng rộng rãi đưa vào quy trình nhiều nước Tại Việt Nam, PP thí nghiệm ứng dụng thành công cọc Barette cho trụ sở Vietcombank Hà Nội với tải trọng thử 1200T cọc khoan nhồi (ĐK 2.5m) cho cầu Mỹ Thuận với tải trọng thử lên đến 3600T Xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi đường kính lớn cọc Barette có sức chịu tải lớn lên đến ngàn tấn, đáp ứng nhu cầu xây dựng nhà cao tầng Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh cơng trình lớn khác nước Đó nhờ ưu điểm sau: ❖ Ưu điểm: + Phương pháp thử tải hộp tải Osterberg mang lại độ xác cao, kiểm tra khả chịu lực lớp đất cọc qua (thông qua giá trị sức kháng ma sát thành bên sức kháng mũi đất nền) + Thiết bị thí nghiệm gọn nhẹ, dùng thử tải cọc chịu tải 4000 – 18000 lớn + Thử tải hộp tải trọng Osterberg cell khắc phục khuyết điểm phương pháp thử tải tĩnh truyền thống như: bố trí thử tải cọc nơi sông rộng, sâu nước chảy xiết nơi mặt chật hẹp; Chi phí thấp nhiều; Tiết kiệm thời gian; Khơng chiếm dụng mặt phía đầu cọc; Xác định cách riêng rẽ thành phần ma sát sức chống mũi ❖ Nhược điểm: + Cách xây dựng chuẩn phá hoại thành phần sức kháng thành bên sức kháng mũi cọc khó khăn + Khi cọc bị kéo lên, vài hiệu ứng vật lý khác so với tải trọng tác dụng thực tế cọc + Cần có đội ngũ chuyên gia kỹ thuật cao thực thí nghiệm, chi phí thử tải cịn cao, ❖ Kiến nghị: Phương pháp thử tải tĩnh hộp tải trọng Osterberg áp dụng lần nước ta cơng trình cầu Mỹ Thuận vào đầu năm 1998, tiếp cầu Lạc Quần vào cuối năm 1998 Để áp dụng phổ biến phương pháp cần phải đào tạo đội ngũ cán có trình độ tay nghề cao Tương lai phương pháp thử tải tĩnh hộp tải trọng Osterberg có chi phí thấp có xu hướng sử dụng thay hoàn chỉnh phương pháp thử tải tĩnh truyền thống cơng tác thí nghiệm cọc khoan nhồi đường kính lớn 53 Phương pháp thử tải tĩnh động STATNAMIC (STN) ❖ Ưu điểm: + Phương pháp STN thực không cần đến thiết bị chất tải tốn + So với PP hộp tải trọng Osterberg STN khơng cần thiết bị tải trọng đặt sẵn cọc (Có thể thực cọc khơng có kế hoạch thử tải trước thi cơng) + Phương pháp STN tạo lực thử tải lớn tới 3000 T + Có thể thử tải móng cầu, nhóm cọc, cọc mở rộng đáy cọc ngồi biển + Có thể kiểm tra sức chịu tải ngang cọc + Có thể đo đạc trực tiếp tải trọng biến dạng nhờ hộp tải trọng đầu dò lazer + Có thể lập đồ thị tải trọng - biến dạng công trường + PP thử STN ngày cạnh tranh mạnh mẽ so với PP PDA có độ tin cậy cao, giá thành hợp lý nhiều ưu điểm khác so với PDA, đặc biệt thử tải ngang với tải trọng lớn 3000 Về độ lớn tải trọng thử đạt đến PP hộp tải trọng Osterberg (đã đạt 15000 T cơng trình cầu Florida Mỹ năm 1998) ❖ Nhược điểm: tính chất động cần phải đánh giá lực động tạo trình thử tải − Kiến nghị: Phương pháp thử tải tĩnh động STATNAMIC với ưu độ tin cậy giá thành hợp lý, thời gian tới cần áp dụng nhiều việc thử tải cọc khoan nhồi cơng trình nhà cao tầng cơng trình thi cơng cầu lớn Việt Nam 54 Tài liệu tham khảo Hanbook of Geotechnical Investigation and Design Tables Foundation Analysis and Design – Joseph E.Bowles Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Tesing Annual Book of ASTM Standard British Standard 1377 – Part Automated Plate Load Testing Report: Love’s Travel Stop, Sadieville, KY Medium-Duty Pavement Test Section Prepared by: David J.White , Ph.D.,PE Pavana Vennapusa, Ph.D.,PE October 17, 2016; Revised November 23, 2016 Finel Data report prepared fore Breakthrough Technology, LLC - SurFace-Tech, LLC User Guide to the Dynamic Cone Penetrometer – Mn Road, Office of Minnesota Road Research Building a Beter Fuondation Fore The Future The Use and Interpretation of the Dynamic Cone Penetrometer (DCP) Test – P Paige – Green and L Du Plessis – CSIR Built Environment Pretoria, September 2009 2012 Road School, Light Weight Deflectometer (LWD) - Nayyar Siddiki, M.S., P.E Office of Geotechnical Services 10.Thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc – Cung Nhất Minh – Diệp Vạn Linh 11.Công nghệ đánh giá chất lượng cọc – TS Nguyễn Hữu Đẩu 55