Đo địa chấn song song (PSM) là kỹ thuật kiểm tra không phá hủy (NDT) hiệu quả đánh giá độ sâu móng công trình hiện hữu, hiện nay vẫn còn rất mới ở Việt Nam. Một số kết quả nghiên cứu và triển khai áp dụng kỹ thuật trên một số công trình thực tế được trình bày.
THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN ỨNG DỤNG KỸ THUẬT KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY MỚI ĐÁNH GIÁ ĐỘ SÂU CỌC MĨNG CƠNG TRÌNH HIỆN HỮU Đo địa chấn song song (PSM) kỹ thuật kiểm tra không phá hủy (NDT) hiệu đánh giá độ sâu móng cơng trình hữu, Việt Nam Một số kết nghiên cứu triển khai áp dụng kỹ thuật số cơng trình thực tế trình bày Kết thu cho thấy khả nhận diện loại vật liệu, chất lượng cọc móng Độ xác chiều dài cọc móng đánh giá khoảng ± 0,5 m Kỹ thuật tin cậy cao cọc móng nằm mơi trường đất đồng khoảng cách đặt ống đo với móng phạm vi 1,5 m Một kết hợp kỹ thuật đo địa chấn với kỹ thuật hạt nhân đo địa tầng lỗ khoan (γ- γ) (γ - tự nhiên) nâng cao độ tin cậy đánh giá độ sâu móng trường hợp địa tầng đất phức tạp Nghiên cứu có giá trị triển khai áp dụng tin cậy PSM - kỹ thuật kiểm tra NDT cho điều tra khảo sát khôi phục, nâng cấp cơng trình hữu Số 54 - Tháng 03/2018 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN MỞ ĐẦU đặt đầu ống đo hạ xuống Các kỹ thuật đánh giá không phá hủy từ từ theo bước dịch chuyển xác định sau lần (NDE) sử dụng để kiểm tra chất lượng gõ phát sóng toàn độ sâu ống đo thi cơng móng cơng trình xây dựng, kiểm tra giao thông Gần đây, nhu cầu đánh giá trạng Thực tế, biến thiên vận tốc sóng chất lượng móng cơng trình hữu (cũ) nén lớp đất đường sóng truyền từ tăng lên nhu cầu sửa chữa, khôi phục nâng điểm phát đến đầu thu kiểm tra địa chấn cấp kiểm định cơng trình sử song song phức tạp, phụ thuộc vào địa tầng dụng Trong số trường hợp, nhu cầu nhận tính chất lớp đất khác Để làm rõ diện độ sâu, loại vật liệu, chất lượng móng nguyên lý kiểm tra địa chấn song song, đặt hồ sơ cơng trình cũ bị thất lạc ảnh hưởng đường truyền sóng ứng suất đến Các kỹ thuật đánh giá cọc móng cơng trình đơn giản hóa 02 trường hữu khác biệt với phương pháp NDE thông hợp Thứ nhất, cọc nằm địa tầng đất thường có diện cơng trình nằm đồng có vận tốc sóng nén khơng đổi phía móng (khơng thể tiếp cận đầu móng) thời gian truyền song địa chấn cọc trực Kỹ thuật đo địa chấn song song (Parallel Seismic tiếp đến đầu thu mô tả hình Test Method) sử dụng phù hợp tốt cho biểu diễn theo phương trình (1): cơng trình khơng thể tiếp cận đầu móng Một chương trình thực nghiệm tiến hành để phân tích khả phương pháp NDE đo địa chấn song song cho đánh giá móng sâu điều kiện khơng để tiếp cận đầu móng cọc Báo cáo trình bày số kết thực nghiệm đánh giá khả kỹ thuật với hệ thiết bị đo địa chấn SPL-97 xác định chiều dài cọc móng, nhận diện loại vật liệu kết cấu móng, lựa chọn khoảng cách sóng địa chấn truyền qua đất đến đầu thu vận tốc sóng nén tầng đất lân cận móng cọc kiểm tra NGUYÊN LÝ KỸ THUẬT KIỂM TRA Nguyên lý kỹ thuật phương pháp đo địa chấn song song mô tả hình Để thực kiểm tra, lỗ khoan lân cận móng sâu chút chuẩn bị Phần cơng trình liên kết với móng tác động gõ búa để phát sóng địa chấn, sóng truyền xuống cọc móng qua đất đến đầu thu địa chấn đặt ống đo (lỗ khoan) đầy nước ghi nhận Thời gian truyền sóng đo từ điểm tác động đến đầu thu Đầu đo Số 54 - Tháng 03/2018 Hình Đường truyền sóng trực tiếp td = a + ∑ di i vconc + c vp (1) Trong di bước dịch chuyển đầu thu; i - số bước dịch chuyển; a - khoảng cách theo phương thẳng đứng điểm phát thu sóng; c - khoảng cách móng ống đo; vconc- vận tốc truyền bê tơng móng; vp - vận tốc sóng nén đất THƠNG TIN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ HẠT NHÂN Từ phương trình (1), đường biểu diễn thời gian sóng đến theo độ sâu cọc liên tục môi trường đất đồng đường tăng tuyến tính theo độ sâu Nếu gặp khuyết tật hay chân cọc, thời gian sóng đến tăng tương ứng, biểu thị khuyết tật hay độ sâu cọc Phương trình cho thấy, tầng đất cứng gần mũi cọc sóng có thời gian truyền ngắn từ cọc tới đầu thu phụ thuộc vào vận tốc tương đối tầng đất khoảng cách cọc vào ống đo Khả truyền sóng trực tiếp lớn ống đo Trường hợp thứ 2, xảy sóng bị khúc gần với móng Giải đoán thay đổi độ dốc xạ biểu diễn hình Khi địa tầng đất phía biểu đồ đo có lớp đất cứng gần đáy cọc có vận tốc sóng nén nhỏ tầng đất nằm cần phải phân tích, thảo luận bên dưới, thời gian sóng đến có Hiện trường quy trình thực nghiệm thể sóng truyền từ cọc móng qua tầng đất bên Một trường thực nghiệm lựa ngược lên tới đầu thu Sóng bị khúc xạ chọn phù hợp hệ cọc móng bê tơng tạo sóng dọc tới góc tới hạn truyền dọc cơng trình dự án chung cư cao ốc Ba nhóm theo mặt phân cách mơi trường bên cọc ép D, E, N có chiều dài cọc đóng kiểm sốt để Sóng khúc xạ nhiễu xạ dọc theo mặt phân cách tiến hành thí nghiệm đo địa chấn song song tạo sóng hướng vào mơi trường phía Ba lỗ khoan thí nghiệm có đường kính ~ 60 mm Sóng gọi sóng đầu truyền với đặt ống nhựa đường kính 60 mm Độ sâu vận tốc theo hướng nghiêng góc (900 - ic) so khoan với nhóm cọc D 18 m, nhóm E 28 m với mặt phân cách, ic góc tới hạn nhóm N 50 m Khoảng cách cọc sóng tới Thời gian truyền th sóng khúc xạ với ống đo nhóm nằm khoảng từ xác định phương trình (2) 0,4 m đến 3,0 m (hình 3) Hình Đường truyền sóng khúc xạ th = tan ic H c + +[ − ]( H − d − a) vconc v p v p1 cos ic v p2 (2) Trong vp1 - vận tốc sóng nén tầng đất trên; vp2 - vận tốc sóng nén tầng đất Hình Sơ đồ trường thí nghiệm Số 54 - Tháng 03/2018 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN Thiết bị đo địa chấn SPL-97-CEBTPFRANCE sử dụng cho thí nghiệm đo địa chấn song song Mỗi cọc nhóm cọc khảo sát Trong thí nghiệm đầu thu đặt đầu ống đo hạ xuống từ từ với bước dịch 0,5 m sau lần gõ phát sóng tồn độ sâu đo kiểm tra để tạo biểu đồ tín hiệu thu nhận KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Độ sâu móng Thực ghi nhận thời gian sóng đến từ lần gõ phát sóng biểu diễn thành biểu đồ theo độ sâu cho tất cọc Nhận diện chân cọc độ sâu biểu đồ nơi có thay đổi độ dốc đường biểu diễn thời gian sóng đến Các kết thí nghiệm đo địa chấn song song cho cọc nhóm N đưa Hình Suy giảm biên độ tín hiệu nhận bảng Sai khác độ sâu móng đánh giá từ nhóm cọc D E nằm khoảng ± 0,5 m Trên sở tín hiệu suy giảm vượt khỏi Bảng Các kết thí nghiệm đo địa khả ghi nhận tin cậy, biến thiên chấn song song nhóm cọc N vận tốc sóng nén theo độ sâu đường truyền sóng khơng ổn định, khoảng cách ống đo móng nên lựa chọn phạm vi 1,5 m Ở Cọc N1 N2 N3 N4 N5 khoảng cách ống đo lớn hơn, giải đoán biểu đồ Chiều dài thực 19,50 9,50 11,00 21.00 10,50 cọc (m) thời gian đến trở nên khó khăn đặc biệt tình trạng đất bề mặt phức tạp Chiều dài đánh giá 19,64 9,53 10,78 20,72 10,59 theo PSM (m) Sai khác (m) 0,14 0,03 0,22 0,28 0,09 Vận tốc truyền sóng cọc đất Như cách để nhận diện loại vật liệu móng kết cấu, vận tốc sóng truyền cọc móng đánh giá theo độ dốc biểu đồ biểu diễn thời gian dóng đến theo độ Khoảng cách ống đo sâu đất lân cận cọc Các vận tốc truyền sóng Để xác định khoảng cách sóng nén truyền tính tốn từ kết thí nghiệm đo qua đất lân cận cọc thu nhận trước tín địa chấn song song mô tả bảng hiệu bị suy giảm biểu diễn rõ ràng khuynh Kết bảng cho thấy vận tốc sóng hướng liệu đo, đường biểu diễn biên độ suy giảm theo độ sâu cọc nén đất phù hợp với số liệu tra cứu vận tốc lớp đất bề mặt [1] Vận tốc sóng nhóm vẽ biểu đồ (hình 4) truyền nhóm cọc phù hợp với dải Số 54 - Tháng 03/2018 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN vận tốc đặc trưng cho bê tông 3,0 Km/s – 4,0 Km/s Bảng Các vận tốc tính tốn từ kết thí nghiệm đo dịa chấn song song Nhóm N Nhóm E Vận tốc cọc Vận tốc đất Độ sâu cọc N1 2,331 Km/s 0,700 Km/s 19,64 m N2 3,700 Km/s 0,811 Km/s 9,53 m N3 2,325 Km/s 0,721 Km/s 10,78 m N4 2,272 Km/s 0,675 Km/s 20,72 m N5 3,807 Km/s 0,810 Km/s 10,59 m E1 3,491 Km/s 0,439 Km/s 18,49 m E2 3,360 Km/s 0,424 Km/s 15,86 m E3 3,362 Km/s 0,578 Km/s 17,46 m E4 3,284 Km/s 0,452 Km/s 16,32 m đáy móng bị nhận diện nhầm lẫn thay đổi vận tốc sóng nén biên giới tầng đất Các kỹ thuật đo gamma địa tầng cung cấp nhanh chóng số tính chất lớp đất thông tin địa tầng để cải thiện độ tin cậy giải đoán nơi địa tầng đất phức tạp Ảnh hưởng lớp đất lên thời gian sóng truyền đến xác nhận đo gamma địa tầng mơ tả hình BÀN LUẬN Các kết từ chương trình thực nghiệm cho phép đánh giá khả ứng dụng kỹ thuật địa chấn song song đánh giá chiều dài cọc, nhận diện chất lượng cọc Các thực nghiệm cho thấy thực tế biến thiên vận tốc sóng nén lớp đất đường sóng truyền từ điểm phát đến đầu thu kiểm tra địa chấn song song phức tạp, phụ thuộc vào địa tầng tính chất lớp đất khác Một tầng đất cứng gần mũi cọc dẫn đến sóng qua tầng đất có thời gian truyền ngắn từ cọc tới đầu thu so với đường truyền trực tiếp phụ thuộc vào vận tốc tương đối tầng đất khoảng cách cọc vào ống đo Khả truyền sóng trực tiếp lớn ống đo gần với móng thay đổi độ dốc biểu đồ đo phụ thuộc lớp đất cứng nằm gần đáy cọc Kết hợp kỹ thuật đo địa chấn song song kỹ thuật đo gamma địa tầng Do thay đổi vận tốc sóng nén lớp đất, đường truyền sóng địa chấn từ điểm phát tới đầu thu thí nghiệm đo địa chấn song song phức tạp gây khó khăn giải đốn Tình trạng đất bề mặt tính chất lớp đất xung quang móng cọc khác nguyên nhân Hình Kết hợp kỹ thuật đo địa chấn đo gamma địa tầng giải đốn độ sâu móng THỬ NGHIỆM ÁP DỤNG THỰC TẾ Từ kết nghiên cứu làm chủ kỹ thuật công nghệ, kỹ thuật địa chấn song song chấp nhận sử dụng thử nghiệm cho đánh giá độ sâu trạng chất lượng móng điều tra khảo sát nâng cấp số công trình bị thất lạc khơng hồ sơ lưu trữ Cơng trình sửa chữa gia cường cầu Nhị Thiên Đường Hai trụ T3.1 T3.2 lựa chọn thí nghiệm địa chấn song song Kết thí nghiệm mơ tả bảng hình Bảng Số liệu thí nghiệm cọc móng T3.1 T3.2 Khoảng cách ống đo (mm) 560 1200 Chiều dài cọc xác định (m) 9,20 9,16 Vận tốc sóng cọc (m/s) Kiểu cọc 4002 3583 Bê tông 40x40 cm Bê tơng 40x40 cm Số 54 - Tháng 03/2018 THƠNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN Bảng Số liệu thí nghiệm cọc móng cầu chữ Y Hình Kết biểu đồ đo địa chấn song song trụ T3.1 T3.2 Cầu Nhị Thiên Đường 6B 7C Khoảng cách ống đo (mm) 800 600 Chiều dài cọc xác định (m) 25,04 25,83 Vận tốc sóng cọc (m/s) 3590 3967 Kiểu cọc Bê tông 40x40 cm Bê tơng 40x40 cm Cơng trình sửa chữa nâng cấp Cầu cảng Tân Cảng 05 cọc móng V2, V5, V7, V9, V10 lựa chọn thí nghiệm địa chấn song song Kết thí nghiệm mơ tả bảng hình Bảng Số liệu cọc móng cầu cảng Tân Cảng V10 V9 V7 V5 V2 Khoảng cách ống đo (mm) 800 450 400 500 1100 Chiều dài cọc xác định (m) 24,55 30,98 29,54 22,40 31,66 Vận tốc sóng cọc (m/s) 4745 4711 4783 4707 4270 Kiểu cọc Thép ống D600 Thép hình I 350 Thép ống D600 Thép ống D350 Thép hình I 350 Hình Kết biểu đồ đo địa chấn song song trụ 6B 7C - Cầu chữ Y KẾT LUẬN Từ kết thực nghiệm kỹ thuật đo địa chấn song song trường thí nghiệm cơng trình, số kết luận rút ra: • Xác định đáy móng theo biểu đồ thời gian sóng đến rõ ràng mơi trường đất xung quanh móng có độ cứng đồng cho phép đánh giá tin cậy chiều dài cọc, nhận diện chất lượng cọc Hình Kết biểu đồ đo địa chấn song song trụ V2 V5 - Cầu cảng Tân Cảng Cơng trình mở rộng Cầu chữ Y • Sử dụng lỗ đo phạm vi khoảng 1,5 m so với móng, đáy cọc móng nhận diện từ biểu đồ thời gian sóng đến theo độ sâu độ sâu nơi biên độ sóng đến suy giảm đáng kể 02 cọc móng trụ cầu 6B 7C lựa • Đáy cọc móng thể bị giải đốn lầm lẫn chọn thí nghiệm địa chấn song song Kết thí thay đổi vận tốc sóng nén biên giới nghiệm mô tả bảng hình tầng đất Một đề nghị kết hợp kỹ thuật đo địa Số 54 - Tháng 03/2018 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN chấn song song kỹ thuật đo gamma địa tầng có and Environmental of Problems, 67-74 1999 thể cải thiện độ tin cậy độ sâu móng giải Nguyen Le Son et al, “Nghiên cứu ứng dụng số kỹ thuật sóng âm kiểm tra khơng phá đốn nơi địa tầng đất phức tạp hủy đánh giá chất lượng độ sâu móng, kết cấu • Vận tốc sóng biểu kiến cọc cơng trình xây dựng, giao thông”, Báo cáo tổng kết đề tài, mã số: VNLNTVN/CS/03-02-05, móng xác định theo độ dốc biểu đồ tháng 2/2004 biểu diễn thời gian sóng đến theo độ sâu sử dụng để nhận diện loại vật liệu chất lượng móng kết cấu Các kết nghiên cứu chứng tỏ khả kỹ thuật đo địa chấn song song áp dụng cho điều kiện trường phức tạp Các khả kết thu nhận có giá trị để áp dụng tin cậy kỹ thuật NDT cho công tác điều tra khảo sát khơi phục, nâng cấp cơng trình hữu Nguyễn Lê Sơn, Nguyễn Văn Thái Bình, Phạm Thị Lan Anh Trung tâm NDE (TP HCM) TÀI LIỆU THAM KHẢO Obrutsky L et al (2010), Eddy Current Richard J Finno, Peter W Osborn, Final Reports of project: “Non-destructive Evaluation of a Deep Foundation Test”, Infrastructure Technology Institute (ITI) at the Northwestern University National Geotechnical Experimentation Site, June 1997 M F Aouad L D Olson, Olson Engineering, “Applications of NDT Methods for the Determination of Unknown Bridge Foundation Depths”, The Fourth International Conference on Non-Destructive Testing in Civil Engineering, NDT-CE ‘97”, Liverpool- UK, 8-11 APRIL 1997 Lanbo Liu and Guo Tieshuan, “Seismic Non-Destructive Tests on Reinforced Concrete Column of the Longtan Highway Bridge, Guangxi, China”, Proceedings of Symposium on the Application of Geophysics to Engineering Số 54 - Tháng 03/2018 ... lân cận móng cọc kiểm tra NGUYÊN LÝ KỸ THUẬT KIỂM TRA Nguyên lý kỹ thuật phương pháp đo địa chấn song song mơ tả hình Để thực kiểm tra, lỗ khoan lân cận móng sâu chút chuẩn bị Phần cơng trình liên... đốn độ sâu móng THỬ NGHIỆM ÁP DỤNG THỰC TẾ Từ kết nghiên cứu làm chủ kỹ thuật công nghệ, kỹ thuật địa chấn song song chấp nhận sử dụng thử nghiệm cho đánh giá độ sâu trạng chất lượng móng điều tra. .. thiện độ tin cậy độ sâu móng giải Nguyen Le Son et al, “Nghiên cứu ứng dụng số kỹ thuật sóng âm kiểm tra khơng phá đốn nơi địa tầng đất phức tạp hủy đánh giá chất lượng độ sâu móng, kết cấu •