Đề cương thí nghiệm Cọc khoan nhồi

TT Tên quy chuẩn, tiêu chuẩn - Name rules and1 Cọc khoan nhồi – xác định tính đồng nhất của bê tông – phương pháp xung siêu âm Bored pile Determination of homogeneity of concrete -Sonic

ĐỀ CƯƠNG THÍ NGHIỆM KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC KHOAN NHỒI

VÀ PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN

TESTING METHOD QUALITY CONTROL PILES

AND PLAN IMPLEMENTATION

A GIỚI THIỆU CHUNG - INTRODUCTION

I TèM HIỂU CHUNG VỀ DỰ ÁN - GENERAL UNDERSTANDING OF THE

1 Gúi thầu: Thớ nghiệm cọc

Package: Pile Testing

2 Tờn dự ỏn: The Second Northern Greater Mekong Sub-region Trantsport

Network Improvement Project - NH217 improvement, Phase1,Thanh Hoa Province

3 Tên gói thầu : HW217-10.3 Xây dựng cầu Eo Lê tại Km38 + 920.30 và đờng

dẫn hai đầu cầu từ Km38 + 131.80 - Km38 + 920.30

4 Địa điểm: Cẩm Thủy - Thanh Hóa

Location: Cam Thuy – Thanh Hoa

5 Chủ quản đầu tư: Yooshin Engineering Copporation Nippon Koei Co LTD

Investment holding:

II PHẠM VI CễNG VIỆC: Thớ nghiệm kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi / SCOPE

OF WORK: Testing the quality of pile:

I Thớ nghiệm biến dạng lớn (PDA) (03 cọc) -

Pile Dynamic Test for Bored pile (03 piles)

TT Tên quy chuẩn, tiêu chuẩn - Name rules and

1 Cọc khoan nhồi – xác định tính đồng nhất của bê tông –

phương pháp xung siêu âm

Bored pile Determination of homogeneity of concrete

-Sonic pulse method

ASTM D6760-08

2 Tiêu chuẩn thử cọc biến dạng lớn bằng thiết bị PDA (USA).

Standard Test Method for High-strain Dynamic Testing

of pile

ASTM D4945-2000

3 Các tiêu chuẩn hiện hành khác

And standards relevant.

- Đánh giá mức độ đồng nhất của bê tông cọc - Define for indentify and intact of Pile

- Phát hiện các khuyết tật trong thân cọc - Dicover for defects (gaps, breaks,

diameter is decrease…) in body of Pile

- Đánh giá sơ bộ cường độ bê tông cọc - Define premilinary for intensity of

concrete of Pile

1.2 NGUYÊN LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP - Principle of Method

Phương pháp siêu âm xác định chất lượng bê tông cọc dựa trên đặc điểm của quátrình truyền sóng siêu âm trong vật liệu bê tông ( thời gian truyền sóng siêu âm, vậntốc truyền sóng siêu âm, năng lượng truyền sóng siêu âm, đặc điểm biến đổi tín hiệusóng siêu âm) Vật liệu bê tông có cấu tạo càng đặc chắc, thì tốc độ và năng lượngtruyền sóng siêu âm trong chúng càng lớn Đối với bê tông đặc chắc, tốc độ lan truyềnsóng siêu âm trong khoảng 3000m/s-5000m/s phụ thuộc vào thành phần, cấp phối củacốt liệu - Crosshole Sonic Logging (CSL) test define identical of pile by

characteristics of wave transmission in concrete time of wave trasmission and velocity of wave transmission Change of signal of waves Concrete, if has identify and solid of structure of concrete then velocity of wave transmission and energy are good.

With identify and solid of concrete of piles, the velocity from 3000(m/s) to 5000(m/s),

to depend on elements, size of material.

Trong thí nghiệm siêu âm, hai đầu thu, phát sóng siêu âm được thả xuống đáycủa ống đặt sẵn trong lòng cọc trước khi đổ bê tông (hai đầu đo phải luôn cùng caođộ) Sau khi đầu thu đã nhận được tín hiệu của đầu phát, tín hiệu được điều chỉnh rõnhất Cả đầu thu và phát được kéo lên với một vận tốc đặt trước phù hợp với chiều dàicọc và khả năng của máy đo Trong quá trình đầu đo dịch chuyển lên đỉnh cọc tín hiệu

được hiển thị trên màn hình và được ghi lại thành file dưới dạng số - In CSL test, two receive signals and transmit signals devices setup into bottom of Sonic tubes in body

of pile before pour concrete (they must be same of high level) When the receive signals device receive signals from transmit signals device, the signals should be correct for the best of signal and pull them with same of velocity The data will save

by digital data file Analis data file by software of CSL.

Các phần mền chuyên dụng sẽ xử lý số liệu đo để cho ra các đặc trung cơ bản của sóngsiêu âm truyền trong thân cọc - The Sonic tubes make by Steel or plastic like PVC, they

have agree diamter with diamter of devices Volume of tube depend on diameter of pile and level important of project Usually, volume of tube 6 tubes when diameter of pile

2000 (mm) The tubes are set up with even dinstances.

1.3 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM - Equiments will be used for Project

Thiết bị thí nghiệm sử dụng để siêu âm cọc khoan nhồi bao gồm - The equiments

Công tác kiểm tra chất lượng bê tông cọc khoan nhồi bằng phương pháp siêu âm sửdụng hệ thống thiết bị đồng bộ CLS – USA của hãng OLSON INTRUMENT INC, hệthống này bao gồm - Quality inspection of concrete pile method uses ultrasound devicesynchronization system CLS - USA INC Instrument OLSON firm, this system includes

+ Phần thiết bị chuyên dụng CHA do hãng Pile Dynamics Inc - Mỹ sản xuất vớiphần mềm chuyên dụng CHA chạy trong môi trường Windows, cùng với các phụ kiệnkèm theo như sau - Part of specialized equipment manufactured by Pile Dynamics IncCHA - US manufacturing with dedicated software running in a Windows environment

+ Hai đầu thu và phát tín hiệu được nối với máy bởi hai cuộn cáp điện, mỗi cuộn cóchiều dài 100m, có khớp nối chống nước - Two signal receiver and is connected to the

+ Thiết bị đo độ sâu (Encorder) được nối với máy bởi bộ cáp điện có chiều dài 50m

-Depth measurement device (Encorder) be connected to a cable by a length of 50m.

Nguyên lý cấu tạo thiết bị - The principles of equipment:

- Thiết bị kiểm tra chất lượng vật liệu bê tông thân cọc khoan nhồi hay các cấukiện móng theo phương pháp sóng siêu âm truyền qua có sơ đồ cấu tạo nguyên tắc nhưsau (xem sơ đồ) - Quality inspection equipment concrete materials themselves or pilefoundation structures ultrasound method transmitted with the principle structure

- Thiết bị kiểm tra bao gồm 01 đầu đo phát sóng dao động đàn hồi (xung siêu âm)với cáp dẫn và một bộ phận xung có tần số truyền sóng trong phạm vi từ 20 đến100KHZ, một đầu thu sóng có cáp dẫn Một thiết bị điều khiển các cáp nối với đầu đocho phép tự động đo chiều sâu thông qua bộ đếm Encorder - Testing equipmentincludes 01 probes broadcast elastic oscillations (pulsed ultrasound) with a componentcable and pulse transmission frequencies in the range from 20 to 100kHz, a cablereceiver there are waves A control device cables with automatic probe allows

- Một bộ thiết bị điện tử để ghi nhận và điều chỉnh tín hiệu thu được trong đó cócác hệ thống hiện thị tín hiệu, hệ thống ghi nhận và biến đổi tín hiệu thành những đạilượng vật lý đo được - A set of electronic devices to record and adjust the receivedsignal including the display signal system, system of recognition and signal change of

Fig 1 Principle of Method

Phương pháp kiểm tra - Testing Method:

- Khởi động máy, kiểm tra hoạt động của hệ thống - Run the machine, check the

- Đổ đầy nước sạch vào các ống - Fill water into the tube

- Công việc chuẩn bị về cọc,thông rửa đổ nước vào các ống siêu âm, cung cấp sốliệu về cọc (hoặc tường vây) do đơn vị thi công tại công trường thực hiện - Thepreparation of the pile, pouring water through the pipe to wash ultrasound, provides

- Đo khoảng cách giữa hai cặp ống và kiểm tra độ thông suốt dọc của các ốngsiêu âm - Measure the distance between the two pairs of test tubes and seamless pipe

- Cho đầu phát và đầu thu song song vào trong hai cặp ống xuống đáy cọc - For

- Nhập số liệu về tên công trình, tên cọc, khoảng cách giữa hai ống sonic và mặtcắt cần kiểm tra - Enter data on project name, the name of the pile, the distance

- Bật tín hiệu thu - phát, sau đó thả xuống hoặc kéo lên đều 2 dây có gắn đầu phát

Cáp cấp điện cho đầu đo

Đo vận tốc kéo cáp Hiển thị tín hiệu Ghi kết quả đo

Đầu phát Đầu thu

Máy đo

ống đo đầy nước

Cọc khoan nhồi

Đỉnh ống siêu âm

Mặt đất hoặc mặt

bê tông cọc 4050cm

Sơ đồ nguyên lý đo siêu âm cọc

và đầu thu sao cho 2 đầu thu phát luôn luôn ở trên cùng một cao độ các tín hiệu thuđược sẽ được máy tự động ghi vào file số liệu Công việc được thực hiện tương tự đốivới các mặt cắt còn lại - Turn signal receiver - transmitter, then drop down or pull upboth 2-wire and the first player to be mounted so that the two top receiver transceiveralways on the same high level of the received signal will be automatically recorded

Số lượng các ống Sonic phụ thuộc vào đường kính thiết kế cọc khoan nhồi và dothiết kế quy định trong bản vẽ thi công - Sonic The number of tubes depends on the

diameter bored piles designed and specified by the design of construction drawings Với các đặc điểm nổi trội của thiết bị đánh giá ngay tại hiện trường phần bê tông có

độ đồng nhất và phát hiện các khuyết tật xuất hiện trong bê tông ngay sau khi thi côngbởi phổ thời gian, biểu đồ vận tốc và biểu đồ năng lượng Qua đó giúp các chuyên giaphân tích đánh giá so sánh mức độ đồng nhất cũng như khuyết tật trong bê tông cọckhoan nhồi Xác định chính xác phạm vi khuyết tật qua đó thiết kế, Chủ đầu tư và đơn

vị thi công có biện pháp kịp thời để sửa chữa các khuyết tật đó - With the significantfeatures of the device at the scene assessment concrete sections have discovered thatthe uniformity and defects in concrete appear shortly after construction by the timespectrum, velocity charts and graphs energy Thereby help analysts assess comparativeuniformity level as well as defects in the concrete pile Determining the exact scopethrough which design defects, investors and construction units have timely measures torepair such defects

Báo cáo kết quả đo - Report measurement results:

a Kết quả đo bao gồm - Measurement results include:

- Tiêu chuẩn sử dụng - Standard use

- Tên cơ quan và người chịu trách nhiệm thực hiện đo - Name of the agency andthe person responsible for performing measurements

- Mặt bằng công trình, vị trí, ký hiệu móng và tên cọc thí nghiệm - Surface

construction, location, and name signs pile foundation experiment

- Các đặc điểm của cọc thí nghiệm như cao độ tại thời điểm thí nghiệm, cao độđáy cọc, đướng kính kích thước tiết diện cọc kèm theo các biên bản thi công vànghiệm thu hiện trường - The characteristics of such high stakes experiment atlaboratory level, the bottom pile height, diameter size piles section recordsaccompanying the application and acceptance of the site

- Xác định vị trí các ống đo, cao độ đã được quy ước hay đánh số trên bản vẽ vàquy về cao độ quy ước của đầu trên của các ống đo - Locate the measuring tube, heightwas the convention or numbering on drawings and regulations of the convention's first

- Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa vận tốc truyền tín hiệu giữa đầu phát, đầu thu vàđầu đo - This chart shows the relationship between the speed of signal transmission

between the transmitter, receiver and probes.

- Nhận xét có liên quan đến kết quả thí nghiệm đặc biệt là sự suy giảm của biên

độ tín hiệu thu được, các sự cố và thao tác trong quy định không lường trước được và

có khả năng ảnh hưởng đến kết quả đo - Comments relating to test results, especiallythe decline of received signal amplitude, the incidents and operations in specifiedunforeseen and potentially affect the measurement results

b Phân tích đánh giá độ đồng nhất - Analyzing and assessing homogenous:

Sự đồng nhất được hiểu là đồng đều về chất lượng bê tông cọc dọc theo chiều dàicũng như trên toàn tiết diện ngang của cọc Để đánh giá sự đồng nhất dựa vào các biểu

đồ sau: Vận tốc truyền sóng, năng lượng và thời gian truyền sóng hay dựa trên hìnhdáng mà sóng âm thu được - The uniform is meant to be uniform in quality concretepoles along the length and across the width section of the pile To evaluate theuniformity based on the following chart: wave velocity, energy, and time-based

evaluate the quality of concrete pile

-Hình dạng sóng - Waveforms

Đều đặn không độtbiến - Regular non-

mutant

Không có suygiảm lớn - Nogreat decline

c Xác định vị trí và phạm vi khuyết tật - Locate and scope of disability:

- Kết quả đo lường (sóng siêu âm) đối với từng cọc phải được in ra một bộ và nộpcho Tư vấn hiện trường hoặc giám sát viên công trường tại công trường ngay sau khithí nghiệm - Results of measurement (ultrasound) for each bond must be printed andsubmitted to a Consultant or field supervisors at the construction site immediately afterthe experiment

- Việc xác định vị trí khuyết tật bê tông cọc như xốp, rỗng, hang hốc, nứt gãy,thay đổi tiết diện hay lẫn bùn đất được thực hiện trên cơ sở các biểu đồ quan hệ tốc độtruyền sóng âm biến đổi theo vị trí và độ sâu đo Dựa theo tung độ chỉ độ sâu ta có thểxác định được vị trí và phạm vi phân bố theo chiều sâu của khuyết tật đó trong phạm

vi một mặt cắt đang xem xét Kết hợp với nhiều mặt cắt trên cọc ta có thể xác địnhđược phạm vi, không gian của khuyết tật dựa theo bảng quan hệ giữa tốc độ xungtruyền qua và chất lượng bê tông như sau - The identification of defect location asporous concrete piles, hollow cavities, cracked, changed or mixed sediment section isdone on the basis of the relationship chart speed sound waves vary with positionlocation and depth measurement Based on launching the depth we can only identifythe location and extent of the depth distribution of defects within the scope of a cross-section is considered Combined with several sections on piles can determine the scopeand space of disability based on the relationship between speed tables transmitted

Bảng quan hệ giữa tốc độ truyền sóng và chất lượng bê tông - Table relationship between transmission speed and quality of concrete

Tốc độ xung - Speeds (m/sec) Đánh giá chất lượng - Quality evaluation

Trên - on 4500 Rất tốt - very good

Dưới - below 2500 Rất kém - very least

d Lập báo cáo đánh giá chất lượng bê tông cọc khoan nhồi theo vận tốc sóng âm truyền quan như sau - Making quality assessment concrete bored piles under thetransmission sound velocity, as follows:

Bê tông cọc đồng nhất

-Homogeneous concrete pile

e Số lượng cọc thử theo các vị trí thiết kế đã chỉ định: 22 cọc, 66 mặt cắt/cọc.

Number of test piles according to the design position specified: 22 piles, 66 cross /

pile

II THÍ NGHIỆM PDA - Pile Dynamic Test for Bored pile

1 Yêu cầu - BASIC OF PREPARATION

- Yêu cầu của Chủ đầu tư - Proposal of Employer for testing;

- Yêu cầu kỹ thuật, tài liệu và bản vẽ được cung cấp bởi Chủ đầu tư - Technicalrequirements, documents and drawings provided by the Employer;

- ASTM D4945: "Phương pháp thử tiêu chuẩn cho High-Strain động kiểm tra của cọc ASTM D4945: “Standard Test Method for High-Strain Dynamic Testing of Piles”

-* Mục tiêu - Objectives

- Xác định khả năng chịu tải thiết kế theo đất nền và độ nguyên dạng của cọc

bằng phương pháp biến dạng lớn PDA (bao gồm : Sức chịu tải tổng cộng, ma sát thành bên và sức chống mũi cọc) để cùng với các kết quả thí nghiệm khác có

thể đánh giá sức chịu tải của cọc - Determine the design load capacity under theground and pile of materials in the form of High-Strain Dynamic Testing ofPiles method PDA (including total Load capacity, internal friction andresistance to pile tip) along with the associated other experiments can evaluatethe load capacity of the pile

2 Nội dung kiểm tra - Contents check

a Mô tả - description

Phương pháp nhằm đánh giá sức chịu tải của cọc khoan nhồi bằng phương pháp biếndạng lớn PDA trong công trình nhằm xác định khả năng chịu tải thực tế của cọc thôngqua sức chịu tải, tính nguyên vẹn của cấu kiện và sức chịu tải của nền đất khi thí nghiệm.Qua đó đánh giá khả năng làm việc lâu dài của cọc, đánh giá khả năng chịu tải thực tế củacọc giúp cho việc xây dựng công trình theo đúng thiết kế được phê duyệt, đảm bảo chấtlượng, khối lượng đầy đủ và chính xác, đúng tiến độ đã đặt ra, đảm bảo an toàn và vệ sinhmôi trường Công tác thí nghiệm phù hợp với tiêu chuẩn ASTM D4945 - Method to

evaluate the load capacity of the pile with High-Strain Dynamic Testing of Pilesmethod works PDA in order to determine the actual load capacity of pile through theload capacity, structural integrity and load capacity of the experimental ground.Thereby assess the long-term ability of the pile work, evaluate the actual load capacity

of the pile makes construction work as designed, approved, ensure quality, adequatevolume and accurate, the schedule already in place, to ensure safety and environmentalhygiene Experimentation matching ASTM D4945

b Nguyên lý - Principle

Nguyên lý của phương pháp thử động biến dạng lớn PDA dựa trên nguyên lýthuyết truyền sóng ứng suất trong bài toán va chạm của cọc, với đầu vào là các sốliệu đo gia tốc và biến dạng thân cọc dưới tác dụng của quả búa dựa trên lý thuyếttruyền sóng ứng suất thanh cứng và liên tục do va chạm dọc trục tại đầu cọc gây ra -

The principle of the test method PDA based on stress theory of wave propagation inthe collision problem of piles, the input is the accelerometer data and bodydeformation under the effect of fruit pile hammers based on stress wave propagationtheory and continuous hard bar collisions in the pile shaft caused

Khi cọc bị hạn chế bởi đất xung quanh một phần sóng phản xạ lên mỗi phần vàcác điểm giới hạn xung quanh, phần còn lại tiếp tục đi xuống Vì vậy cùng lúc có cảlực hướng lên và hướng xuống tác dụng lên cọc - When the pile is restricted bysurrounding land partly reflected waves on each component and limited spots around,the rest continue to go down So at the same time with both upward and downwardforce exerted on the pile

Thí nghiệm PDA có thể xác định riêng biệt các thành phần lực hướng lên vàhướng xuống, tính toán sự khác nhau do phản lực động của đất giữa lực hướng lênvào phần tự do của cọc và lực hướng lên thực sự cần đo - Experiment PDA candetermine its specific components upward and downward, by calculating thedifference between the land jet of upward force on the free part of the pile andactually upward force to be measured

c Danh sách thiết bị - List of equipment

Dụng cụ phân tích gồm có - Analytical instruments include:

* Thiết bị thử cọc PDA - Equipment Test pile PDA

1/ Máy phân tích thử cọc PDA - PDA analyzer test pile :

Thiết bị đo dao động và gia tốc - Test equipment oscillation and acceleration 2 đầu đo dao động và gia tốc - 2 probe oscillation and acceleration

Hệ thống cáp dài 20 m - 20 m long cable system

Phần mềm phần tích CAPWAP (Case Pile Wave Analysis Program) -

CAPWAP analysis software (Case Pile Wave Analysis Program)

Máy tính và thiết bị phụ trợ - Computers and ancillary equipment

Sử dụng búa được đúc bằng thép đảm bảo đủ trọng lượng thiết kế – đủ năng lượng thiết kế - Use cast-steel hammers ensure sufficient weight design -

enough energy design

Trọng lượng quả búa: G = 8 Tấn - Weight hammer results: G = 8 Tons

Cần cẩu : 50 T - Cranes: 50 T

Thiết bị đo dao động và gia tốc

- Test equipment oscillation

5 Máy tính xách tay - Notebook 1

Máy tính nằm trong thiết bị

đo dữ liệu - Computer located in a data measuring device

6 Búa thép 8T - 8T steel hammer 1 Búa rơi tự do - Hammer

freefall

- Crawler crane 50 tons

3 Sơ đồ thực hiện thí nghiệm - Chart conducted experiments

Trình tự thí nghiệm được hướng dẫn và cho phép của kỹ sư tại hiện trường - Testsequences and allow guidance of engineers in the field:

4 Phương pháp thí nghiệm - Methods of Test

* Bước 1: Chuẩn bị mặt bằng và cọc (Nhà thầu thi công xây lắp của công trình hỗ trợ

chuẩn bị) - Step 1: Preparing the ground and pile (Contractor of construction and installation works to support the preparation)

- Căn cứ vào mặt bằng thi công thực tế: Bên A sẽ tiến hành san lấp, làm đườngcho cẩu có thể di chuyển vào vị trí sát cọc thí nghiệm, làm mặt bằng để cẩu có thể đỗcách tim cọc thí nghiệm 4-6m Đề nghị san lấp đường thi công để đảm bảo cẩu có thểtiếp cận được tất cả các cọc thí nghiệm - Based on actual construction ground: Party

A will conduct leveled, making way for the crane can be moved into position pileexperiment closely, as ground for cranes can pass a test pile heart 4- 6m Suggestleveling road construction to ensure the crane can reach all stakes experiment

* Bước 2: Lắp đặt giá dẫn hướng - Step 2: Install the navigation

- Để an toàn trong tiến trình thử nghiệm nên sử dụng búa có lõi dẫn hướng Chiềucao của lõi dẫn hướng >4m được gắn với một bệ đỡ bằng sắt đường kính 2m Bệ đỡ nênđược hàn liên kết với ống sinh hoặc phần sắt bo đầu cọc của cọc thí nghiệm - For safetyduring testing process should use the hammer with core guidance Height of corenavigation> fitted with a 4m iron bracket 1.8m diameter Holder should be linkedwith pipe welding born or part of the pile of iron boron pile experiments

* Bước 3: Sự xác định vị trí - Step 3: The identified location

Căn cứ theo tiêu chuẩn ASTM-D4945, đơn vị thí nghiệm lựa chọn điểm gắnsensor thu tín hiệu là 1,5 D tính từ đỉnh của cọc thí nghiệm xuống - Based onASTM-D4945 standards, test unit mounted sensor point selection is receiving signalsfrom the top of the pile 1,5D experiment down

* Bước 4: Làm mặt cọc - Step 4: Making pile surface

- Cọc được làm nhẵn để đảm bảo nhận tín hiệu tốt - Poles are smoothed toensure good reception

- Cọc được phủ một lớp cát mỏng để làm đệm - Piles of sand coated with a thincushion

Khoan 3 lỗ đường kính 8 mm ở mặt bên của cọc - Drill hole diameter 8

mm 3 on the side of pile

Tất cả các đầu dò sẽ được cố định vào cọc bằng vít - All probes will be fixed to a rod with screws

* Bước 6: Lắp đặt và cố định thiết bị bằng bu lông - Step 6: Installation of equipment and fixed with bolts