C -tốc độ sóng ứng suất, m/s;
E- môđun đàn hồi của hệ cọc/đất;
ρ - tỷ trọng của hệ thống cọc đất.
Đối với các cọc bê tông cốt thép thì C vào khoảng 3500 đến 4000 m/s. Đối với các cọc tơng đối dài thì sóng ứng suất ban đầu ở đỉnh cọc sẽ truyền tới mũi cọc trong vòng 6 mili giây, tơng ứng với chu kỳ tự nhiên của cọc.
trọng và đầu đo laze. Số liệu đo này sẽ đợc xử lý bởi một hệ thống thiết bị thí nghiệm STN là hệ thống FPDS của Công ty xây dựng TNO (Hà Lan). Với hệ thống thiết bị đo đạc của phơng pháp STN thì số liệu tải trọng có độ chính xác là 0,1% còn số liệu chuyển vị có độ chính xác là 0,1 mm. Các thiết bị ghi nhận số liệu gồm có:
• Hộp tải trọng :
Tải trọng thử STN đợc đo bằng hộp tải trọng đặt giữa piston và đầu cọc. Một số thiết bị đo biến dạng đợc gắn trên chu vi của hộp tải trọng để giảm ảnh hởng của các tải trọng không đúng tâm. Các số liệu đo từ các thiết bị sẽ đợc trung bình hoá và khuếch đại trong hộp tải trọng để giảm sai số và lại đợc khuếch đại một lần nữa bằng FPDS.
• Đầu đo laze :
Ngời ta gắn một đầu đo laze kiểu ảnh điện thế vào tâm của đáy piston để đo các chuyển vị đầu cọc. Đầu đo này đợc điều khiển từ xa bởi một nguồn laze. Trong quá trình thử tải sự thay đổi vị trí tơng đối của đầu đo laze so với nguồn laze cố định sẽ đợc ghi lại.
Trong suốt quá trình thử tải, các tín hiệu tải trọng và chuyển vị đợc số hoá và ghi vào một tệp số liệu điện thế thô. Sau khi thử tải xong, các tín hiệu thô này sẽ đợc chuyển đổi thành các giá trị tải trọng và chuyển vị. Ngay sau đó các đồ thị quan hệ tải trọng - chuyển vị sẽ đợc lập tại hiện trờng. Các đồ thị bổ sung nh đồ thì về vận tốc và gia tốc cũng đợc lập ra. Tất cả các số liệu đợc lu giữ cho việc phân tích và tham khảo sau này.
Hiện nay đang có nhiều phơng pháp để phân tích tín hiệu thu của STN. Tất cả các phơng pháp đều mô hình hoá hệ cọc và đất nh là khối cọc đơn đợc giữ bởi một lò xo và một tụ song song (Hình dới). Cọc đợc mô hình hoá nh một khối cứng có khối lợng M. Lò xo thể hiện sự biến dạng của đất cũng nh của cọc. Chuyển vị đầu cọc đo đợc sẽ coi là chuyển vị của lò xo. Phản lực hình thành trong lò xo thể hiện sức kháng tĩnh Fu. Tụ thể hiện sức kháng đất, Fv = C.v phụ thuộc vào mức độ xuyên v của cọc. Tuy nhiên các phơng pháp này lại sử dụng các cách tính các giá trị độ cứng lò xo K và sức cản động C khác nhau.
Mọi phơng pháp nêu trên tuy có khác nhau nhng đều sử dụng phơng trình cân bằng sau : FSTN = Fđất + Fa = Fđất + M.α; T r o n g đ ó :
FSTN - lực đặt vào đầu cọc khi thử tải STN;
Fđất - sức kháng tổng cộng của đất; Fa = M.α - lực ban đầu của cọc;
α - gia tốc của khối cọc.
Lò xo K
(F )u Tụ C(F )v
(Ra)
thế Tuyến tính/ phi tuyến
Tuyến tính/ phi tuyến 4 Phơng pháp điểm cân
bằng 1993 Horvath và những ngời khác Tuyến tính/ phi tuyến Tuyến tính/ phi tuyến 5 Phơng pháp điểm dỡ tải 1994 Nhóm nghiên cứu các phơng pháp thử tải nhanh của Kusakabe
Tuyến tính/ phi tuyến
Tuyến tính/ phi tuyến
III.3.5.3. Các u nhợc điểm của phơng pháp STN :
Nhìn chung so với các phơng pháp thử tĩnh và động đã trình bày, phơng pháp thử tải STATNAMIC có những u điểm sau :
Phơng pháp STN có thể tạo ra lực thử tải lớn tới hơn 3000 T.
Có thể thử tải móng cầu, cả nhóm cọc, cọc mở rộng đáy và các cọc ở ngoài biển.
Có thể kiểm tra sức chịu tải ngang của cọc.
Có thể kiểm tra các cọc không có kế hoạch kiểm tra trớc đó.
Có thể đo đạc trực tiếp tải trọng và biến dạng nhờ các hộp tải trọng và đầu dò lazer.
Có thể lập đợc đồ thị tải trọng-biến dạng ngay lập tức tại công trờng.
Nhợc điểm lớn nhất của phơng pháp này là tính chất động của nó và cần phải đánh giá lực động tạo ra trong quá trình thử tải.
IV. Khuyết tật của cọc khoan nhồi– các vấn đề thờng gặp,
nguyên nhân và giảI pháp khắc phục
IV.1. Một số hình ảnh về khuyết tật trong cọc khoan nhồi
đối với cọc khoan nhồi, do bê tông đợc đổ tại chỗ (thờng là thi công trong dung dịch vữa khoan) nên chất lợng bê tông thân cọc và khả năng làm việc thực tế
của cọc phụ thuộc nhiều vào điều kiện địa chất và phơng pháp thi công cọc. Dới đây là hình ảnh một số khuyết tật đối với cọc khoan nhồi:
-Trong thi công cọc nhồi : công đoạn đổ bê tông cọc thờng dễ làm sai qui trình thi công và để lại kích thớc thân cọc hầu hết bị biến dạng thu hẹp, không thẳng.
Hình1. Kích thớc thân cọc bị biến dạng thu hẹp do áp lực nớc ngầm cao
-Trục cọc biến dạng không còn thẳng, cờng độ bê tông biến động giảm yếu trên suốt chiều dài thân cọc
Hình 2. Tình trạng bêtông thân cọc bị lồi lõm và không thẳng,giảm cờng độ
Hình 3. Phơng pháp siêu âm phát hiện thân cọc có khuyết tật.
Hình 4. Khuyết tật đáy cọc do sập vách cốt thép không bêtông bám dính
- Các ống chống lại đặt ở vùng biên cọc nên quá trình đổ bê tông cọc vữa ximăng khó chảy đến vùng biên hoặc khi bê tông chảy đến nơi mất hết xi măng kết dính do ảnh hởng bùn betonit tràn vào hoặc nớc ngầm cuốn hết vữa ximăng làm trơ cốt thép cọc
Hình 6. Bê tông không chảy đến biên làm cọc trơ cốt thép
- Tại các cọc có lấy đợc mẫu lõi khoan cho thấy chất lợng bê tông không đều, nõn khoan bị gãy thành nhiều đoạn ngắn ở nhiều chỗ bê tông kết dính kém
Hình 7. Các nõn khoan bị g y khi khoan lấy mẫu từ cọc công ã
trình ở Hà Nội.
- Đất dới mũi cọc sau khi thi công bê tông cọc hầu nh chỉ là cặn lắng mùn cát, betonit hoặc trống rỗng.
Hình 8. Mũi cọc bị rỗng không có bê tông.
- Khuyết tật thờng xẩy ra ở công nghệ ớt dung dịch bentonite để giữ đất cát hoặc cát lẫn cuội sỏi trên thành vách khoan làm bê tông thân cọc đứt đoạn, thu hẹp, độ đặc chắc của bê tông cục bộ kém và lớp cặn lắng ở dới đáy hố khoan quá dầy
Hình 10. Phần cọc trong bùn thân cọc bị biến dạng và bị phình
Hình 12. Cọc nhồi thi công đạt chất lợng
IV.2. Các vấn đề sự cố trong thi công cọc
thờng gặp, nguyên nhân và các biện pháp giải quyết:
IV.2.1. Vấn đề thờng gặp, nguyên nhân và biện pháp xử lý cọc nhồi khoan lỗ tuần hoàn thuận
Vấn đề thờng gặp Nguyên nhân chủ yếu Biện pháp xử lý
1 2 3
Khoan trong đất sét tiến vào rất chậm
Độ dính bùn quá lớn Điều chỉnh tính năng dung dịch đất
áp lực quá lớn, cặn khoan đáy lỗ không ra kịp
Điều chỉnh tham số khoan vào
Bị bết đất hoặc đầu khoan có bùn bọc
Điều chỉnh tỷ trọng và độ dính của dung dịch sét, tăng thoả đáng kợng bơm, hoặc bỏ 1 lợng vừa phải cát đá vào lỗ để trừ bỏ bùn bọc đầu khoan.
Tốc độ chảy ngợc lên của
Cặn khoan không thể đẩy
lên kịp thời Mỗi đợt khoan vào 4-6m làm sạch cặn 1 lần Đầu khoan bị mài mòn
nghiêm trọng Sửa chữa hoặc thay đầu khoan Dụng cụ khoan nhẩy lên
mạnh, lực cản quay lớn. Dụng cụ gọt bị long rơi ra
Trong lỗ có nhiều cuội sỏi
to nhỏ khác nhau Dùng ống vớt cặn côn cào rửa để vớt đá to lên Trong lỗ có gạch đá lấp lẫn
vào
Có thể dùng đầu khoan xung kích phá vỡ hoặc đẩy cho hòn đá chạy qua tầng đất ấy.
IV.2.2. Vấn đề thờng gặp, nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc nhồi bằng gầu khoan
Vấn đề Nguyên nhân chủ yếu Biện pháp xử lý
1 2 3
Lỗ cọc nghiêng
lệch Máy khoan lắp dựng không cân bằng Điều chỉnh cho cân bằngCần khoan hình vuông không thẳng
đứng Bảo đảm cho thẳng đứng
Sụt lở thành lỗ
Vị trí chôn ống giữ thành không hợp lý nh ống chôn trong tầng cát bột hoặc cát thô, đất cát bị thấm nớc sẽ dễ sinh sụt lở.Ngoài ra do ảnh hởng của chấn động và xung kích làm nhão đất ở xung quanh ống và đất nền ở dới đáy nên bị sụt lở.
Cho ống giữ thành sâu vào trong tầng đất sét khoảng 0.5m trở lên.
Do chấn động của các máy nặng thi công trên mặt đất và các loại thao tác khác cộng với ảnh hởng của ứng suất trọng lợng bản thân thờng dẫn tới ảnh hởng sụt lở thành lổơ chỗ độ sâu lỗ khoảng 10-15m.
Trớc khi thi công phải điều tra kỹ xem chất đất ở độ sâu khoảng 10-15m có phải là tầng đất cát xốp dễ sụt lở không, cố gắng giảm ảnh h- ởng của chân động khi thao tác thi công
Tốc độ lên xuống gầu khoan quá nhanh, làm cho dòng nớc chảy nhanh trong khi giữa thành gầu với thành lỗ khoan, tát vào thành hố. Có khi nâng gầu lên, dới gầu có áp lực âm làm sụt lở thành lỗ.
Phải điều chỉnh tốc độ lên xuống của gầu theo điều kiện chất đất và đờng kính lỗ khoan, phải dựa vào lực cản lỗ khoan để tính toán mômen quay cần thiết, quyết định số vòng quay gầu khoan.
Quản lý không tốt ổn định của dịch sét thi công
Tỉ lệ pha chế dịch sét ổn định thành, đặc biệt là về các mặt: độ nhớt, độ qua sáng, tính ổn định lý
hoá...phải tính đến điều kiện của nền đất và điều kiện của thiết bị thi công để từ đó định ra những số liệu hợp lý rồi lấy đó làm mục tiêu quản lý chất lợng
Có tầng cát sỏi ngấm nớc mạnh Cho dịch giữ thành có tỷ trọng và độ nhớt lớn hơn Hạ lồng côt thép va vào thành hố, Chú ý thật đầy đủ đến việc
khoan lỗ bằng máy thả chìm trong nớc
Vấn đề Nguyên nhân chủ yếu Biện pháp xử lý
1 2 3
Đồng hồ Ampe ba pha
không cân bằng Ba pha nguồn điện bên ngoài điện áp không cân bằng Báo cho bộ phận điều chỉnh Đầu áp có chỗ không tiếp xúc Dỡ đầu nối cáp ra, kiểm tra, sửa chữa hoặc thay thế Đồng hồ Ampe hai pha
có 1 pha không
Nguồn điện 1 pha bị đứt dây chì Thay dây chì, kiểm tra lại mạch điện Đầu nối cáp 1 pha bị tuột Kiểm tra kỹ mạch điện từ nguồn điện đến cuộn dây
môtơ
Khoan bị cháy một pha cuộn dây Kiểm tra kỹ mạch điện từ nguồn điện đến cuộn dây môtơ
Khi nối điện môtơ kêu u u, trục chính rung lên chứ va không quay
Do máy khoan quay ngợc, nắp
bên trên đè chặt Thay đổi chiều quay của máy khoan ổ trục trong hộp số bị hỏng, bị
rơi bi
Sau khi mở nắp bên trên ra, nếu trục vẫn không quay đ- ợc thì mở hộp số ra kiểm tra bánh xe hành trình và ổ trục xem có h hỏng không Máy khoan giảm áp,
toàn áp khởi động đều Đứt dây nguồn điệnDây cuón 3 pha mô tơ đều đã Kiểm tra và sửa chữa
cháy Sửa chữa hoặc thay thế
Máy khoan giảm áp, khởi động không quay, sau toàn áp có thể quay đợc
Dầu bánh xe trong hộp số đặc quá hoặc quánh lại (thờng vào mùa đông)
Toàn áp khởi động, cho máy khoan chạy không tải 15 phút
Điện áp nguồn thấp quá Kiểm tra điện áp nguồn Đang chạy đột nhiên
dừng máy Đứt dây nguồn điện Kiểm tra sửa chữa đờng dây
Đầu nối cáp điện bị tuột hoặc môtơ cháy
Mở bọc đầu nối cáp ra, nếu vẫn không có điện mà trục chính có thể quay đợc thì mở môtơ ra kiểm tra Đang chạy đột nhiên ỳ
máy, đồng hồ Ampe nhảy kim
Bánh xe hoặc ổ trục trong hộp số
bị hỏng Thay bánh xe hoặc ổ trục
Đầu khoan gặp chớng ngại vật Khắc phục chớng ngại vật Máy khoan dò điện Bọc cách điện đầu nối cáp bị hỏng, nớc ngấm vào trong Thay bọc cách điện mới, xử lý lại đầu nối
Cáp điện có chỗ bị mài vỡ hoặc
Dây dẫn ra của cuộn dây môtơ và đầu nối cáp nguồn bị hở điện
Thay đổi dây dẫn ra của cuộn dây môtơ và dầu nối môtơ
Cách điện của môtơ bị hỏng Kiểm tra và xử lý
Hố khoan nghiêng lệch Nền đỡ giá khoan không phẳng Đệm lại, kê lại cho phẳng Lỗ cọc khoan vào một bên đất
cứng một bên đất mềm
Quét lại lỗ nhiều lần để điều chỉnh, nếu không dợc thì lấy đất sét đắp vào lỗ cho đến bên trên chỗ nghiêng lệch 0.5m rồi khoan lại
Sụt thành hố khoan Tỉ trọng và độ dính nhớt của dung dịch khoan không đủ Tăng thêm tỉ trọng của dung dịch khoan hoặc vứt đất sét bùn nhão vào hố
Dung dịch khoan đột nhiên chảy mất
Phải lập tức lấp đất sét vào, chờ thành hố ổn định rồi khoan lại
IV.2.4. Nguyên nhân và biện pháp xử lý khi ống khô nhỏ hoặc không nhổ lên đợc trong phơng pháp dùng ống chống giữ thành
Vấn đề Nguyên nhân chủ yếu Biện pháp xử lý
1 2 3
(1) Khi lực ma sát ở xung quanh ống lớn hơn nhiều so với năng lực nhổ lên của thiết bị
(1) Khi thấy là khó nhổ lên: khó nhổ lên bao giờ cũng gắn với khó lắc. Vì vậy trớc tiên là phải làm cho nó ở trạng thái có thể lắc đ- ợc
Lợi dụng van chuyển thao tác, lúc lắc với một độ góc nhỏ làm cho lực cản giảm đi, để cho nó từ từ trở lại trạng thái bình thờng rồi lại nhổ lên
(2) Khi thấy không thể nhổ lên đợc : phải làm cách khác nh kích, nếu cứ lắc bừa. a. Khi ống nhọn của ống chống bị mài mòn làm hẹp khoảng cách với đờng kính ngoài của ống
Để đảm bảo khoảng cách giữa đ- ờng kính ngoài của ống với đờng kính ngoài của lỡi nhọn, có thể hàn chống lỡi nhọn lên theo yêu cầu cần thiết
b. Khi lực cản của ma sát xung quanh lỡi khoan lớn quá
Khi nhổ mãi mà vẫn tháy khó khăn thì phải nghĩ đến khả năng đã chọn sai phơng pháp c. Khi phơng thức làm lỗ không phù hợp Mặc dù đất sét hoặc bùn tích là loại chất đất dễ làm lỗ, cũng phải đa ống chống xuống một cách thoả đáng, phải bảo đảm cho gầu ngoạm và đầu nhọn của ống có cùng một độ sâu. Trong khi làm lỗ phải nhiều lần cẩn thận lắc ống chống, vừa nhắc lên hạ xuống vừa làm lỗ
đi thì phía sau của máy sẽ bị trợt hoặc làm cho máy không ổn định, hoặc làm cho bộ phận lắc bị sự cố hoặc làm cho khoá cố định bị hỏng. Khi nhận thấy đã thể hiện trạng thái có thể nhổ lên đợc thì phải chuẩn bị trớc các điều kiện có thể nhổ liên tục d. Khi phơng pháp dổ bêtông không đúng, tác dụng dính ở phía trong ống quá lớn
(1) Không nên để cho mặt dâng lên của bê tông có độ cao tiếp xúc với lỡi nhọn của ống chống dài quá
(2) ở đầu trên của ống chống lắp một đoạn ống ngắn, khi bắt đầu đổ bê tông thì cho ít hơn để hình thành ngay đợc trạng thái có thể nhổ lên
máy không tốt hoặc do lắp máy không dùng làm cho máy bị nghiêng không trùng với hớng của ống chống
c. Khi mặt trong tay cầm để lắc bị mài mòn không lắc đợc , không nhổ lên đợc
Nhất thiết phải thay đổi tấm đệm