Trong vài thập niên gần đây, cọc khoan nhồi đã trở thành một giải pháp móng quen thuộc trong các công trình xây dựng ở VN. Nghiên cứu này các tác giả trình đã trình bày quản lý chất lượng thi công cọc khoan nhồi nhằm hỗ trợ các kỹ sư tư vấn nắm vững các kiến thức liên quan đến chất lượng thi công cọc khoan nhồi.
PHÁT TRIỂN X ÂY DỰNG BỀN VỮNG TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG Quản lý chất lượng thi công cọc khoan nhồi Construction quality management of bored piles > TS ĐỖ THỊ MỸ DUNG1 ;TS LÂM THANH QUANG KHẢI1 ;TS NGUYỄN TRỌNG CHỨC2 ; PGS.TS ĐOÀN VĂN DUẨN3 Khoa Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng Miền Tây Email: dothimydung1983@gmail.com; lamthanhquangkhai@gmail.com Viện Kỹ thuật Cơng trình đặc biệt, Học viện Kỹ thuật Qn Email: ntchuc.mta198@gmail.com Khoa Cơng trình, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email: duandv.ct@vimaru.edu.vn TÓM TẮT: Trong vài thập niên gần đây, cọc khoan nhồi trở thành giải pháp móng quen thuộc cơng trình xây dựng VN Hiện nay, có nhiều phương pháp thi công cọc khoan nhồi khác nhau, tùy thuộc vào lực đơn vị thi công, điều kiện địa chất thủy văn, mặt công trình, hình dáng, cấu tạo độ sâu đặt móng, mà ta có phương án lựa chọn thi công khác Tuy nhiên cọc nhồi thi công cách khoan tạo lỗ đất sau lấp đầy bê tơng cốt thép, nên việc đảm bảo chất lượng cọc khoan nhồi vấn đề mà đơn vị liên quan đặc biệt quan tâm Nghiên cứu tác giả trình trình bày quản lý chất lượng thi cơng cọc khoan nhồi nhằm hỗ trợ kỹ sư tư vấn nắm vững kiến thức liên quan đến chất lượng thi cơng cọc khoan nhồi Từ khố: Cọc khoan nhồi; giải pháp móng, mặt thi cơng, quản lý chất lượng, móng ABSTRACT: In recent decades, bored piles have become a familiar foundation solution in construction works in Vietnam Currently, there are many different methods of construction of bored piles, depending on the capacity of the construction unit, hydrogeological conditions, construction site, as well as the shape, structure and depth of the foundation, etc that we have different construction options However, because bored piles are constructed by drilling holes in the soil and then filling them with reinforced concrete, ensuring the quality of bored piles is an issue that the concerned units are particularly interested in In this study, the authors presented the quality management of bored pile construction to support consulting engineers to master the knowledge related to the quality of bored pile construction Key words: bored piles, foundation solution, construction site, quality management, foundation. 94 10.2021 ISSN 2734-9888 ĐẶT VẤN ĐỀ Ở nước ta cọc khoan nhồi sử dụng từ năm 1980 từ hình thức tạo lỗ thủ cơng có thiết bị tạo lỗ đổ bê tơng quy trình khác Đặc điểm chung công nghệ thi công cọc khoan nhồi khoan tạo lỗ đất, giữ ổn định vách hố khoan ống vách, dung dịch bentonit, sau tiến hành đúc cọc theo phương pháp đổ bê tông nước [1] Do đổ bê tông nước nên việc đảm bảo chất lượng cọc khoan nhồi vấn đề mà đơn vị liên quan quan tâm Trong q trình thi cơng xảy cố điều khó tránh, cố xảy mức độ tính chất phức tạp khác nhau, nên thực tế nhà thầu tư vấn giám sát thường lúng túng, khắc phục cố vất vả, gây tốn chi phí thực [2] Bên cạnh việc lựa chọn quy trình cơng nghệ thiết bị thi công không phù hợp, cộng với trình kiểm sốt kỹ thuật thiếu chặt chẽ nguyên nhân xảy nhiều cố thi công cọc, ảnh hưởng tới chất lượng tiến độ dự án [3] Bài báo tác giả trình bày tóm tắt nội dung mà người kỹ sư giám sát phải nắm vững để nâng cao trách nhiệm giám sát quản lý chất lượng thi công cọc khoan nhồi NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Những yêu cầu chung: Cọc khoan nhồi năm gần áp dụng nhiều xây dựng nhà cao tầng, cầu lớn nhà công nghiệp có tải trọng lớn So với cọc chế tạo sẵn, việc thi cơng cọc nhồi có nhiều phức tạp hơn, phương pháp cách giám sát, kiểm tra chất lượng phải làm chu đáo, tỷ mỷ với thiết bị kiểm tra đại a Việc giám sát phải dựa vào công nghệ thi cơng chương trình đảm bảo chất lượng duyệt Trong chương trình đảm bảo chất lượng thi cơng nhà thầu cần thể chi tiết khâu quan trọng sau: Cơng nghệ tạo lỗ (đào, đóng, khoan, ép), cách giữ thành lỗ cọc (ống chống suốt chiều dài cọc dùng dung dịch) chất lượng lỗ (đúng vị trí, khơng nghiêng q trị số cho phép, cặn lắng đáy lỗ thổi rửa yêu cầu); Chế tạo lồng thép, lắp lồng cốt thép giữ lồng thép ổn định trình đổ bê tông; Khối lượng bê tông, chất lượng công nghệ đổ bê tông b Về mặt quản lý kiểm tra chất lượng cọc chia làm giai đoạn: trước thành hình cọc sau thi công xong cọc Chỉ tiêu cần phải kiểm tra đánh giá gồm có: Chất lượng lỗ cọc trước đổ bê tông; Chất lượng khối lượng bê tông đổ vào cọc; Lồng cốt thép lỗ cọc (sự liên tục, nghiêng lệch, trồi ); Chất lượng sản phẩm (tình trạng, kích thước thân cọc sức chịu tải cọc) Nếu dùng dung dịch sét (hoặc hoá phẩm khác) để ổn định thành lỗ cọc cần phải quản lý chất lượng dung dịch mặt: Chế tạo dung dịch đạt tiêu chuẩn đề ra; Điều chỉnh dung dịch (mật độ độ nhớt ) theo điều kiện địa chất cơng trình - địa chất thuỷ văn công nghệ khoan cụ thể; Thu hồi, làm giàu sử dụng lại dung dịch; Hệ thống thiết bị để kiểm tra chất lượng dung dịch trờng 2.2 Khối lượng kiểm tra cách xử lý Về ngun tắc, cơng trình quan trọng (có giá trị kinh tế cao, có ý nghĩa lịch sử, có mức ảnh hưởng đến xã hội ), cơng trình chịu tải trọng lớn, thi cơng điều kiện địa chất phức tạp, cơng nghệ thi cơng có độ tin cậy thấp, đơn vị thi công đơn vị thiết kế có trình độ kinh nghiệm cần phải quản lý kiểm tra chất lựợng có mật độ (tỷ lệ %) cao hơn, tức độ rủi ro nhiều mức độ yêu cầu quản lý đánh giá chất lượng cần phải nghiêm ngặt với mật độ dày Về khối lượng kiểm tra tiêu chuẩn TCXD 206: 1998 “Cọc khoan nhồi - yêu cầu chất lượng thi công” đưa khối lượng kiểm tra tối thiểu (bảng 1).[5] Bảng Khối lượng kiểm tra chất lượng bê tông thân cọc (theo TCXD 206: 1998) [5] Thông số Phương pháp Tỷ lệ kiểm tra kiểm tra kiểm tra tối thiểu, % Sự nguyên -So sánh thể tích bê tông đổ vào lỗ 100 vẹn thân cọc với thể tích hình học cọc cọc - Khoan lấy lõi - Siêu âm, tán xạ gama có đặt ống 1-2% + phương pháp khác trước 10-25% + phương pháp khác - Phương pháp biến dạng nhỏ (PIT, MIM), quan sát khuyết tật 50 qua ống lấy lõi camera vô tuyến - Phương pháp biến dạng lớn PDA 4% khơng cọc Độ mở rộng Khoan đường kính nhỏ (36mm) –3 cọc lúc làm thử theo độ vùng mở rộng đáy xuyên qua phụ lục E tiêu chuẩn ngàm mũi cọc mũi cọc vào đá Cường độ bê -Thí nghiệm mẫu lúc đổ bê tơng Theo u cầu giám sát tơng thân - Thí nghiệm lõi bê tông lúc cọc khoan - Theo tốc độ khoan (khoan thổi không lấy lõi) - Súng bật nẩy siêu âm bê tông đầu cọc Kiểm tra phương pháp không phá huỷ (NDT), ống thăm dò NDT đặt suốt chiều dài cọc ống khoan lấy lõi phải đặt cách đáy cọc từ 4m Không thiết phải kiểm tra tất cọc có đặt sẵn ống Thơng thường tiến hành kiểm tra theo tỷ lệ so với cọc đặt ống, thấy chất lượng tốt đạt kết ổn định dừng Nếu có nghi vấn phải tiếp tục kiểm tra cho hết số cọc đặt ống Ngoài dựa vào sơ đồ trình bày hình [7] để thực trình tự kiểm tra từ đơn giản đến phức tạp theo mức độ khai thác ứng suất cho phép độ rủi ro xẩy q trình thi cơng cọc Hình Sơ đồ dùng để đánh giá xử lý cọc khoan nhồi [7] 2.3 Kiểm tra chất lượng lỗ cọc Yêu cầu chất lượng: Chất lượng lỗ cọc yếu tố có ý nghĩa định chất lượng cọc Công việc khoan làm lỗ cọc, sau cách giữ thành vách lỗ cọc công đoạn quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng lỗ cọc tốt hay xấu Các tiêu chất lượng lỗ cọc gồm vị trí, kích thước hình học, độ nghiêng lệch, tình trạng thành vách lớp cặn lắng đáy lỗ Trong bảng TCVN 9395:2012 Cọc khoan nhồi – thi công nghiệm thu [7] trình bày thơng số để đánh giá chất lượng phương pháp kiểm tra chúng Bảng Các thông số cần kiểm tra lỗ cọc [7] Thông số Phương pháp kiểm tra kiểm tra - Kiểm tra mặt có đèn rọi Tình trạng lỗ cọc - Dùng siêu âm camera ghi chụp hình lỗ cọc - Theo chiều dài cần khoan mũi khoan Độ thẳng đứng - Thước dây độ sâu - Quả dọi - Máy đo độ nghiêng - Calip, thước xếp mở tự ghi đường kính Kích thước lỗ - Thiết bị đo đường kính lỗ khoan (dạng cơ, siêu âm ) - Theo độ mở cánh mũi khoan mở rộng đáy - Thả chuỳ (hình chóp nặng kg) - Tỷ lệ điện trở Độ lắng đáy lỗ - Điện dung - So sánh độ sâu đo thước dây trước sau vét, thổi rửa Lưu ý: Kích thước lỗ khoan khuyến khích Nhà thầu tự kiểm tra để hồn thiện cơng nghệ, thực tế chưa bắt buộc phải đo đường kính lỗ (chỉ khống chế chiều sâu, độ lắng đáy khối lượng bê tơng) Vị trí lỗ cọc mặt bằng, độ nghiêng kích thước hình học thường khơng với thiết kế quy định, khơng sai lệch q giới hạn Các phạm vi sai số ISSN 2734-9888 10.2021 95 PHÁT TRIỂN X ÂY DỰNG BỀN VỮNG TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG thiết kế quy định theo tiêu chuẩn thiết kế thi công cọc nhồi Ở Việt Nam, TCVN 9395:2012 Cọc khoan nhồi – thi công nghiệm thu [7] quy định sai số cho phép lỗ cọc nhồi quy định bảng tiêu chuẩn Ngồi kích thước vị trí hình học nói cịn phải đảm bảo lượng cặn lắng đáy lỗ không dày giá trị sau: Cọc chống 50mm; Cọc ma sát + chống 100mm [7] Phương pháp kiểm tra: (1) Kiểm tra kích thước tình trạng thành vách lỗ cọc Việt Nam thường sử dụng máy siêu âm, ưu điểm thiết bị đo đường kính, hình dạng thực tế, độ nghiêng, độ lêch tâm lỗ khoan theo hướng nhờ vào cảm biến siêu âm Do giúp cho đơn vị thi cơng, giám sát có nhìn trực quan hố khoan, phát vị trí bất thường thành hố khoan Hệ thống cảm biến siêu âm, thiết bị cho kết nhanh (20m/phút) xác đến 98% khơng làm ảnh hưởng nhiều đến thời gian thi cơng cơng trình Kết đo đạc thiết bị ghi giấy kèm theo thông tin ngày tháng, chiều sâu, mã số hố khoan để làm biên đo kiểm tra Nhờ đơn vị thi cơng, giám sát có sở để dễ dàng đưa đánh giá, kết luận, phương án xử lý khắc phục kịp thời Thiết bị tự động phát đo kiểm tra hình dạng đáy lỗ giúp đánh giá mức độ bùn bẩn lại hố, độ mở cánh mũi khoan mở rộng đáy Thiết bị cài đặt vị trí cảm biến (lên xuống) độ sâu giúp cho đơn vị thi cơng, giám sát quan sát rõ vị trí cần kiểm tra kỹ Hệ thống đo đường kính lỗ khoan tối đa lên đến 8m độ sâu tối đa 100m đáp ứng hầu hết cơng trình Việt Nam Thiết bị hoạt động đơn giản, sử dụng điện lưới 220VAC nên thuận tiện cho trình sử dụng, thi công (2) Đo bề dày lớp cặn lắng đáy lỗ cọc Phuơng pháp chuỳ rơi: Dùng chuỳ hình đồng nặng khoảng 1kg, có tai để buộc dây thả chầm chậm vào lỗ khoan Phán đoán mặt lớp cặn lắng cảm giác tay cầm dây, độ dày lớp cặn hiệu số độ sâu đo lúc khoan xong với độ sâu đo chuỳ Phương pháp điện trở: Dựa vào tính chất dẫn điện khác môi trường không đồng (gồm nước + dung dịch giữ thành hạt cặn lắng) mà phán đoán chiều dày lớp cặn lắng trị số biến đổi điện trở Phương pháp điện dung: Dựa vào nguyên lý khoảng cách hai cực kim loại kích thước chúng khơng thay đổi điện dung suất điện giải môi trường tỷ lệ thuận với nhau, suất điện giải môi trường nước + dung dịch giữ thành + cặn lắng, có khác biệt, từ thay đổi suất điện giải ta suy chiều dày lớp cặn lắng Phương pháp sóng âm (sonic): Dựa vào nguyên lý phản xạ sóng âm gặp giao diện khác đường truyền sóng Đầu đo làm hai chức phát thu Khi sóng gặp mặt lớp cặn lắng phản xạ lại, ghi thời gian t1, gặp đáy lớp cặn ( đất đá nguyên dạng ) phản xạ lại, ghi t2, chiều dày lớp cặn lắng : t t2 h C (1) Trong đó: h - độ dày lớp cặn lắng; t1 t2 - thời gian phát thu sóng gặp mặt đáy lớp cặn lắng (giây); C - tốc độ sóng âm cặn lắng (m/giây) Lớp cặn lắng hình thành thời gian từ lúc tạo lỗ đến lúc đổ bê tông, trạng thái lớp từ xuống thể lỏng đến đặc cuối hạt Do vậy, cặn lắng khơng có 96 10.2021 ISSN 2734-9888 định nghĩa rõ ràng bề mặt cặn lắng xác định cụ thể mà chủ yếu xác định dựa kinh nghiệm (3) Điều chế quản lý dung dịch giữ thành Trừ trường hợp lớp đất trường thi công cọc khoan nhồi tự tạo thành dung dịch sét tạo lỗ giữ thành phương pháp có ống vách, lại phải dùng dung dịch chế tạo sẵn để giữ thành lỗ cọc Chế tạo dung dịch phải thiết kế cấp phối tuỳ theo thiết bị, công nghệ thi công, phương pháp khoan lỗ, điều kiện địa chất cơng trình địa chất thuỷ văn địa điểm xây dựng để định Trong bảng trình bày yêu cầu chất lượng dung dịch sét lúc chế tạo ban đầu Bảng Chỉ tiêu tính ban đầu dung dịch sét [7] Hạng mục Chỉ tiêu tính Phương pháp kiểm tra Khối lượng Tỷ trọng kế Bomê 3 Từ 1,05g/cm – 1,15 g/cm riêng kế Độ nhớt 18 – 45 s Phễu 500/700cm3 Hàm lượng 6% cát Tỷ lệ chất keo Đong cốc 95% Dụng cụ đo lượng Lượng 30ml/30 nước nước Dụng cụ đo lượng Độ dày áo sét 1mm-3mm sau 30 nước 1min: 20mg/cm2-30 mg/cm2 Lực cắt tĩnh Lực kế cắt tĩnh 10min: từ 50 mg/cm2 - 100 mg/cm2 Tính ổn định 0,03 g/cm2 Độ pH 7-9 Giấy thử pH 2.4 Kiểm tra lồng thép lắp đặt ống đo Lồng cốt thép việc phải phù hợp với yêu cầu thiết kế quy cách, chủng loại, chất lượng que hàn, quy cách mối hàn, độ dài đuờng hàn, ngoại quan chất lượng đường hàn phải phù hợp yêu cầu bảng [7] Bảng Sai số cho phép chế tạo lồng thép [7] Hạng mục Sai số cho phép, mm 10 Khoảng cách cốt chủ Khoảng cách cốt đai cốt lò xo 20 Đường kính lồng thép 10 Độ dài lồng thép 50 Sai số cho phép lớp bảo vệ cốt thép chủ lồng thép: Cọc đổ bê tông nước 20mm; Cọc không đổ bê tông nước 10mm Các ống đo làm thép nhựa PVC có đường kính phù hợp với kích thước đầu đo Đường kính ống thí nghiệm chọn nằm phạm vi từ 50 mm đến 60 mm, chiều dày thành ống chọn từ mm đến mm phải tính toán đảm bảo khả chịu áp lực (cả áp lực thẳng đứng áp lực ngang) Đầu ống bịt kín, đầu có nắp đậy Các đoạn ống đo siêu âm hàn buộc chặt vào phía lồng cốt thép, khoảng cách mối hàn buộc phải đảm bảo ổn định ống không bị xê dịch trình đổ bê tơng Các ống đặt song song với dọc theo suốt chiều dài thân cọc, đáy ống đo đặt cao độ sát đáy hố khoan Việc liên kết đoạn ống phải đảm bảo kín khít khơng cho nước bẩn tạp chất lọt vào ống Phía ống đo siêu âm phải kiểm tra thông suốt đổ đầy nước trước tiến hành đổ bê tông Số lượng ống đo quy định tuỳ thuộc vào kích thước cấu kiện móng cần thí nghiệm Đối với cấu kiện móng khoảng cách tâm hai ống để thả đầu đo nên bố trí khoảng từ 0,3 m đến 1,5 m [8] Đối với cọc khoan nhồi có đường kính cọc (Ф) số lượng ống đo dự tính cho cọc sau: a) Hai ống Ф ≤ 60 cm (góc ống 180°); b) Ba ống 60 cm < Ф ≤ 100 cm (góc ống 1200); c) Lớn bốn ống Ф >100 cm (góc ống ≤ 900) 2.5 Kiểm tra chất lượng bê tông công nghệ đổ bê tông Thi công bê tông cho cọc khoan nhồi đất có nước ngầm phải tuân theo quy định đổ bê tơng nước phải có quản lý chất lượng bê tông đổ thông số sau đây: Độ sụt (cho xe đổ); Cốt liệu thô bê tông không lớn cỡ hạt theo yêu cầu công nghệ; Chất lượng ximăng; Mức hỗn hợp bê tông hố khoan; Độ sâu ngập ống dẫn bê tông hỗn hợp bê tông; Khối lượng bê tông đổ lỗ cọc; Cường độ bê tông sau 28 ngày Cần thiết lập cho cọc đường cong đổ bê tông quan hệ lượng thực tế bê tông vào cọc thể tích hình học (lý thuyết) cọc qua độ sâu khác Đường cong nói phải có điểm phân bố tồn chiều dài cọc Trường hợp bê tông sai lệch không bình thờng so với tính tốn (ít q nhiều 20%) [7] phải xem lại dung dịch giữ thành dùng biện pháp đặc biệt để thẩm định tìm ngun nhân phuơng pháp đổ thích hợp Ngồi điều kiện cường độ, bê tơng cho cọc khoan nhồi phải có độ sụt lớn để đảm bảo liên tục cọc (bảng 5) [4] phải kiểm tra chặt chẽ trước đổ, lượng ximăng thường không nhỏ 350kg/m3 bê tông Bảng Độ sụt bê tông cọc nhồi [4] Điều kiện sử dụng Độ sụt (mm) Đổ tự nước, cốt thép có khoảng cách lớn cho phép bê 7,5 – 12,5 tông dịch chuyển dễ dàng Khoảng cách cốt thép không đủ lớn phép bê tông dịch chuyển dễ dàng, cốt đầu cọc nằm vùng vách tạm Khi 10 – 17,5 đường kính cọc nhỏ 600 mm Khi bê tông đổ nước môi trường dung dịch 15 sét bentonite qua ống đổ (tremie) Việc thi công đổ bê tông cho cọc thường tiến hành lúc với việc khoan tạo lỗ cho cọc khác Những chấn động rung có ảnh hưởng khơng tốt đến q trình đơng cứng bê tông tươi Do cần phải hạn chế tác hại chấn động môi trường đất thông số vận tốc chuyển động cực đại chất điểm trình bày Bảng Bảng Mức vận tốc chấn động cho phép bê tông Tuổi bê tông Vận tốc cực đại chất điểm (mm/s) 0-4 Không hạn chế - 24 5, tốt khơng có chấn động - ngày 50 2.6 Kiểm tra chất lượng thân cọc Chất lượng cọc sau đổ xong bê tông thường thể tiêu sau: - Độ nguyên vẹn (sự toàn khối cọc); - Sự tiếp xúc mũi cọc đất nền; - Sức chịu tải cọc Một số phương pháp kiểm tra thường dùng gồm có: (1) Phương pháp siêu âm truyền qua Việc thăm dị siêu âm cấu kiện móng bê tơng có đặt trước hai ống đo, song song, bao gồm bước sau: Cho đầu dò (đầu phát) vào ống đo đầy nước phát sóng siêu âm truyền qua bê tơng cấu kiện móng; Cho đầu dị thứ hai (đầu thu) vào ống khác đầy nước thu sóng siêu âm mức độ sâu đầu phát sóng; cần (ví dụ lúc dị độ lớn lỗ hổng) hai đầu thu phát không mức độ sâu khoảng cách chéo phải xác định Trên suốt dọc chiều cao ống, đo thời gian truyền sóng siêu âm hai đầu dò; Ghi lại thay đổi biên độ tín hiệu nhận Phân tích đánh giá kết kiểm tra chuyên gia tư vấn có trình độ chun mơn cao thực chịu trách nhiệm trước người đặt yêu cầu Để đánh giá chất lượng bê tơng cấu kiện móng thường phải dựa vào đặc trưng âm đo (như vận tốc, biên độ, lượng, thời gian truyền ) dựa vào hình dáng sóng âm ghi lại hình Trong bảng trình bày cách đánh giá chất lượng bê tông theo số đặc trưng sóng siêu âm Bảng Đánh giá chất lượng bê tông thân cọc khoan nhồi theo đặc trưng sóng âm Thời gian truyền Biên độ Hình dạng sóng Chất lượng Tốt Đều đặn không đột biến Không bị suy giảm lớn Bình thường Phân tầng Tăng lớn Có suy giảm Biến đổi lạ Nứt gẫy Tăng đột biến Suy giảm rõ rệt Biến đổi lạ Phương pháp kiểm tra chất lượng bê tông siêu âm không cho thông tin cường độ (hoặc đặc trưng học khác môdun đàn hồi, hệ số Poisson) Muốn có thơng tin này, cơng trường lớn (với khối lượng bê tông nhiều) phải tiến hành xây dựng tương quan đặc trưng học (cần dùng kiểm sốt chất lượng) với đặc trưng âm Trong trường hợp muốn có số liệu sơ chất lượng cường độ bê tơng thơng qua đặc trưng sóng âm tham khảo bảng Bảng Đánh giá chất lượng bê tông thân cọc vận tốc xung Tốc độ xung Đánh giá ft/s m/s chất lượng Trên 15.000 Trên 4570 Rất tốt 12.000 - 15.000 3660 - 4570 Tốt 10.000 - 12.000 3050 -3660 Nghi ngờ 7.000 - 10.000 2135 - 3050 Kém Dới 7.000 Dới 2135 Rất (2) Phương pháp đồng vị phóng xạ (tia gamma) Để kiểm tra chất lượng phát khuyết tật bê tơng móng, người ta sử dụng nguồn đồng vị Cs-137 (hoặc Cr-60) để khảo sát đặc trưng vật liệu Khi truyền qua bê tông, cường độ xạ bị giảm yếu hấp thụ bê tông Về lý thuyết chứng minh được: mật độ bê tơng thay đổi phụ thuộc tuyến tính với logarit cường độ xạ thu nhận theo phương trình: = A + B ln (2) Trong đó: A, B xác định mẫu chuẩn phịng thí nghiệm phụ thuộc vào cường độ xạ ban đầu I0, chiều dày móng d, hệ số suy giảm số tham số khác Khi chiều dày d khơng đổi việc xác định hoàn toàn phụ thuộc vào số lượng tia phóng xạ phát thu Từ mật độ phân bố xác định khuyết tật độ đồng bê tông cọc móng (3) Phương pháp biến dạng nhỏ (PIT) Phương pháp thử biến dạng nhỏ dựa nguyên lý phản xạ trở kháng thay đổi, sóng ứng suất truyền dọc theo thân cọc, gây tác động lực xung đầu cọc ISSN 2734-9888 10.2021 97 PHÁT TRIỂN X ÂY DỰNG BỀN VỮNG TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG Trình tự thực chủ yếu sau: Dùng búa tay có lắp cảm biến lực, đóng lên đầu cọc; Ghi lại hình sóng lực xung làm điều kiện biên; Lực cản mặt bên cọc mô theo luật tắt dần tuyến tính, lực cản mũi cọc mơ theo lị xo phận tắt dần Dùng tham số giả định đất để tính phương pháp lặp điều chỉnh trở kháng để cho hình sóng tính tốn tương đối khớp với hình sóng đo từ thực tế, từ phán đốn vị trí độ lớn khuyết tật Ngoài phương pháp biến dạng nhỏ PIT theo trường phái Mỹ, Viện học Việt Nam có hệ thống thiết bị MIMP-15 kiểm tra chất lượng cọc theo nguyên lý trở kháng học (MIM) người Pháp theo tiêu chuẩn Pháp NF 160-94 (4) Phương pháp biến dạng lớn (PDA) Phương pháp thử biến dạng lớn (theo mơ hình E.A Smith theo Case) phương pháp đo sóng lực đầu cọc sóng vận tốc (tích phân gia tốc) tiến hành phân tích thời gian thực hình sóng (bằng tính lặp) dựa lý thuyết truyền sóng ứng suất cứng liên tục lực va chạm dọc trục đầu cọc gây Các đầu đo gia tốc ứng suất gắn chặt vào cọc, tín hiệu từ đầu đo truyền từ cọc lượng lớn búa, ứng suất kéo nén lớn cọc, sức chịu tải Case-Goble, hệ số độ nguyên vẹn quan sát trình thí nghiệm hệ thống máy phân tích hiển thị Các số liệu trường phân tích chương trình CAPWAP (hoặc Case) nhằm xác định sức chịu tải tổng cộng cọc, sức chống ma sát đất mặt bên mũi cọc số thơng tin khác cơng nghệ đóng chất lượng cọc Có thể phán đốn mức độ khuyết tật (có tính chất định tính) cọc theo hệ số hồn chỉnh (theo bảng 9) Bảng Phán đốn mức độ khuyết tật thân cọc 1,0 0,8-1,0 0,6-0,8 Hệ số 0,6 Mức độ khuyết Hoàn Tổn thất Phá hỏng Nứt gẫy tật chỉnh Như lưu ý đây, phương pháp kiểm tra không phá hỏng vừa nêu có hạn chế Do để có độ tin cậy cao việc xác định khuyết tật cọc thường phải dùng khơng hai phương pháp khác để kiểm tra xác nhận, không nên tin vào phương pháp có nhiều nghi ngờ kết Có thể để khẳng định, phải dùng phương pháp trực giác tốn cồng kềnh khoan lấy mẫu đào điều kiện cho phép Trong bảng 10 tóm tắt nêu số ưu nhược điểm phạm vi áp dụng phương pháp kiểm tra nói Bảng 10 Các phương pháp truyền qua trực tiếp (tia gamma siêu âm) Phương pháp Phương pháp kiểm tra Phương pháp kiểm tra Ưu siêu âm truyền qua gamma truyền qua khuyết điểm - Đo số phóng xạ ống đặt sẵn lỗ - Đo sóng siêu âm truyền qua khoan lấy mẫu ống đặt sẵn lỗ - Nguồn phóng xạ đầu khoan lấy mẫu Nguyên tắc điều thu để ống gần - Các dao động truyền từ kiện áp dụng đối diện ống khác cao độ để có đổ đầy nước Vùng mật đo thời gian đến biên độ độ thấp làm tăng dao động photon (quang tử) đầu đo Ưu điểm -Tương đối nhanh -Tương đối nhanh 98 10.2021 ISSN 2734-9888 -Xác định khuyết tật ống chuẩn -Không bị hạn chế độ sâu -Xem kết hình -Xác định khuyết tật ống chuẩn -Không bị hạn chế độ sâu -Xem kết hình -Phải đặt trước ống -Phải đặt trước ống hoặc phải khoan lỗ phải khoan lỗ -Có thể gây nhiễm phóng Nhược điểm -Khó xác định khuyết tật xạ gần mặt bên cọc -Khoảng cách lớn ống 80cm ứng dụng -Kiểm tra đồng chất bê -Kiểm tra đồng chất bê tông xác định tông xác định khuyết tật cọc khuyết tật thân cọc Bảng 11 Các phương pháp thử động bề mặt (PIT, MIM, PDA) Phương Phương pháp thử động pháp Phương pháp thử động biến dạng biến dạng nhỏ (gõ - PIT, Ưu lớn (PDA) MIM) khuyết -Đo thời gian truyền sóng dọc bê tơng -Dùng búa gõ vào đầu cọc -Đo vận tốc biến dạng đầu cọc Nguyên tắc truyền sóng nén xuống -Dùng búa rơi tự đầu cọc để điều kiện áp gặp mũi cọc gây chuyển dịch cọc vào đất dụng khuyết tật phản xạ -Dùng lý thuyết phương trình lại bề mặt truyền sóng để phân tích -Việc phân tích tiến hành sau -Không cần chôn ống tr-Không cần chôn ống trước ước Ưu điểm -Thiết bị gọn nhẹ xách tay -Thiết bị gọn nhẹ xách tay -Nhanh -Nhanh -Không xác định đường kính cọc -Phải có búa rơi đủ nặng gây -Không xác định va đập đầu cọc khoan nhồi Nhược điểm khuyết tật phạm vi -Việc chuẩn bị thử phức tạp 30cm đầu cọc chiều đòi hỏi cẩn thận cao dài lớn 30 lần đường kính -Xác định xác vị trí mức độ khuyết tật thân cọc -Kiểm tra sơ tính đồng -Xác định sức chịu tải cọc (phân bê tông xác ứng dụng bố ma sát thành bên + sức chống định sơ khuyết tật mũi) thân cọc -Xây dựng biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị 2.7 Kiểm tra sức chịu tải cọc Sức chịu tải cọc thơng số quan trọng có ý nghĩa phản ánh chất lượng cọc thi công Việc thử cọc để xác định sức chịu tải thường công việc tốn lúc thực cho tất cọc cơng trường Trong cơng trình, việc kiểm tra sức chịu tải cọc khoan nhồi quy trình khơng thể thiếu Cơng tác kiểm tra chất lượng cọc giúp cho đơn vị thi công chủ đầu tư biết khả chịu tải trọng cọc khoan nhồi có tốt hay khơng đưa giải pháp xử lý cần thiết (1) Phương pháp thử tĩnh động Phương pháp dựa nguyên lý phản lực động tên lửa, đặt thiết bị đầu cọc có đối trọng vừa đủ, sau cho Bảng 12 Các hư hỏng gặp cọc khoan nhồi Phưương pháp xác định Nguyên Nguyên nhân có Mục Loại hư hỏng Hư hỏng chỗ thể Định vị sai thân cọc Sai vị trí lệch tâm Quan sát đo đạc không thẳng Đứt gẫy chân Thử siêu âm gõ phương pháp PIT Kiểm tra siêu âm gamma ống chơn sẵn lỗ khoan nằm ngồi lồng thép Thân phình thắt lại Đi qua vùng đất xốp Phối hợp kiểm tra chất lượng quan sát với tổ hợp phương pháp NDT thường dùng Như mục Do khoan qua cát nước khơng có ống vách dùng dung dịch Như mục Do vách lở khơng làm hồn tồn đáy Phối hợp kiểm tra chất lượng quan sát với kiểm tra siêu âm gamma ống qua đáy cọc Do ống bê tông bị rời khỏi bê tông Như mục Như mục Do độ sụt bê tông thấp cốt thép dày Như mục Kiểm tra chất lượng quan sát kết hợp siêu âm gamma ống lỗ khoan nằm lồng thép Như mục Như mục Đo cẩn thận khối lượng bê tông cộng với mục Đo cẩn thận khối lượng bê tơng cộng với mục Có hang hốc Mũi cọc xốp Thấu kính cát nằm ngang Quan sát đo đạc Thiết bị thi công va phải đỉnh cọc Hư hỏng nhiều chỗ Hư hỏng lồng thép Rỗ tổ ong vữa tạo thành hang bê tông Lẫn mảnh vụn Do lượng nước không cân đổ bê tông trực tiếp vào nước Do không làm mùn khoan nổ Dùng phương pháp phương trình trình sóng hay độ cứng động để tính sức chịu tải cọc nhồi.Phương pháp áp dụng cho tất loại cọc đứng nghiêng Ưu điểm có độ lớn tải trọng thử cao, lên đến 3000 (2) Phương pháp thử tải tĩnh truyền thống Thường áp dụng nơi có mặt rộng cọc thử phải có tải trọng nhỏ 5000 Nguyên lý hoạt động dùng cọc neo vật nặng chất đỉnh cọc để làm đối trọng giúp gia tải nén cọc Phương pháp chủ yếu áp dụng cho loại cọc nhỏ 5000 tấn, kết thử chung chung, không xác định sức chịu tải mũi thân cọc (3) Phương pháp thí nghiệm PDA Phương pháp áp dụng nguyên lý thuyết truyền sóng ứng suất va chạm cọc, đầu vào số liệu đo gia tốc biến dạng cọc tác dụng búa Cơ sở phương pháp dựa trên: Phương pháp case; Phần mềm CAWAPC; Phương trình truyền sóng cọc; Hệ thống phân tích đóng cọc PDA Phương pháp PDA thử nhiều cọc ngày Kết đo được: Sức chịu tải cọc khoan nhồi tùng nhát búa đập, độ cao ngập đất cọc; Ứng suất nén, ứng suất kéo ứng xuất nén phải lớn Thí nghiệm PDA xác lực va chạm đầu cọc đủ lớn để tạo biến dạng dư từ 3- 5cm Phương pháp tiến hành nhanh hơn, gây ảnh hưởng đến hoạt động công trường gây tiếng ồn Dễ dàng giám sát độ phục hồi giãn đất sau đóng cọc (4).Phương pháp thử tải tĩnh hộp tải trọng Osterberg: Nguời ta dùng hộp tải trọng Osterberg đặt mũi cọc nhồi mũi thân cọc trước đổ bê tông thân cọc, Sau cọc đủ cường độ tiến hành tạo tải cách bơm dầu vào kích chơn cọc, bước chất tải đo chuyển vị mũi cọc, đỉnh Như mục cọc, thông qua ống đo chôn sẵn, tiên hành thử tĩnh truyền thống Phương pháp thường áp dụng cho cọc khoan nhồi chịu tải trọng lớn nơi có mặt khó thi cơng Phương pháp kiểm tra sức chịu tải cọc khoan nhồi mang lại độ xác cao kiểm tra khả chịu lực lớp đất mà cọc qua Thử tải hộp tải trọng Osterberg khắc phục khuyết điểm phương pháp thử tải tĩnh truyền thống mang lại độ xác cao 2.8 Một số hư hỏng thường gặp thi công cọc khoan nhồi Các hư hỏng thường gặp thi công cọc khoan nhồi đa dạng nhiều nguyên nhân khác Trong bảng 12 trình bày dạng hư hỏng Ở cần lưu ý đến số nguyên nhân chung gây cọc chất lượng thường xảy khâu khoan dọn lỗ khâu đổ bê tông Các nguyên nhân bao quát thường là: - Do am hiểu phần hay toàn chất đất điều kiện địa chất thuỷ văn địa điểm xây dựng; - Do kiểm tra không đầy đủ công trường chủ đầu tư hay nhà thầu khơng có thiếu tư vấn giám sát có trình độ chun môn, kinh nghiệm tư chất cần thiết; - Do hợp đồng quy định eo hẹp kế hoạch thi cơng với tiến độ khơng thích hợp cho công việc cần phải cẩn thận; - Do thiếu khả tính cẩu thả nhà thầu thi công công việc phức tạp; - Do việc hoàn thành cọc bao gồm số thao tác đơn giản hợp thành ngưòi thực thiếu tinh tế khơng có kỹ xảo cần thiết (vì kinh nghiệm) họ lựa chọn kỹ không làm chủ tốt ISSN 2734-9888 10.2021 99 PHÁT TRIỂN X ÂY DỰNG BỀN VỮNG TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG * Ở cơng đoạn tạo lỗ, hư hỏng hậu của: - Kỹ thuật thiết bị khoan loại cọc lựa chọn khơng thích hợp với đất nền; - Mất dung dịch khoan đột ngột (khi gặp hang các-tơ thạch cao) trồi lên nhanh chóng đất bị sụt lở vào thành lỗ khoan, cố dễ tạo thành “ngoài dự kiến thiết kế”; - Sự quản lý khoan tạo lỗ sử dụng loại dung dịch có thành phần khơng tương ứng với điều kiện đất công nghệ khoan kiểm tra không tốt biến đổi thành phần dung dịch (nhất mật độ độ nhớt); - Sự nghiêng lệch, bấp bênh hệ thống máy khoan lỗ gặp đá mồ côi lớp đá nghiêng Những sai lệch vị trí phụ thuộc vào hiệu kiểm soát thiết bị dẫn hướng, điều ảnh hưởng đến độ thẳng đứng cọc vượt độ nghiêng dự kiến (cho phép) thiết kế; - Làm mùn khoan lỗ cọc khơng tốt, đáy lỗ khoan có lớp cặn dày, làm giảm tiếp xúc lớp đất chịu lực với mũi cọc, làm nhiễm bẩn giảm chất lượng bê tông; * Ở công đoạn đổ bê tông vào cọc thường gặp sai sót số nguyên nhân sau: - Thiết bị đổ bê tơng khơng thích hợp tình trạng làm việc khơng tốt; - Chỉ đạo cơng nghệ đổ bê tơng kém: sai sót việc cung cấp bê tông không liên tục, gián đoạn đổ, rút ống đổ nhanh; - Cấp liệu không dẫn đến lượng bê tông chiếm chỗ ban đầu không đủ đổ nhanh; - Sử dụng bê tơng có thành phần khơng thích hợp, độ sụt tính dẻo khơng đủ dễ bị phân tầng Một số nguyên nhân khác làm hỏng cọc làm giảm sức chịu tải cọc là: - Sự lưu thông mạch nước ngầm làm trôi cục bê tông tươi; - Sự xếp lại đất chấn động dẫn đến suy giảm ma sát mặt bên sức chống mũi cọc; - Khoảng thời gian gián đoạn khâu khoan tạo lỗ đổ bê tông vào cọc kéo dài quy định gây sụt lở vách lỗ khoan lắng đọng cặn dày đáy; Như vậy, nhóm nguyên nhân nói (quản lý trình độ, lúc tạo lỗ giai đoạn đổ bê tông) thường chiếm tỷ trọng đáng kể gây ảnh hưởng đến chất lượng cho cọc khoan nhồi Thường người thi công dự kiến trước tình huống, chuẩn bị sẵn biện pháp xử lý khắc phục, điều khơng phải lúc tiên liệu hết, nên kinh nghiệm nước phải lấy việc giám sát chặt chẽ ghi chép đầy đủ cách bảo đảm chất lượng cọc tin cậy 2.9 Nghiệm thu cọc khoan nhồi Theo TCXD 206:1998 cần ý nội dung sau [5]: Phần tạo lỗ: Mực nước ngầm mực nước sông biển; Tốc độ q trình thi cơng tạo lỗ; Kích thước vị trí thực lỗ cọc (mức lệch tâm độ thẳng đứng); Đường kính độ sâu làm lỗ, đường kính độ dài ống chống ống định vị tầng mặt; độ dài thực tế cọc, độ thẳng đứng cọc; Biên kiểm tra chất lượng, cố cách xử lý (nếu có) Phần giữ thành cố thép: Loại dung dịch giữ thành biện pháp quản lý dung dịch; Thời gian thi cơng cho cơng đoạn; Bố trí cốt thép, phương pháp nối đầu độ cao đoạn đầu phần đổ bê tông; Biên kiểm tra chất lượng cọc; 100 10.2021 ISSN 2734-9888 Những trục trặc cố (nếu có) cách xử lý; Loại thợ số người tham gia thi công Phần kiểm tra chất lượng cọc: Báo cáo kiểm tra chất lượng cọc sức chịu tải cọc đơn; Bản vẽ hồn cơng móng cọc đào hố móng đến cốt thiết kế vẽ cốt cao độ đầu cọc KẾT LUẬN Cơng nghệ thi cơng cọc khoan nhồi thích hợp với cơng trình lớn, tải trọng nặng, địa chất móng đất có địa tầng thay đổi phức tạp Thích hợp xây nhà cao tầng khu dân cư đông đúc, nhà xây chen, nhà xây liền kề mặt phố, nhà biệt thự khắc phục cố lún nứt nhà liền kề, gia cố móng nhà bị yếu, thi cơng địa điểm chật hẹp ngõ ngách nhỏ… Công nghệ thi công cọc khoan nhồi tạo chủ động cho ngành Xây dựng cơng trình giao thơng, thi cơng cơng trình cầu, cảng, hầm Khâu quan trọng để định chất lượng cọc khâu thi công, bao gồm kỹ thuật, thiết bị, lực lao động đơn vị thi công, nghiêm túc thực quy trình thi cơng chặt chẽ, kinh nghiệm xử lý trường hợp cụ thể Do cán giám sát phải nắm vững cơng nghệ thi công phương pháp kiểm tra để nhắc nhở đơn vị thi công điều chỉnh có sai sót, nhằm nâng cao chất lượng cọc khoan nhồi TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Bá Kế (2013), Thi công cọc khoan nhồi, NXB Xây dựng [2] Lê Đức Thắng (2010), Tính tốn móng cọc, NXB Giao thơng vận tải [3] Nguyễn Viết Trung, Lê Thanh Liêm (2012), Cọc khoan nhồi cơng trình giao thơng, NXB Xây dựng [4] Bộ Khoa học Công nghệ (1998), TCXD 205:1998 - Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế [5] Bộ Khoa học Công nghệ (1998), TCXD 206:1998 Yêu cầu chất lượng thi công cọc khoan nhồi [6] Bộ Khoa học Công nghệ (2012), TCVN 9393:2012 - Cọc - Phương pháp thử nghiệm trường tải trọng tĩnh ép dọc trục [7] Bộ Khoa học Công nghệ (2012), TCVN 9395:2012 - Tiêu chuẩn thi công nghiệm thu Cọc khoan nhồi [8] Bộ Khoa học Công nghệ (2012), TCVN 9396:2012 - Cọc khoan nhồi - Xác định tính đồng bê tơng - Phương pháp xung siêu âm ... xử lý cọc khoan nhồi [7] 2.3 Kiểm tra chất lượng lỗ cọc Yêu cầu chất lượng: Chất lượng lỗ cọc yếu tố có ý nghĩa định chất lượng cọc Công việc khoan làm lỗ cọc, sau cách giữ thành vách lỗ cọc công. .. cầu quản lý đánh giá chất lượng cần phải nghiêm ngặt với mật độ dày Về khối lượng kiểm tra tiêu chuẩn TCXD 206: 1998 ? ?Cọc khoan nhồi - yêu cầu chất lượng thi công? ?? đưa khối lượng kiểm tra tối thi? ??u... gặp thi công cọc khoan nhồi Các hư hỏng thường gặp thi công cọc khoan nhồi đa dạng nhiều nguyên nhân khác Trong bảng 12 trình bày dạng hư hỏng Ở cần lưu ý đến số nguyên nhân chung gây cọc chất lượng