Biện pháp thí nghiệm động biến dạng lớn (PDA)

1 PHẠM VI CÔNG VIỆC 1.1 TỔNG QUAN Phương pháp thử động biến dạng lớn tiến hành cho cọc khoan nhồi nhằm xác định sức chịu tải cọc Cách thử phù hợp với dẫn kỹ thuật chung 4.8 Phương pháp sử dụng thiết bị chuyên dụng để đo thu các số liệu lực, gia tốc, vận tốc biến dạng tác dụng lực va chạm Dựa vào số liệu thu được, sức chịu tải độ đồng cọc tính tốn Phương pháp thử thực phân tích chuyên gia có kinh nghiệm kỹ sư móng lành nghề Phương pháp thử tuân theo tiêu chuẩn ASTM D4945-12 1.2 THAM CHIẾU 1.2.1 Tài liệu tham chiếu – Yêu cầu kỹ thuật mục 4.8 (Thí nghiệm động biến dạng lớn cọc – Phân tích đóng cọc (Thí nghiệm PDA test) – Kế hoạch quản lý thi công, tài liệu số – Kế hoạch quản lý chất lượng, tài liệu số – Kế hoạch quản lý cung cấp, tài liệu số – Kế hoạch quản lý giao thông, tài liệu số – Kế hoạch quản lý thiết kế – Kế hoạch quản lý An toàn sức khỏe, tài liệu số – Kế hoạch quản lý môi trường, tài liệu số – Kế hoạch quản lý an ninh, tài liệu số 1.2.2 Tiêu chuẩn áp dụng – TCVN 9395:2012: Cọc khoan nhồi – Tiêu chuẩn thi công nghiệm thu – Tiêu chuẩn ASTM D4945-12: Tiêu chuẩn biện pháp thí nghiệm động biến dạng lớn cho cọc 1.3 KHỐI LƯỢNG CÔNG VIỆC 1.4 YÊU CẦU VÀ KẾ HOẠCH THỰC HIỆN Các yêu cầu nêu mục 12.5.7, phần 2, chương II-1 – Yêu cầu chung XXX lập biện pháp thi công để đáp ứng yêu cầu tương ứng với chương, mục bảng sau: TT Yêu cầu Kế hoạch thực – mục tham chiếu Phạm vi công việc thuyết minh biện pháp thi công Các vẽ dẫn kỹ thuật cơng trình Các biện pháp bảo vệ mơi trường Phân tích mối nguy hiểm 1.2.1 5.2 5.3 Kế hoạch kiểm tra thí nghiệm, bao gồm nhân viên kiểm soát chất lượng trưởng nhóm kiểm tra mà 4.1 phân công thực công việc tài liệu khác trì Các biện pháp sử dụng tiến độ công việc Các cảnh báo cần lưu ý để tránh giảm thiểu 8.1 5.1; 5.2;7 TT Yêu cầu Kế hoạch thực – mục tham chiếu mối nguy hiêm xác định 10 11 Các yêu cầu hệ thống quản lý chất lượng Các nguồn cung cấp (máy móc nhân cơng) Các quy định an toàn Các giám sát huy động (nêu tên) 5.1 2.1 Kiểm sốt giao thơng thay 12 đổi hướng giao thông tạm thời triển khai 1.5 TIẾN ĐỘ CÔNG VIỆC Căn vào kết thí nghiệm khoan lõi siêu âm NHÂN LỰC, THIẾT BỊ HUY ĐỘNG CHO THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH 2.1 NHÂN LỰC HUY ĐỘNG CHO THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH 2.1.1 Sơ đồ tổ chức nhân nhà thầu 2.1.2 Sơ đồ tổ chức nhân nhà thầu phụ 2.2 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Thiết bị phục vụ thí nghiệm thử động cọc sau: Số Hạng mục Mô tả Ghi Bộ thiết bị PDA bao gồm: + Bộ cảm biến ứng suất biến dạng Thiết bị thí nghiệm PDA Model PAK + 02 cảm biến biến dạng, 02 cảm biến ứng suất hệ thống dây nối + Cuộn cáp tín hiệu dài 50m + Hệ thống phần mềm thu thập liệu theo thiết bị phần Tên Thiết bị thí nghiệm PDA (Pile Integrity Tester), thiết bị PDA nhập từ hãng Pile Dynamic, Inc (Mỹ), có quyền mềm phân tích liệu CAPWAP + Một máy tính cơng nghiệp với hệ thống card thu nhận liệu Búa chọn theo tính tốn Búa thí phù hợp (trọng lượng: 11 tấn, nghiệm đường kính: 1.0m; cao 1.8m) Giá thép dẫn hướng Trắc đạc Cần cẩu Một máy kinh vĩ để kiểm tra cao độ cọc q trình thí nghiệm Cần cẩu có sức nâng > 25tons Ghi : Giải thích cho việc chọn chiều cao thả búa  Thí nghiệm động biến dạng lớn có kết xác lượng tác động đầu cọc đủ để tất sức kháng đất xung quanh cọc mũi cọc Nghĩa lượng tác động phải làm cọc chuyển động  Tham chiếu đến mục 6.2-TCVN 9394:2012 Để chọn búa, lượng búa phải lớn lượng tác động nhỏ E: Emin=1,75.a.P Emin: Năng lượng tác động nhỏ (KG.m) a: Hệ số 25 (KGm/T) P: Sức chịu tải 500T (Tải trọng thiết kế) Vậy, Emin=21875 KG.m  Chiều cao rơi búa tính tốn theo cơng thức: Emin=Q.Hmin => Hmin=Emin/Q Q trọng lượng búa (11 tấn) Ta tính được: Hmin= 21875/11000 =1.988m  Chiều cao tối thiểu thả búa 2m  Thiết bị thí nghiệm PDA THỰC HIỆN 3.1 MÔ TẢ CÁC BƯỚC THỰC HIỆN Cơng việc tiến hành tn theo quy trình sau: 3.2 MIÊU TẢ QUY TRÌNH CƠNG VIỆC THỰC HIỆN Trước tiến hành thử động cọc, công tác khoan lõi, thí nghiệm siêu âm PIT tiến hành để kiểm tra chất lượng cọc phải kỹ sư tư vấn phê duyệt Công việc đào kết cấu đập đầu cọc tiến hành trước thi cơng thí nghiệm PDA cho cọc làm việc Mơ tả trình tự cơng việc sau: 3.2.1 Chuẩn bị thí nghiệm (1) Chuẩn bị đầu cọc: Đối với cọc đại trà, đầu cọc xử lý trước thí nghiệm PDA, cụ thể sau: – Phần bê tông đầu cọc đập bỏ đến cao độ cắt cọc – Lắp ống casing thép D1100 dài 1.4m từ cao độ cắt cọc – Đổ bê tông bổ sung đến hết chiều cao ống casing, mac bê tông bổ sung phải loại cao bê tông dùng để thi cơng cọc – Thí nghiệm PDA thực bê tông bổ sung đầu cọc đạt cường độ 30Mpa Bề mặt đầu cọc làm phẳng để đảm bảo lực va chạm tác dụng tâm Trước tiến hành thi nghiệm PDA, cần đặt đệm gỗ dày 2cm bề mặt đầu cọc nhằm tránh phá vỡ đầu cọc (2) Gắn đầu đo vào thân cọc: Các đầu đo cần phải gắn dọc theo thân cọc khoảng cách L>=1.5 D (D: đường kính cọc) tính từ đầu cọc nơi tiếp nhận trực tiếp lượng va chạm búa Gắn đầu đo vào cọc đinh vít Vị trí gắn đầu đo phải vệ sinh phẳng Hai đầu đo bao gồm đầu đo ứng suất gia tốc gắn hai mặt đối diện cọc Việc gắn đầu đo cần phải đảm bảo đầu đo di chuyển với cọc tiếp nhận lực va chạm Sau kết thúc việc gắn đầu đo, việc nối đầu dây đẫn đầu đo với cáp nối với thiết bị xử lý số liệu tiến hành cẩn thận (3) Lắp đặt khung dẫn hướng búa thử Trước lắp đặt búa thử, khung dẫn hướng lắp đặt ổn định đầu cọc Sử dụng cần cẩu nâng thả búa thử thép thử Khung dẫn hướng cần phải đảm bảo cho búa rơi thẳng đứng lực va chạm tác dụng dọc trục, thẳng tâm với cọc (4) Cài đặt thiết bị vào số liệu đầu vào: Cài đặt thiết bị cho việc ghi, hiệu chỉnh xuất hình liệu cho chúng sẵn sang hoạt động tín hiệu lực vận tốc lúc đầu vị trí khơng Các liệu đầu vào cọc bao gồm mặt cắt cọc, khối lượng riêng mô dun đàn hồi vật liệu làm cọc, Chiều dài cọc từ vị trí đầu đo chiều dài cọc từ mặt đất, tốc độ truyền song cọc Số liệu đầu vào búa: Tên búa, trọng lượng búa chiều cao rơi 3.2.2 Tiến hành thí nghiệm trường Sử dụng cần cẩu để nâng búa thử thép lên cao 0.3-0.5m so với đầu cọc sau thả rơi tự Búa thử rơi tự xuống truyền vào đầu cọc lượng va chạm Kiểm tra hoạt động thiết bị tình trạng đầu cọc ổn định khung dẫn hướng Sau thả rơi lần thứ kiểm tra tất thiết bị hoạt động tốt, đầu cọc tình trạng tốt, cơng tác thử thực tiến hành Sử dụng cần cầu để nâng búa lên cao 2m so với đầu cọc thả rơi tự Năng lượng va chạm làm cho cọc lún xuống sóng ứng suất tạo thân cọc Các đầu đo tiếp nhận tín hiệu truyền tới thiết bị ghi nhận xuất hình Lặp lại trình đạt tải trọng yêu cầu Tiến hành thử rơi đo đạc từ 1-5 lần, trình thử tín hiệu tình trạng đầu cọc phải kiểm tra liên tục cẩn thận 3.2.3 Phân tích số liệu thu phòng Dựa vào số liệu đo đạc trường, chuyên gia có kinh nghiệm dùng phần mềm để đánh giá sức chịu tải cọc CAWP phần mềm phân tích mà sử dụng kết thử tải trọng động để tính tốn sức chịu tải tĩnh Ngồi sức kháng thành bên sức kháng mũi cọc tính tốn Các thơng tin liên quan đến thí nghiệm: – Các thông tin dự án (tên, địa điểm xây dựng, nhà thầu thi công, đơn vị tư vấn…) – Thơng tin cọc (đường kính cọc, chiều dài cọc …) – Ngày nghiệm Số liệu đầu vào: – LE tổng chiều dài cọc (m) – SP trọng lượng riêng cọc (PS-T/m3) – EM modun đàn hồi cọc (EM-kN/m2) – AR diện tích mặt cắt ngang cọc (AR – cm2) – WS tốc độ truyền sóng ứng suất thân cọc (WS – m/s) Bảng kết thí nghiệm PDA cho ta số liệu đầu ra: – Tổng sức kháng động cọc (TOTAL) – Sức kháng tổng cộng ma sát thành bên cọc (SKIN) – Sức kháng tổng cộng mũi cọc (TOE) – Chiều cao rơi búa – Giá trị RMX đo – Lực lớn đo búa tác dụng lên đầu cọc (FMX) – Năng lượng lớn thu (EMX) – Ứng suất nén lớn thu đầu cọc (CSX) – Chuyển dịch xuống lớn cọcc – Độ nguyên dạng cọc BTA Căn vào kết thí nghiệm thu đưa kết luận sức chịu tải cọc độ nguyên dạng kết cấu cọc khoan nhồi 3.2.4 Trình nộp báo cáo thí nghiệm PDA Giải thích báo cáo thí nghiệm người có lực Kỹ sư chấp thuận thực Biểu đồ thí nghiệm (dữ liệu đầu ra) cho cọc nộp cho Kỹ sư sau hồn thành thí nghiệm với chữ ký thầu phụ, kỹ sư công trường nhà thầu giám sát Kỹ sư Báo cáo Thí nghiệm PDA trình nộp cho Kỹ sư vòng 10 ngày sau thí nghiệm để Kỹ sư chấp thuận SCOPE OF WORK 1.1 INTRODUCTION OF PROJECT Pile Driving Analysis (PDA) Test shall be carried out forCast-in-place Concrete in order to determine BearingCapacity of pile This test method is in accordance withEmployer’s requirement item 4.8 High strain dynamictesting o f piles-Pile Driving Analysis (PDA) This testmethod covers the procedure for test ing vertical or batterpiles individually to determine the force and velocityresponse of the pile to an impact force applied axially by apile driving hammer or similar device that will cause alarge strain impact to the t op of the pile This test methodis used to provide data on strain or force and accele ration,velocity or displacement of a pile under impact force Thedata are used to estimate the bearing capacity of the pile aswell as hammer performance, pile stresses and soildynamics characteristics, such as soil damping coefficientsand quake values All the test method & procedur e shallconform to ASTM D4945 1.2 REFERENCE 1.2.1 Reference Documents – Technical requirement item 4.8 (High strainDynamic testing of piles – Pile Driving Analysis (PDAtest) – Construction Management Plan – QA&QC Management Plan – Delivery Management Plan – Traffic Management Plan – Design Management Plan – H&S Management Plan – Environment Management Plan – Security Management Plan 1.2.2 Reference standard – TCVN 9395:2012: Bored piles – Standard forconstruction, check and acce ptance – ASTM D4945-12: Standard Test Method for High-Strain Dynamic Testing of Piles 1.3 QUANTITY OF WORK 1.4 REQUIREMENT AND IMPLEMENTATION PLAN The requirements are outlined in Section 12.5.7, part 2,chapter II-1 – General Requirements XXX will establish construction methods to meet theserequirements correspond to chapters and sections in thefollowing table: Implem N o entation Requirements plan – r eference section The scope of work in the method statement The drawings and specification 1.2.1 Measurement for environmental protection 5.2 Environmental hazard analysis 5.3 Inspection and testing plan, including qualitycontrol staff and checki 4.1 ng leader that will beassigned to perform the work and other docume Implem entation N Requirements o plan – r eference section ntswill be maintained The measures will be used and work program 8.1 The warning should be taken to avoid or minimizethe hazards which 5.1; have been identified 5.2;7 The requirements for quality management systems Resources (machine and labour) 1 The safety regulations 5.1 The supervisor will be mobilized (name isappointed clearly) 2.1 Traffic control and traffic direction change will betemporarily imple mented 1.5 SCHEDULE OF WORK Base on core test results and sonic test 2 MANPOWER, EQUIPMENT FOR PILE DRIVINGANALYSIS (PDA) 2.1 MANPOWER FOR PILE DRIVING ANALYSIS(PDA) 2.1.1 Organization chart, duty of main contractor Organization chart for Pile Driving Analysis (PDA) asfollowing: 2.1.2 Organization chart, duty of sub contractor 2.2 EQUIPMENT FOR STATIC AXIAL COMPRESSIVEULTIMATE LOAD TE ST PILES Equipment for PDA Testing are as follows N o Item Features Remark PDA equipment includes: – Stress an acceleration device – Two accelerometers, two transducers and cable system Main appar – A cable with length of 50 meter atusfor testi – The processing data software: CAPW ng AP (Case Pile Wave Analysis Program) – A portable computer with a data acquis ition card Hammer Using hammer that ensure designed im pact energy, two kind of hammers: – Weight ton, diameter 1,0m; height 1,4m – Weight 11 ton, diameter 1,0m; height Name of equipment: PDA (Pile driv PDA transferredfrom Pile Dynamic, 1,8m Steel guide casing Automatic l A Automatic level for measuring level evel of test pile Crane Crane > = 25tons Note: Explain to choose drop height of hammer  High Strain Dynamic Test is only having exact resultwhen impact energy on the top of pile is sufficient tomobilize all resistance of soil around pile and at pil e tip It means impact energy shall cause movement of pile  Refer to section 6.2-TCVN 9394:2012 To choosehammer, energy of hammer should bigger thanminimum impact energ y E: Emin=1,75.a.P Emin: Minimum impact energy (KG.m) a: Coefficient 25 (KGm/T) P: Pile bearing capacity is 500T (design bearingcapacity) So, Emin=21875 KG.m The height of drop shall be calculated follow formula: Emin=Q.Hmin => Hmin=Emin/Q Q is weight of hammer – For hammer of tons, Hmin= 21875/8000 =2.734m.The height minimum drop of hammer is 2.75m – For hammer of 11 tons, Hmin= 21875/11000 =1.988m The height minimum drop of hammer is 2.0m Equipment of PDA test TEST METHODS 3.1 WORK FLOW Work flow is as follows 3.2 DESCRIPTION OF WORK SEQUENCE Before carrying out PDA Test, Proof coring of pile toe,Crosshole Sonic Loggin g shall be carried out toconfirm the quality of piles and result shall be acceptedb y the Engineer Structure excavation and Pile head treatment worksalso carry out before PDA te st for working pile Description of work sequence is as follows: 3.2.1 Preparation of PDA Testing 3.2.1.1 Preparation of pile head: For working pile, pile head treatment before PDA test,detail is as follows: – The concrete at the top of bored pile shall bedestroyed to cut-off level – Setting temporary steel casing D1100 length 1.4mshall be fixed at cut-off leve l – Casting concrete in steel casing, grade concreteresistance of additional concre te is the same gradeconcrete resistance or higher of pile test – The PDA test shall be implemented if additionalconcrete reach the strength m ore than 30Mpa 3.2.1.2 Attaching the sensors into the pile side The sensors must be attached along the pile side at thedistance L>= 1.5 D (D: Diameter of pile) from the pilehead where directly receive impact energy of hammer Attaching the sensors into the pile by screws Locationof fixing sensor must be clean and smooth Two sets ofsensor including 01 strain gage and accelerometer shallbe attached at two opposite side of pile Attaching mustensure that the sens or will move together with test pilewhen applied impact load After finishing of attaching,connection of the sensors cable to the main cable and tothe apparatus f or processing of data shall be carried-outcarefully Figure 2: Arrangement for attaching and Transducerfor Bored pile 3.2.1.3 Setting driving frame and testing hammer: Before setting hammer, driving frame should beinstalled stable on the pile head Using Crane to lift andrelease steel hammer when testing Driving frame willen sure the hammer drop downward vertically and theimpact force is applied axiall y and concentrically withthe pile 3.2.1.4 Set up the apparatus and input data of pile andhammer Set up the apparatus for recording, reducing, anddisplaying data so that it is operational and the forceand velocity signal are zeroed Pile data includes pile section, its own weight and alsoelastic modulus of the pil e material, pile length fromthe sensor location and the pile length from the grou nd,wave speed in pile Hammer data: Hammer name, hammer weight anddrop height Figure 3: Schematic Diagram of Apparatus forDynamic Monitoring of bored pil e 3.2.2 PDA test at Site Using crane to lift the steel hammer up to about 0.3- 0.5m from the pile head then release it Steel hammerwill freely drop downward and transfer to pile head animpact energy Checking operation of apparatus as w ellas pile head condition and stability of driving frame After 1st drop and confirm all apparatus are operationaland pile head is in good condition, real test shall becarried out Using the crane to lift the hamm er up to atleast 2m from the pile head for the hammer of 11 tonsor 2.75m for the hammer of tons and release it forfree dropping Impact energy will cause settlement ofpil e and strain wave shall be generated in the pile body.The sensor will receive the signals and transmit to therecorder and to the apparatus for display Repeat the above sequence until getting the requiredload Taking, record and displaying from 1-5 times ofmeasurement, during the test si gnal and pile headcondition and stability of driving frame 3.2.3 Analysis of obtained data in door Base on the data obtained from dynamic test at site, theexperienced specialist w ill use the analysis software toevaluate the bearing capacity of pile CAWAP is t hesoftware analysis program that use the results ofdynamic load test to calculate the static load bearingcapacity In addition, resistance of soil surround pileand end-bearing capacity of pile shal l be calculated The information related to the experiment: – All information of project (name, location of project,contractor, investor…) – Data of test pile (dimensions of pile, data) – Date of test Data input of test: – LE Length of pile (m) – SP concrete Gravity of pile (T/m3) – EM elastic Module of pile (KN/m2) – AR cross-sectional area of the pile (cm2) Table output result of PDA test: – Total resistance contributed by Pile (TOTAL) – Total resistance contributed by Skin Friction (SKIN) – Total resistance contributed by End Bearing (TOE) – Hammer drop height (m) – Case Static Capacity field estimate (RMX) – Maximum measured pile top force (FMX) – Maximum energy transmitted past the gausses (EMX) – Maximum compressive stress at pile top CSX – Maximum displacement of pile – Integrity of pile (BTA) Based on the result of PDA test: conclusions on theload capacity and The Integr ity of pile 3.2.4 Submission of Report on Pile Driving Analysis(PDA) Interpretation and report on testing shall be providedby qualified person approv ed by the Engineer Graph of testing (output data) shall be submitted to theEngineer for each pile at site after completion of testingwith signature of subcontractor, site Engineer of t heContractor and inspector of the Engineer Report on Pile Driving Analysis shall be submitted tothe Engineer within 10 da ys after testing for acceptanceof the Engineer  ... thí nghiệm thử động cọc sau: Số Hạng mục Mô tả Ghi Bộ thiết bị PDA bao gồm: + Bộ cảm biến ứng suất biến dạng Thiết bị thí nghiệm PDA Model PAK + 02 cảm biến biến dạng, 02 cảm biến ứng suất hệ... 25tons Ghi : Giải thích cho việc chọn chiều cao thả búa  Thí nghiệm động biến dạng lớn có kết xác lượng tác động đầu cọc đủ để tất sức kháng đất xung quanh cọc mũi cọc Nghĩa lượng tác động phải làm... THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH 2.1 NHÂN LỰC HUY ĐỘNG CHO THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH 2.1.1 Sơ đồ tổ chức nhân nhà thầu 2.1.2 Sơ đồ tổ chức nhân nhà thầu phụ 2.2 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Thiết bị phục vụ thí nghiệm