Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 9352:2012. Tiêu chuẩn về Đất xây dựng - phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh. Tiêu chuẩn này quy định phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh và các kiến nghị sử dụng kết quả trong khảo sát địa chất công trình và phục vụ thiết kế nền móng.
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9352:2012 ĐẤT XÂY DỰNG - PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH Soils - Method of cone penetration test Lời nói đầu TCVN 9352:2012 chuyển đổi từ TCXD 174:2003 theo quy định khoản Điều 69 Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật điểm a khoản Điều Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 01/8/2007 Chính phủ quy định chi tiết thi hành số điều Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật TCVN 9352:2012 Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng - Bộ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố ĐẤT XÂY DỰNG - PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH Soils - Method of cone penetration test Phạm vi áp dụng 1.1 Tiêu chuẩn quy định phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh kiến nghị sử dụng kết khảo sát địa chất cơng trình phục vụ thiết kế móng 1.2 Thí nghiệm xuyên tĩnh sử dụng đất dính đất rời có hàm lượng hạt lớn 10 mm nhỏ 25 % Thuật ngữ định nghĩa 2.1 Đầu xuyên (Penetration prope) Bộ phận nhạy cảm với sức kháng đất gồm mũi côn măng xông đo ma sát 2.2 Mũi côn (Cone tip) Bộ phận tận đầu xun, có hình dạng nón, dùng để xác định sức kháng mũi q c 2.3 Mũi côn cố định (Fixed cone tip) Khi thí nghiệm xun mũi chuyển động đồng thời với phận khác đầu xuyên cần xuyên 2.4 Mũi côn di động (Free cone tip) Khi thí nghiệm xun mũi xun chuyển động, phận khác đầu xuyên cần ngồi đứng n 2.5 Mũi đơn giản (Simple cone tip) Loại mũi mà phía chóp nón phần hình trụ, có đường kính đường kính đáy 2.6 Mũi có áo bọc (Cone tip with adhesion jacket) Loại mũi mà phía chóp nón áo bọc, có chiều dài lớn đường kính đáy mũi côn 2.7 Măng xông đo ma sát (Friction sleeve surface) Ống thép nằm ngang phía mũi cơn, dùng để đo ma sát thành đơn vị 2.8 Hệ thống cần xuyên (Outer rod) Các ống rỗng, dùng để ấn định hướng đầu xuyên xuống đất bảo vệ hệ thống cần cáp điện 2.9 Cần (Inner rod) Các cần đặc, dùng để ấn mũi côn xuống đất 2.10 Bộ đo - ghi kết (Data logger) Bao gồm phận truyền thông tin từ mũi măng xơng đo ma sát (nếu có) lên mặt đất phận đo ghi kết 2.11 Xuyên điện (Electric cone penetrometers) Loại xuyên sử dụng cảm biến lực điện gắn đầu xuyên Các thơng tin lực chuyển thành tín hiệu điện truyền lên đo - ghi qua cáp điện cần xuyên 2.12 Xuyên học (Mechanical cone penetrometers) Loại xuyên sử dụng hệ thống cần để truyền thông tin sức kháng xuyên lên mặt đất Thiết bị đo sức kháng xuyên đồng hồ thủy lực hay võng kế ứng biến 2.13 Thiết bị tạo lực nén (Pushing equipment) Thiết bị dùng để ấn tĩnh cần đầu xuyên xuống đất Đối trọng cho thiết bị tạo lực nén neo tải trọng 2.14 Vòng giảm ma sát cần xuyên (Friction reducer) Vòng gắn vào cần nằm phía đầu xuyên để tạo khả xuyên sâu 2.15 Thí nghiệm xuyên liên tục (Continuous penetration test) Loại thí nghiệm mà đo sức kháng mũi mũi côn chuyển động đồng thời với phận khác cần xuyên măng xông đo ma sát 2.16 Thí nghiệm xuyên gián đoạn (Discontinuous penetration test) Loại thí nghiệm đo sức kháng mũi mũi di động, phận khác cần xuyên măng xông đo ma sát đứng yên 2.17 Sức kháng đơn vị mũi côn, qc (Cone tip resistance) (sau gọi tắt sức kháng mũi côn) Sức kháng đất tác dụng lên mũi côn xác định cách chia lực tác dụng thẳng đứng Qc (kN) cho tiết diện đáy mũi côn Ac (cm²): đó: qc sức kháng mũi cơn,tính kilơpascan (kPa); Qc lực tác dụng thẳng đứng, tính kilơniutơn (kN); Ac diện tích tiết diện đáy mũi cơn, tính xentimet vng (cm²) 2.18 Ma sát thành đơn vị, fs (Sleeve friction) Sức kháng đất tác dụng lên bề mặt măng xông ma sát xác định cách chia lực tác dụng lên bề mặt măng xơng Qs (kN) cho diện tích măng xơng As (cm²): đó: fs ma sát thành đơn vị, tính kilơpascan (kPa); Qs lực tác dụng lên tồn bề mặt măng xơng đo ma sát, tính kilơniutơn (kN); As diện tích xung quanh bề mặt măng xơng đo ma sát, tính xentimet vng (cm²) 2.19 Tổng sức kháng xuyên, Qt (Total cone tip resistance) Lực cần thiết để ấn cần đầu xuyên xuống đất Đơn vị đo kilôniutơn (kN) 2.20 Tổng ma sát thành, Qst (Total sleeve friction) Lực tác dụng lên toàn thành cần xuyên độ sâu thí nghiệm tính công thức: Qst = Qt - Qc (3) đó: Qst lực tác dụng lên tồn thành cần xun, tính kilơniutơn (kN); Qt lực tác dụng lên tồn bề mặt măng xơng đo ma sát, tính kilơniutơn (kN); Qc lực tác dụng thẳng đứng, tính kilơniutơn (kN); 2.21 Tỷ sức kháng, Fr (Friction ratio) Tỷ số ma sát thành đơn fs sức kháng mũi côn qc độ sâu thí nghiệm thể phần trăm hay số thập phân: đó: Fr tỷ sức kháng, thể phần trăm số thập phân; qc sức kháng mũi cơn, tính kilơpascan (kPa); fs ma sát thành đơn vị, tính kilơpascan (kPa); Quy định chung 3.1 Thí nghiệm xun tĩnh ấn vào đất đầu xuyên với hệ thống cần xuyên lực tĩnh, để xác định sức kháng xuyên đất Khi thí nghiệm vận tốc xuyên phải đảm bảo theo quy ước 3.2 Kết thí nghiệm xuyên tĩnh dùng để: - Xác định ranh giới lớp đất bề mặt lớp đất bề mặt lớp đất đá cứng, xác định độ đồng lớp đất khoanh định dị thường khác đất; - Xác định độ chặt đất loại cát; - Đối chứng với khoan thăm dò thí nghiệm phòng để phân chia loại đất xác định số đặc trưng - lý lớp đất, phục vụ thiết kế móng điều kiện cho phép; - Xác định sức chịu tải móng cọc 3.3 Phương pháp thí nghiệm xun tĩnh tiêu chuẩn quy định cho hai loại thiết bị xuyên: xuyên điện xuyên học, quy định cho hai loại mũi côn: mũi côn di động mũi côn cố định Khi sử dụng loại thiết bị loại mũi cần ghi rõ đặc tính kỹ thuật chúng biểu đồ xuyên báo cáo kết xuyên 3.4 Việc bố trí thí nghiệm xuyên tĩnh mạng lưới thăm dò độ sâu chúng cần tuân theo tiêu chuẩn khảo sát hành tham khảo Phụ lục A Kích thước tính milimét Hình - Đầu xuyên chuẩn Thiết bị xuyên tĩnh 4.1 Các phận thiết bị xuyên tĩnh tiêu chuẩn quy định sau: 4.1.1 Cho phép sử dụng hai loại đầu xun: đầu xun có măng xơng đầu xun khơng có măng xơng đo ma sát (xem Hình 1) Chiều dài tổng cộng đầu xuyên (bao gồm mũi côn, măng xông đo ma sát cần tiếp theo) phải 000 mm 4.1.2 Mũi gồm hai phần phần chóp nón phần hình trụ tiếp theo: - Kích thước chuẩn: Đường kính mũi (B) (đáy chóp nón) 35,7 mm Góc nhọn mũi 60° Chiều cao phần hình trụ chóp nón mm (xem Hình 1); Bảng - Dung sai chế tạo mũi côn Tên phận kỹ thuật mũi Đường kính đáy mũi Chiều cao mũi Kích thước Dung sai (mm) 35,7 mm < B < 36,0 mm + 0,3 31,0 < L1 < 31,3 + 0,3 Độ nhám mặt mũi côn 16) 20 đến 23 15 000 12 đến 19 50 000 16 đến 25 kN/m (số tầng) CHÚ THÍCH: a) Chọn chiều sâu nhỏ lớp đất chịu nén nằm mức nước ngầm, trị số lớn xuất nước ngầm; b) Nếu chiều sâu quy định tầng mà gặp lớp đất đá cứng, cần nghiên cứu vào m đến m lớp mặt đá phong hóa yếu, đáy móng tựa vào lớp đá gốc, chiều sâu thăm dò nhỏ trị số quy định bảng này; c) Nếu chiều sâu quy định bảng mà gặp đất yếu cần nghiên cứu qua lớp đất yếu vào lớp đất tốt m A.5 Khi khảo sát để thiết kế móng cọc ống, số lượng cơng trình thăm dò khơng ba cho nhà cơng trình Khi khảo sát để thiết kế móng cọc chống, số lượng cơng trình thăm dò phụ thuộc vào mức độ phức tạp điều kiện địa chất công trình đặc điểm nhà cơng trình thiết kế xây dựng xác định theo Bảng A.3 A.6 Chiều sâu thăm dò cho móng cọc đặt đất phải sâu chiều sâu thiết kế hạ cọc m Khi tải trọng nhóm cọc chống lớn 000 kN dùng bè cọc cho tồn nhà 50 % số lượng cơng trình thăm dò phải nghiên cứu đến độ sâu nằm mũi cọc không nhỏ 10 m Khi cọc tựa vào lớp đá gốc, chiều sâu thăm dò phải sâu cọc m CHÚ THÍCH: a) Đối với cọc ma sát chiều sâu thăm dò cần sâu đáy cọc m; b) Khi gặp lớp đá bị phong hóa mạnh, phát triển hang động - tơ (kast) chiều sâu thăm dò xác định theo đặc điểm điều kiện địa chất cơng trình cơng trình thiết kế xây dựng A.7 Khoảng cách số lượng điểm xuyên phạm vi nhà nhóm nhà giống quy định A.2 xác định theo Bảng A.4 Khi sử dụng cọc chống, nhà phải bố trí điểm xuyên Bảng A.3 - Đặc điểm cơng trình xây dựng khoảng cách thăm dò Đặc điểm nhà cơng trình xây dựng Khoảng cách, m/số điểm Mức độ phức tạp Đơn giản Trung bình Phức tạp Nhà 10 tầng, tải trọng tường chịu lực tác dụng lên móng ≤ 500 kN/m tải trọng lên khung cột ≤ 000 kN xây dựng hàng loạt 70 50 30 2 Nhà 16 tầng, tải trọng tường chịu tác dụng lên móng ≤ 000 kN/m tải trọng lên khung cột ≤ 20 000 kN/m 50 40 30 Nhà cao (16 tầng đến 28 tầng), hành lang chịu lực, ống khói, lò nung, nhà có tải trọng lên cột khung > 20 000 kN 40 30 20 Bảng A.4 - Khoảng cách số điểm xuyên Cấp Mức độ phức tạp điều Khoảng cách trung bình Số lượng điểm xuyên tối thiểu cho nhà kiện ĐCCT điểm xuyên (m) nhà (nhóm nhà) I II Đơn giản 25 Trung bình 15 10 Phức tạp 10 12 Đơn giản 40 Trung bình 25 Phức tạp 15 10 A.8 Đối với nhà cấp III cơng trình dạng tuyến, khoảng cách điểm xuyên 50 m đến 100 m, nhà bố trí khơng q ba điểm xun A.9 Đối với giai đoạn khảo sát phục vụ lập luận chứng kinh tế kỹ thuật thiết kế kỹ thuật, thông thường số lượng điểm xuyên từ 50 % đến 70 % tổng số cơng trình thăm dò Các điểm xuyên tĩnh bố trí xem kẽ với điểm khoan cơng trình thăm dò khác (nén ngang, cắt cánh) Đối với cơng trình loại nhỏ vừa, nằm dạng địa hình, cần bố trí đối chứng song song khoan xuyên tĩnh từ cấp đến cấp tùy theo mức độ phức tạp đất Khoảng cách điểm khoan điểm xuyên tính cặp đối chứng quy định từ m đến m Đới với cơng trình lớn, nằm vùng có điều kiện địa chất phức tạp có nhiều dạng địa hình khác nhau, dạng địa hình khu vực địa chất đặc trưng cần bố trí từ đến cặp đối chứng A.10 Đối với giai đoạn khảo sát phục vụ thiết kế kỹ thuật lập vẽ thi cơng, có nhiều khả lựa chọn giải pháp móng sâu số lượng điểm xun lên tới 80 % đến 100 % tổng số lượng cơng trình thăm dò để xác định bề dày lớp đất yếu, bề mặt bề dày lớp đất tốt tựa cọc dụng kết xuyên để tính tốn thiết kế móng cọc Khi có nhiều khả sử dụng móng nơng, số lượng điểm xun chiếm tới 50 % tổng số cơng trình thăm dò để xác định ranh giới, bề dày lớp đất, khoan vùng yếu, đánh giá độ đồng lớp đất Số lượng cơng trình thăm dò lại bố trí khoan lấy mẫu, cho loại hình khảo sát khác (cắt cánh, nén ngang ) để xác định đặc trưng lý cần thiết cho thiết kế móng A.11 Khi khảo sát để xác định ranh giới, bề dày, độ chặt độ đồng đất đắp đất lấp, để khoanh vùng túi bùn để xác định bề dày, độ chặt độ đồng số đặc trưng lý phục vụ thiết kế cho đất loại cát (khơng thể lấy mẫu ngun trạng) khối lượng chiếm từ 80 % đến 100 % tổng số cơng trình thăm dò Phụ lục B (Tham khảo) Đặc tính kỹ thuật số thiết bị xun tĩnh thơng dụng B.1 Đặc tính kỹ thuật số thiết bị xuyên tĩnh thông dụng Bảng B.1 - Đặc tính kỹ thuật số thiết bị xuyên tĩnh thông dụng Đặc trưng thiết bị Xuyên học Xuyên điện Liên Xô cũ Hà Lan Pháp Mũi côn di động Mũi côn di động Mũi côn cố định 35,7 35,7 40,5 Góc nhọn mũi (0) 60 60 60 Tiết diện mũi côn (cm²) 10 10 15 Đường kính cần ngồi (mm) 37,5 37,5 45,0 Đường kính cần (mm) 18 15 - 000 000 500 Vận tốc xuyên (cm/s) đến 2 Cách thức thí nghiệm Gián đoạn Gián đoạn Liên tục Cách thức đo ghi Gián đoạn Gián đoạn Điện, tự ghi vẽ biểu đồ Neo Neo Loại mũi Đường kính mũi (mm) Chiều dài cần xuyên (mm) Đối trọng Khả ấn (kN) B.2 Một số đầu xuyên tĩnh thông thường 100 100 100 Phụ lục C (tham khảo) Mẫu nhật ký thí nghiệm xuyên tĩnh C.1 Mẫu bìa ngồi nhật ký thí nghiệm xuyên tĩnh - Tên quan: - Tên tổ thí nghiệm: Nhật ký thí nghiệm xun tĩnh - Tên cơng trình: - Địa điểm: - Cơng trình bắt đầu ngày tháng năm kết thúc ngày tháng năm - Loại thiết bị sử dụng đặc tính kỹ thuật bản: - Người thí nghiệm: - Người kiểm tra: C.2 Mẫu tờ bên sổ - Số hiệu điểm xuyên: Sơ đồ bố trí điểm xuyên - Ngày thí nghiệm: - Cao tọa độ điểm xuyên: X = - Độ sâu kết thúc thí nghiệm: - Độ sâu mực nước ngầm: Độ sâu (m) Sức kháng mũi côn (105 Pa) (1) (2) Tổng sức kháng măng xông mũi côn Qsc (kN) (3) Tổng sức Tổng sức kháng Ma sát thành kháng Qt ma sát thành đơn vị/,(105 Qst (kN) Pa) (kN) (4) (5) Phụ lục D (Tham khảo) Mẫu biểu đồ xuyên tĩnh KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH (6) Ghi (7) CHÚ THÍCH: Sức kháng mũi qc (105 Pa) Ma sát thành đơn vị fs (105 Pa) Phụ lục E (Tham khảo) Xác định số đặc trưng lý đất kết thí nghiệm xuyên tĩnh E.1 Dựa vào sức kháng mũi côn qc, độ chặt đất loại cát xác định theo Bảng E.1 Bảng E.1 - Độ chặt đất xác định xuyên côn Loại cát qc (105Pa) Độ chặt Cát hạt thô hạt trung Cát hạt mịn Cát lẫn bụi Cát bụi bão hòa 150 < qc Chặt 50 < qc < 150 Chặt vừa qc < 50 Rời 120 < qc Chặt 40 < qc 90 0,3 < Fr < 0,8 Cát hạt mịn qc < 90 0,5 < Fr < 1,7 Cát bụi, cát pha qc < 30 1,0 < Fr < 3,0 Sét pha < qc < 40 2,0 < Fr < 4,0 Sét < qc < 30 4,0 < Fr < 9,0 Bùn 2,0 < Fr < 5,0 E.3 Dựa vào sức kháng xuyên qc, góc ma sát đất loại cát xác định theo Bảng E.3 Bảng E.3 - Góc ma sát đất loại cát qc (10 Pa) (°), độ sâu 2m ≥5m 10 28 26 20 30 28 40 32 30 70 34 32 120 38 34 200 36 36 300 40 38 E.4 Dựa vào sức kháng xun qq, lực dính kết khơng nước Cu đất loại sét ( = 0) xác định sau: đó: CuLực dính kết khơng nước đất, đơn vị đo kilôpascan (kPa); qc Sức kháng mũi côn,đơn vị đo kilôpascan (kPa); Áp lực thân đất độ sâu thí nghiệm, đơn vị đo kilôpascan (kPa) E.5 Dựa vào sức kháng mũi côn qc, sức chịu tải cho phép móng nơng quy ước có bề rộng B xấp xỉ chiều sâu đặt móng D, đất loại sét xác định theo Bảng E.4 Bảng E.4 - Sức chịu tải cho phép móng nơng qc (105 Pa) Ro (105 Pa) 10 1,2 20 2,2 30 3,1 40 4,0 50 4,9 60 5,8 E.6 Dựa vào sức kháng xuyên qc, mô đun biến dạng (Eo = ac.qc) đất vùng Hà Nội xác định theo Bảng E.5 Bảng E.5 - Quan hệ qc mô đun biến dạng Loại đất Giới hạn qc (10° Pa) Giá trị c Sét, sét pha qc < 15 5< c 15 3< c 8 4,5 < c < 7,5 Dẻo mềm, dẻo chảy qc< 3< c