Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi ,các khuyết tật và biện pháp khắc phục

Cọc khoan nhồi đang được sử dụng rộng rãi tại nhiều công trình dân dụng, công nghiệp và giao thông tại Việt nam. Loại cọc này có khả năng áp dụng thích hợp cho các công trình có tải trọng lớn, trong các khu đô thị đông đúc....Trong những năm gần đây, ngành xây dựng công trình giao thông ở nước ta đã có những tiến bộ vượt bậc. Cùng với các công nghệ thi công cầu tiên tiến như đúc hẫng cân bằng, đúc đẩy, thi công cầu dây văng khẩu độ lớn,... đã và đang trở nên phổ biến thì công nghệ thi công cọc khoan nhồi cũng đã được sử dụng một cách rộng rãi. Qua thực tế thi công cho thấy đã có nhiều sai sót về mặt kỹ thuật và xẩy ra một số sự cố đáng tiếc. Điều đó cho thấy cần phải quan tâm tới công tác quản lý, kiểm tra và đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi và đề ra các giải pháp khắc phục.Việc kiểm tra chất lượng thi công cọc khoan nhồi nói chung phải thực hiện trực tiếp tại hiện trường, do sự phức tạp trong thi công, giá thành cũng như tính chất quan trọng của cọc khoan nhồi đối với công trình nên yêu cầu kiểm tra ở giai đoạn chế tạo cọc phải hết sức nghiêm ngặt, tỷ lệ lượng cọc kiểm tra nhiều vì nếu có một sự sai sót nào đó trong quá trình chế tạo gây hư hỏng sẽ rất khó sữa chữa hoặc nếu khắc phục thì chi phí sẽ rất lớn.Nguyên nhân gây hư hỏng cọc khoan nhồi rất đa dạng nhưng phần lớn các khuyết tất là do công nghệ thi công không thích hợp gây ra, vì vậy cần phải kiểm tra chặt chẽ toàn bộ các quá trình thi công cọc.Sau khi đã đổ bê tông việc kiểm tra chất lượng cọc vẫn rất cần thiết nhằm phát hiện các khuyết tật và xữ lý những cọc bị hư hỏng. Đối tượng của việc kiểm tra cọc khoan nhồi là chất lượng của nền đất và chất lượng của bản thân cọc.Vấn đề kiểm tra cả 2 chỉ tiêu này đã có nhiều phương pháp thực hiện bằng những công cụ hiện đại, có thể phân theo 2 phương pháp cơ bản là phương pháp tĩnh và phương pháp động.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỌC BARRET VÀ CỌC KHOAN NHỒI TRƯỚC VÀ SAU KHI THI CÔNG2.1 Kiểm tra bằng phương pháp động2.1.1 Phương pháp đo âm dội hay còn gọi là phương pháp biến dạng nhẹ (PIT)Nguyên lý là sữ dụng lý thuyết từ hiện tượng dội âm trên nguyên lý phản xạ khi gặp

1 MỞ ĐẦU

Cọc khoan nhồi đang được sử dụng rộng rãi tại nhiều công trình dân dụng, công nghiệp và giao thông tại Việt nam Loại cọc này có khả năng áp dụng thích hợp cho các công trình có tải trọng lớn, trong các khu đô thị đông đúc Trong những năm gần đây, ngành xây dựng công trình giao thông ở nước ta đã có những tiến bộ vượt bậc Cùng với các công nghệ thi công cầu tiên tiến như đúc hẫng cân bằng, đúc đẩy, thi công cầu dây văng khẩu độ lớn, đã và đang trở nên phổ biến thì công nghệ thi công cọc khoan nhồi cũng đã được sử dụng một cách rộng rãi Qua thực tế thi công cho thấy đã có nhiều sai sót về mặt kỹ thuật và xẩy ra một số sự cố đáng tiếc Điều đó cho thấy cần phải quan tâm tới công tác quản lý, kiểm tra và đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi và đề ra các giải pháp khắc phục

Việc kiểm tra chất lượng thi công cọc khoan nhồi nói chung phải thực hiện trực tiếp tại hiện trường, do sự phức tạp trong thi công, giá thành cũng như tính chất quan trọng của cọc khoan nhồi đối với công trình nên yêu cầu kiểm tra ở giai đoạn chế tạo cọc phải hết sức nghiêm ngặt, tỷ lệ lượng cọc kiểm tra nhiều vì nếu có một sự sai sót nào đó trong quá trình chế tạo gây hư hỏng sẽ rất khó sữa chữa hoặc nếu khắc phục thì chi phí sẽ rất lớn

Nguyên nhân gây hư hỏng cọc khoan nhồi rất đa dạng nhưng phần lớn các khuyết tất

là do công nghệ thi công không thích hợp gây ra, vì vậy cần phải kiểm tra chặt chẽ toàn

bộ các quá trình thi công cọc

Sau khi đã đổ bê tông việc kiểm tra chất lượng cọc vẫn rất cần thiết nhằm phát hiện các khuyết tật và xữ lý những cọc bị hư hỏng Đối tượng của việc kiểm tra cọc khoan nhồi là chất lượng của nền đất và chất lượng của bản thân cọc

Vấn đề kiểm tra cả 2 chỉ tiêu này đã có nhiều phương pháp thực hiện bằng những công cụ hiện đại, có thể phân theo 2 phương pháp cơ bản là phương pháp tĩnh và phương pháp động

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỌC BARRET VÀ CỌC KHOAN NHỒI TRƯỚC VÀ SAU KHI THI CÔNG

2.1 Kiểm tra bằng phương pháp động

2.1.1 Phương pháp đo âm dội hay còn gọi là phương pháp biến dạng nhẹ (PIT)

Nguyên lý là sữ dụng lý thuyết từ hiện tượng dội âm trên nguyên lý phản xạ khi gặp trở kháng thay đổi của sóng ứng suất, gây ra bởi tác động của lực xung tại đầu cọc, khi truyền dọc theo thân cọc Phương pháp phản hồi âm thanh được phát triển ở Trung tâm thí nghiệm Động lực học ở Delft, Hà Lan Những nghiên cứu của Finno năm 1995 cho

thấy rằng ngay cả khi đầu cọc được bọc lại thì phương pháp này vẫn tỏ ra có hiệu quả

Bóa

Mµn h×nhThêi gian (mili gi©y)

Mô hình phương pháp phản hồi âm

Về lý thuyết phương pháp này khá đơn giản Dùng búa gõ vào đầu cọc sẽ tạo ra sóng

âm thanh truyền dọc theo chiều dài cọc xuống phía dưới Sóng này khi gặp đáy cọc hoặc một khuyết tật trong cọc sẽ phản xạ trở lại và được thu bởi một máy đo gia tốc hoặc một

bộ chuyển đổi khác phù hợp Thời gian hành trình của sóng xuống đến khuyết tật trên cùng hoặc đáy cọc và phản hồi lại lên đến đầu cọc được đọc từ tín hiệu hiển thị trên màn hình của máy đo dao động hoặc máy tính

Nếu biết được vận tốc của sóng âm thanh trong bê tông thì chiều dài cọc (hoặc khoảng cách từ đầu cọc đến một khuyết tật) sẽ được xác định theo công thức sau :

đó :

t - thời gian hành trình của sóng âm, giây;

L - chiều dài cọc hoặc khoảng cách từ đầu cọc đến khuyết tật, m;

C - Vận tốc của sóng âm trong bê tông, m/giây.

Nếu có một khuyết tật trong cọc, giá trị L nhận được từ sự phản hồi đầu tiên sẽ nhỏ hơn chiều dài của cọc và sẽ là chiều sâu thực tế của khuyết tật Trong hầu hết các thiết bị người ta thường lập trình để hiển thị số liệu chiều sâu này bằng việc nhân giá trị thời giannhận được với C/2 Bộ thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất và đã được đưa vào trong tiêu

chuẩn Mỹ ASTM D5882-96 là bộ thiết bị Pile Integrity Tester-PIT của hãng PDI

Cleveland Ohio Mỹ Phương pháp này còn cho phép xác định được độ cứng đàn hồi của

hệ cọc-nền, tham số dùng để tính móng trên nền đàn hồi

 Các u đi m c a ph ưu điểm của phương pháp : ểm của phương pháp : ủa phương pháp : ưu điểm của phương pháp :ơng pháp : ng pháp :

Phương pháp thử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là :ng pháp th đ ng bi n d ng nh có hai u đi m chính, đó là :ử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ộng biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ư ểm chính, đó là :

 Th c hi n ki m tra và xác đ nh k t qu nhanh chóng, bình thểm chính, đó là : ịnh kết quả nhanh chóng, bình thường có thể ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ả nhanh chóng, bình thường có thể ường có thể ng có th ểm chính, đó là :

th c hi n ki m tra đ n 300 c c/ngày;ểm chính, đó là : ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ọc/ngày;

 Không c n ph i đ t các ng riêng trong c c.ần phải đặt các ống riêng trong cọc ả nhanh chóng, bình thường có thể ặt các ống riêng trong cọc ống riêng trong cọc ọc/ngày;

 H n ch c a ph ạn chế của phương pháp : ế của phương pháp : ủa phương pháp : ưu điểm của phương pháp :ơng pháp : ng pháp :

Phương pháp thử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là :ng pháp ph n h i âm thanh có m t s h n ch sau:ả nhanh chóng, bình thường có thể ồi âm thanh có một số hạn chế sau: ộng biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ống riêng trong cọc ạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là :

 Th nh t, quãng đường có thể ng truy n sóng càng dài thì năng lền sóng càng dài thì năng lượng sóng sẽ càng ượng sóng sẽ càng ng sóng sẽ càng

gi m đi, do đó các khuy t t t ho c đáy c c n m sâu sẽ khó đả nhanh chóng, bình thường có thể ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ật hoặc đáy cọc nằm sâu sẽ khó được phát hiện Đối ặt các ống riêng trong cọc ọc/ngày; ằm sâu sẽ khó được phát hiện Đối ượng sóng sẽ càng c phát hi n Đ i ống riêng trong cọc

v i các thi t b hi n đ i thì chi u sâu gi i h n có hi u qu c a phến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ịnh kết quả nhanh chóng, bình thường có thể ạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ền sóng càng dài thì năng lượng sóng sẽ càng ạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ả nhanh chóng, bình thường có thể ủa phương pháp này ương pháp thử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là :ng pháp này

là kho ng 20 m (ả nhanh chóng, bình thường có thể 66 ft) M t s chuyên gia đã đ a ra m i liên h gi a chi u sâu ộng biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ống riêng trong cọc ư ống riêng trong cọc ữa chiều sâu ền sóng càng dài thì năng lượng sóng sẽ càng

gi i h n có hi u v i t l chi u sâu/đạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ỷ lệ chiều sâu/đường kính ( ền sóng càng dài thì năng lượng sóng sẽ càng ường có thể ng kính (L/D) và đ c ng c a đ t đá ộng biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ủa phương pháp nàyxung quanh c c, v i t l L/D t i đa là 30;ọc/ngày; ỷ lệ chiều sâu/đường kính ( ống riêng trong cọc

 Th hai, năng lượng sóng sẽ càng ng sóng sẽ không có kh năng ph n x t các khuy t t t ả nhanh chóng, bình thường có thể ả nhanh chóng, bình thường có thể ạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ừ các khuyết tật ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ật hoặc đáy cọc nằm sâu sẽ khó được phát hiện Đối

tr khi khuy t t t có kích thừ các khuyết tật ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ật hoặc đáy cọc nằm sâu sẽ khó được phát hiện Đối ư c tương pháp thử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là :ng đ i l n ho c nó kéo dài g n h t toàn b ống riêng trong cọc ặt các ống riêng trong cọc ần phải đặt các ống riêng trong cọc ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ộng biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là :

m t c t ngang c c Năm 1996, Schellingerhout và Muller đã ch ra r ng năng ặt các ống riêng trong cọc ọc/ngày; ỉ ra rằng năng ằm sâu sẽ khó được phát hiện Đối

lượng sóng sẽ càng ng sóng ph n x gi m m nh khi chi u dày c a khuy t t t nh h n 1/4 bả nhanh chóng, bình thường có thể ạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ả nhanh chóng, bình thường có thể ạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ền sóng càng dài thì năng lượng sóng sẽ càng ủa phương pháp này ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ật hoặc đáy cọc nằm sâu sẽ khó được phát hiện Đối ỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ơng pháp thử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ư csóng âm thanh Đ i v i s tác đ ng búa trung bình, bống riêng trong cọc ộng biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ư c sóng t o ra vào kho ngạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ả nhanh chóng, bình thường có thể 1,6 m, có nghĩa là phương pháp thử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là :ng pháp này sẽ khó phát hi n ra đượng sóng sẽ càng c các khuy t t t có ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ật hoặc đáy cọc nằm sâu sẽ khó được phát hiện Đối

b dày nh h n 0,4 m;ền sóng càng dài thì năng lượng sóng sẽ càng ỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ơng pháp thử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là :

 Th ba, trong h u h t các trần phải đặt các ống riêng trong cọc ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ường có thể ng h p các khuy t t t ho c đáy c c n m ợng sóng sẽ càng ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ật hoặc đáy cọc nằm sâu sẽ khó được phát hiện Đối ặt các ống riêng trong cọc ọc/ngày; ằm sâu sẽ khó được phát hiện Đối

dư i khuy t t t trên cùng sẽ không t o ra đến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ật hoặc đáy cọc nằm sâu sẽ khó được phát hiện Đối ạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ượng sóng sẽ càng c các ph n h i đ có th phát ả nhanh chóng, bình thường có thể ồi âm thanh có một số hạn chế sau: ểm chính, đó là : ểm chính, đó là :

hi n ra đượng sóng sẽ càng c;

 Th t , t các nghiên c u đư ừ các khuyết tật ượng sóng sẽ càng c th c hi n trên r t nhi u thí nghi m, năm ền sóng càng dài thì năng lượng sóng sẽ càng

1997 Samman và O’Neill đã đ a ra k t lu n là ngay c đ i v i các c c ng n thì ư ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ật hoặc đáy cọc nằm sâu sẽ khó được phát hiện Đối ả nhanh chóng, bình thường có thể ống riêng trong cọc ọc/ngày;

phương pháp thử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là :ng pháp này cũng thường có thể ng đ a ra các k t qu sai l ch;ư ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ả nhanh chóng, bình thường có thể

 Th năm, phương pháp thử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là :ng pháp này v i các công ngh hi n t i ch có th đ a ra ạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ỉ ra rằng năng ểm chính, đó là : ư

đượng sóng sẽ càng c đ sâu c a khuy t t t mà không đ a ra động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ủa phương pháp này ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ật hoặc đáy cọc nằm sâu sẽ khó được phát hiện Đối ư ượng sóng sẽ càng c hư ng c a nó so v i tim c c ủa phương pháp này ọc/ngày;Đây chính là m t h n ch r t l n c a phộng biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ủa phương pháp này ương pháp thử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là :ng pháp này vì đ i v i c c ch u c l cống riêng trong cọc ọc/ngày; ịnh kết quả nhanh chóng, bình thường có thể ả nhanh chóng, bình thường có thể ngang thì các v t n t nh vùng ch u nén sẽ b t l i h n trong vùng ch u kéo.ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ở vùng chịu nén sẽ bất lợi hơn trong vùng chịu kéo ịnh kết quả nhanh chóng, bình thường có thể ợng sóng sẽ càng ơng pháp thử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ịnh kết quả nhanh chóng, bình thường có thể

 Ph m vi áp d ng : ạn chế của phương pháp : ụng :

Phương pháp thử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là :ng pháp th đ ng bi n d ng nh đử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ộng biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ượng sóng sẽ càng c xem nh là m t phư ộng biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ương pháp thử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là :ng pháp thô

ch có th xác đ nh đỉ ra rằng năng ểm chính, đó là : ịnh kết quả nhanh chóng, bình thường có thể ượng sóng sẽ càng c các khuy t t t l n nh là đ t l n vào c c nhi u ho c đáy ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ật hoặc đáy cọc nằm sâu sẽ khó được phát hiện Đối ư ẫn vào cọc nhiều hoặc đáy ọc/ngày; ền sóng càng dài thì năng lượng sóng sẽ càng ặt các ống riêng trong cọc

c c khoan ch a đ n đ sâu thi t k ọc/ngày; ư ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ộng biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là : ến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là :

2.1.2 Phương pháp biến dạng lớn

Theo phương pháp này , xung chấn động được tạo bỡi búa có trọng lượng đủ lớn từ

15 đến 20 tấn để huy động toàn bộ khả năng chịu tải của đất nền Trong thí nghiệm chỉ cần 2 đến 3 nhát búa là đủ nhưng cọc phải đạt độ dịch chuyển cần thiết

Sơ đồ nguyên lý thử tải theo phương pháp PDA được thể hiện trên hình

Sơ đồ nguyên lý thử động PDA

1 Búa; 2 Cọc; 3 Đầu đo gia tốc; 3A Máy đo gia tốc; 4 Đầu đo ứng suất; 4A Máy

đo ứng suất; 5 Thiết bị phân tích (máy tính+phần mềm); 6 Máy in kết quả.

 Các bước tiến hành thí nghiệm :

 Bắt chặt 2 cặp đầu đo gia tốc và biến dạng vào thân cọc đối xứng qua tim cọc, cách đỉnh cọc tối thiểu 2 lần đường kính cọc

 Vào máy các thông số, kiểm tra tín hiệu các đầu đo Bắt lại đầu đo nếu cần thiết

 Dùng búa đóng cọc đóng lên đầu cọc 5 nhát.

 Kiểm tra chất lượng tín hiệu ghi được của từng nhát búa, nếu tín hiệu không đượctốt cho đóng lại

 Tắt máy chuyển sang cọc khác

Các đầu đo gia tốc và ứng suất được gắn chặt vào cọc, các tín hiệu từ đầu đo được truyền từ cọc như năng lượng lớn nhất của búa, ứng suất kéo lớn nhất của cọc, sức chịu tải Case-Goble, hệ số độ nguyên vẹn được quan sát trong quá trình thí nghiệm trên máytính phân tích và hiển thị

Các số liệu hiện trường được phân tích bằng chương trình CAPWAP (hoặc Case)

nhằm xác định sức chịu tải tổng cộng của cọc, sức chống ma sát của đất ở mặt bên và ở mũi cọc cùng một số thông tin khác về công nghệ đóng và chất lượng cọc

Người ta ghi sóng gia tốc và sóng biến dạng cho mỗi nhát búa Kết quả sẽ được xữ

lý bằng các chương trình máy tính Do năng lượng sữ dụng trong thí nghiệm rất lớn nên trong thực tế có thế phát hiện được khuyết tật của cọc ở độ sâu không hạn chế

Nhược điểm của phương pháp này là thiết bị của búa nặng và cồng kềnh mặt khác

do lực xung động lớn có thể làm hỏng cọc

2.1.3 Phương pháp tĩnh động Statnamic (STN)

Phương pháp được tiến hành lần đầu tiên vào năm 1988 ở Canada với tải trọng thử

là 10 T Đến năm 1989 thì phương pháp này đã được áp dụng trên thực tế ở một số nước như Canada, Hà Lan, Mỹ, Nhật Bản, Từ đó đến nay đã có các kết quả nghiên cứu ứng dụng phương pháp Statnamic (STN) trong nhiều loại hình cọc ở các nước trên thế giới Phương pháp STN được thực hiện không cần đến các thiết bị chất tải tốn kém Phương pháp thử tải tĩnh động STATNAMIC là phương pháp chỉ mới được nghiên cứu về mặt lý thuyết ở Việt Nam Năm 1995, tư vấn Anh đã đề nghị áp dụng cho thử cọc tại cảng container Tân Thuận nhưng không được phía Việt Nam chấp thuận, nguyên nhân có thể

do tại thời điểm đó công nghệ này còn quá mới đối với chúng ta Với ưu thế về độ tin cậy

và giá thành hợp lý, trong thời gian tới chắc chắn phương pháp thử tải tĩnh động

STATNAMIC sẽ được áp dụng trong việc thử tải cọc khoan nhồi ở Việt Nam

Nguyên lý là áp dụng nguyên tắc hoạt động của động cơ tên lửa: thiết bị thí nghiệm được gắn vào đầu cọc cùng với thiết bị gây nổ để tạo ra phản lực trên đầu cọc

Tải trọng tĩnh được đặt lên trên đầu cọc Dưới tĩnh tải đặt một khối nhiên liệu rắn vàmột hộp tải trọng Khối nhiên liệu này được đốt cháy tạo ra một lực lớn đẩy khối tính tải phía trên Khi đó đầu cọc sẽ nhận một phản lực bằng trọng lượng tĩnh tải nhân với gia tốcban đầu gây ra bởi nhiên liệu bị đốt cháy Lực này tăng dần trong thời gian từ 1 đến 120 mili giây, làm cho cọc lún xuống Khi nhiên liệu được đốt hết, phản lực giảm một cách nhanh chóng và cọc sẽ phục hồi vị trí Độ lún của đầu cọc sẽ được đo bằng tia laze nhờ một gương đặt trên đầu cọc Có thể vẽ được đồ thị quan hệ giữa tải trọng và thời gian cũng như độ lún ngay lập tức Với hệ thống thiết bị đo đạc của phương pháp tĩnh động thì

số liệu tải trọng có độ chính xác là 0,1% còn số liệu chuyển vị có độ chính xác là 0,1 mm.Các thiết bị ghi nhận số liệu gồm có:

 Hộp tải trọng :

Tải trọng thử STN được đo bằng hộp tải trọng đặt giữa piston và đầu cọc Một số thiết bị đo biến dạng được gắn trên chu vi của hộp tải trọng để giảm ảnh hưởng của các tải trọng không đúng tâm Các số liệu đo từ các thiết bị sẽ được trung bình hoá và khuếchđại trong hộp tải trọng để giảm sai số và lại được khuếch đại một lần nữa bằng FPDS

 Đầu đo laze :

Người ta gắn một đầu đo laze kiểu ảnh điện thế vào tâm của đáy piston để đo các

Cäc thö Hép t¶i träng

Xi l« gia t¶i b»ng vËt liÖu rêi

§éng c¬ næ kiÓu ph¶n lùc

ThiÕt bÞ ®o chuyÓn vÞ

chuyển vị đầu cọc Đầu đo này được điều khiển từ xa bởi một nguồn laze Trong quá trình thử tải sự thay đổi vị trí tương đối của đầu đo laze so với nguồn laze cố định sẽ đượcghi lại.

Trong suốt quá trình thử tải, các tín hiệu tải trọng và chuyển vị được số hoá và ghi vào một tệp số liệu điện thế thô Sau khi thử tải xong, các tín hiệu thô này sẽ được chuyểnđổi thành các giá trị tải trọng và chuyển vị Ngay sau đó các đồ thị quan hệ tải trọng - chuyển vị sẽ được lập tại hiện trường Các đồ thị bổ sung như đồ thì về vận tốc và gia tốc cũng được lập ra Tất cả các số liệu được lưu giữ cho việc phân tích và tham khảo sau này

Phương pháp thử tải STATNAMIC có những ưu điểm sau :

 Phương pháp STN có thể tạo ra lực thử tải lớn tới hơn 3000 T

 Có thể thử tải móng cầu, cả nhóm cọc, cọc mở rộng đáy và các cọc ở ngoài biển

 Có thể kiểm tra sức chịu tải ngang của cọc

 Có thể kiểm tra các cọc không có kế hoạch kiểm tra trước đó

 Có thể đo đạc trực tiếp tải trọng và biến dạng nhờ các hộp tải trọng và đầu dò lazer

 Có thể lập được đồ thị tải trọng-biến dạng ngay lập tức tại công trường

Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là tính chất động của nó và cần phải đánh giá lực động tạo ra trong quá trình thử tải

2.1.4 Phương pháp rung

Cọc thí nghiệm được rung cưỡng bức với biên độ tần số không đổi trong khi tần số rung được thay đổi trong một dải khá dài Tần số cộng hưởng đo được sẽ cho ta biết các khuyết tật của cọc như tiết kiệm bị giảm yếu, cường độ bê tông thay đổi

Phương pháp này chỉ mới được thực hiện chủ yếu ở Pháp bởi thí nghiệm khá phức tạp và đòi hỏi người phân tích đánh giá kết quả phải có trình độ cao và nhiều kinh

nghiệm

2.2 Kiểm tra bằng phương pháp tĩnh

2.2.1 Phương pháp gia tải tĩnh

Phương pháp thử tải trọng tĩnh truyền thống là phương pháp trực tiếp xác định sức

chịu tải của cọc, thực chất là xem xét ứng xử của cọc (độ lún) trong điều kiện cọc làm

việc như thực tế dưới tải trọng công trình Phương pháp này sử dụng hệ thống cọc neo hoặc dùng các vật nặng chất phía trên đỉnh cọc là đối trọng để gia tải nén cọc Trong thí nghiệm này, cọc được gia tải theo từng cấp đến tải trọng thường bằng 1,5-2,0 tải trọng

thiết kế Cấp tải sau được tác dụng khi độ lún ở cấp tải trước đã ổn định Dựa trên quan

hệ tải trọng-độ lún, sức chịu tải của cọc được xác định với một hệ số an toàn xác định bởithiết kế

Cho đến nay thì phương pháp này vẫn được coi là phương pháp có độ chính xác caonhất ở Việt Nam phương pháp này đã trở nên quen thuộc và được sử dụng khá phổ biến

Quy trình thí nghiệm:

Công tác thử tải tĩnh được tiến hành theo TCXD 269-2002, 20 TCN 88-82 hoặc theocác Tiêu chuẩn riêng do tư vấn thiết kế quy định Hầu hết các Tiêu chuẩn đều đề cập đến hai phương pháp nén tĩnh chủ yếu :

 Phương pháp thí nghiệm tải trọng không đổi (Maintained Load, ML) : Cho phép đánh

giá đồng thời khả năng chịu tải của cọc và độ lún của cọc theo thời gian Đúng như tên gọi của nó, phương pháp này thường kéo dài đến nhiều ngày

 Phương pháp thí nghiệm tốc độ dịch chuyển không đổi (Constant Rate of Penetration, CRP) : Phương pháp này chỉ nhằm mục đích duy nhất là xác định khả năng chịu tải

tới hạn của cọc Thí nghiệm nén tĩnh theo phương pháp này được thực hiện rất nhanh, thường chỉ khoảng 3-5 giờ

Ngoài hai phương pháp kể trên thì còn một số phương pháp gia tải khác có thể ứng dụng trong thực tế như là :

 Phương pháp thí nghiệm nhanh với tải trọng không đổi : Cọc được gia tải với các cấp

bằng 10-15% Qa và thời gian giữ tải bằng 2,5-15 phút Phương pháp này chỉ giới hạn thời gian gia tải ở mỗi cấp, không đặt ra yêu cầu về độ lớn ổn định quy ước Theo một

số tác giả thì dựa vào kinh nghiệm thực tế cho thấy khi cọc tựa vào các lớp sét cứng hoặc cát chặt, sự khác biệt giữa phương pháp thử nhanh và phương pháp thử chậm là không đáng kể

 Phương pháp thí nghiệm "cân bằng” (Equilibrium Test or Incrementant Equilibrium Test) : Đây là một biến thể của phương pháp ML, cho phép giảm thời gian thí nghiệm.

Độ lớn cấp tăng tải bằng khoảng 15-25% Qa và được giữ ổn định trong 5-15 phút, sau

đó cho dù tải có giảm đi do cọc bị lún thì cũng không tăng trở lại Với phương pháp này cọc nhanh chóng đạt tới trạng thái ổn định giữa lực nén và chuyển vị ở cấp tải trọng thấp hơn một chút so với tải trọng đã đạt được ngay trước đó Một số thí nghiệmthực tế đã cho thấy kết quả nén tĩnh thu được theo phương pháp này tương đương với kết quả thu được với phương pháp gia tải chậm

Sử dụng đối trọng để nén tĩnh:Thông thường sử dụng các đối trọng bằng khối bê

tông cốt thép

Số lượng cọc thí nghiệm: Do thiết kế quy định, thông thường được lấy bằng 1%

tổng số cọc của công trình nhưng trong mọi trường hợp không ít hơn 02 cọc

Trình tự thực hiện:

 Gia công đầu cọc và đặt hệ kích

 Cắt tẩy đầu cọc đến phần bê tông đặc chắc, tạo phẳng bề mặt

 Gia tải theo phương pháp và ghi chép số liệu hiện trường

Phương pháp thử tải tĩnh truyền thống là phương pháp được sử dụng rất phổ biến Cho đến nay thì phương pháp này vẫn được coi là phương pháp chính xác nhất để xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi

Tuy nhiên không phải lúc nào cũng có thể thử tải tĩnh theo công nghệ truyền thống được vì các lý do sau đây :

 Chi phí cho thí nghiệm lớn, đặc biệt đối với các cọc không phải ở trên mặt đất tự nhiên;

 Tốn thời gian cho công tác chuẩn bị và thí nghiệm nên ảnh hưởng đến thời gian xây dựng;

 Khả năng tạo tải trọng thử thấp, tối đa là khoảng 1000 T;

 Các công trình phụ trợ như dầm và neo phản lực là những kết cấu lớn, không phù hợp với các công trình có mặt bằng thi công chật hẹp

Ngoài ra, kết quả từ phương pháp thử tải tĩnh truyền thống có hạn chế là không thể hiện rõ được thành phần sức kháng thành bên và sức kháng mũi cọc mà chỉ có giá trị tổngcộng của hai thành phần đó

Do đó, đối với các cọc có tải trọng nhỏ và mặt bằng đủ rộng, nơi không có nước mặtthì phương pháp này tỏ ra thích hợp Còn trong các trường hợp khác để thử tải cọc khoan nhồi phải sử dụng các phương pháp trình bày ở các phần sau

2.2.2 Phương pháp khoan lấy mẫu ở lõi cọc

Một phương pháp nữa được dùng để kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi là phương pháp khoan và lấy mẫu Các phương pháp này đưa ra được tương đối xác thực các đặc điểm của bê tông trong một thể tích tương đối nhỏ của cọc, tuy nhiên nó lại mất nhiều thời gian và tốn kém và đôi khi cũng có thể nhầm lẫn

Một vấn đề của phương pháp này là việc điều chỉnh hướng mũi khoan Lỗ khoan đôikhi đi trệch ra ngoài thành cọc hoặc gặp phải hoặc nhiều thanh cốt thép Để thực hiện phương pháp một cách chính xác này cần phải có những người có kinh nghiệm và các thiết bị phù hợp

Mẫu khoan có khuyết tật

Phương pháp khoan nhanh hơn so với phương pháp lấy mẫu nhưng các thông tin thuđược lại ít hơn Chất lượng bê tông được khoan đôi khi có thể suy luận ra từ mức độ khoan Nếu khi khoan mà khoan bị tụt đột ngột xuống một quãng lớn chứng tỏ tại vị trí

đó có khuyết tật Sau khi khoan xong, người ta sử dụng một thiết bị để kiểm tra đường kính và lỗ khoan được quan sát nhờ một camera được hạ xuống lỗ

Phương pháp lấy mẫu lâu hơn phương pháp khoan, nhưng lại thu được nhiều thông tin hơn Bằng phương pháp này có thể phân tích được sự tiếp xúc giữa đáy cọc và đất nền, kiểm tra được thành phần đất và dung dịch vữa xâm nhập trong bê tông Ngoài ra nếu cần có thể ép mẫu để xác định cường độ của bê tông Lỗ lấy mẫu cũng như lỗ khoan

có thể được kiểm tra bằng các thiết bị camera nhỏ đặt trong ống Phương pháp này có lẽ

là phương pháp tốt nhất trong các phương pháp kiểm tra độ nguyên vẹn của cọc để kiểm tra chất lượng bê tông đáy cọc cũng như sư tiếp xúc giữa đáy cọc và đất nền

Phương pháp khoan và lấy mẫu đối với cọc khoan nhồi là phương pháp tốt nhất để