Chất lượng của cọc sau khi đổ xong bờ tụng thường thể hiện bằng cỏc chỉ tiờu sau:
-Độ nguyờn vẹn (sự toàn khối của cọc); -Sự tiếp xỳc giữa mũi cọc và đất nền; -Sức chịu tải của cọc.
4.2.6.1. Phương phỏp siờu õm truyền qua
Việc thăm dũ bằng siờu õm một cấu kiện múng bằng bờ tụng cú đặt trước ớt nhất hai ống đo, song song, bao gồm cỏc bước (hỡnh 4.14) như sau:
- Cho một đầu dũ (đầu phỏt) vào trong một ống đo đó đầy nước sạch và phỏt súng siờu õm truyền qua bờ tụng của cấu kiện múng;
- Cho một đầu dũ thứ hai (đầu thu) vào một ống khỏc cũng đầy nước và thu súng siờu õm này ở cựng mức độ sõu của đầu phỏt súng; khi cần (vớ dụ lỳc dũ độ lớn lỗ hổng) cú thể hai đầu thu phỏt khụng cựng ở một mức độ sõu nhưng khoảng cỏch chộo này phải được xỏc định.
- Trờn suốt dọc chiều cao cỏc ống, đo thời gian truyền súng siờu õm giữa hai đầu dũ;
- Ghi lại sự thay đổi biờn độ của tớn hiệu nhận được.
Một số cỏch đỏnh giỏ kết quả kiểm tra
Phõn tớch và đỏnh giỏ kết quả kiểm tra do chuyờn gia tư vấn cú trỡnh độ chuyờn mụn cao thực hiện và chịu trỏch nhiệm trước người đặt yờu cầu.
Để đỏnh giỏ chất lượng bờ tụng của cấu kiện múng thường phải dựa vào cỏc đặc trưng õm đo được (như vận tốc, biờn độ, năng lượng, thời gian truyền.. ) hoặc vào hỡnh dỏng của súng õm được ghi lại trờn màn hỡnh.
Trong bảng 4.14 trỡnh bày cỏch đỏnh giỏ chất lượng bờ tụng theo một số đặc trưng súng siờu õm và trờn hỡnh 4.15 trỡnh bày vớ dụ hỡnh dỏng súng õm đối với cọc cú khuyết tật.
Bảng 4.14. Đỏnh giỏ chất lượng bờ tụng thõn cọc khoan nhồi theo đặc trưng súng õm
Chất lượng Thời gian truyền Biờn độ Hỡnh dạng súng
Tốt Đều đặn khụng đột
biến
Khụng bị suy giảm lớn
Bỡnh thường
Phõn tầng Tăng lớn Cú suy giảm Biến đổi lạ
Phương phỏp kiểm tra chất lượng bờ tụng bằng siờu õm khụng cho thụng tin về cường độ (hoặc cỏc đặc trưng cơ học khỏc như mụdun đàn hồi, hệ số Poisson). Muốn cú được cỏc thụng tin này, ở cỏc cụng trường lớn (với khối lượng bờ tụng nhiều) phải tiến hành xõy dựng cỏc tương quan giữa đặc trưng cơ học nào đú (cần dựng nú trong kiểm soỏt chất lượng) với đặc trưng õm.
Trong trường hợp muốn cú những số liệu sơ bộ về chất lượng hoặc cường độ bờ tụng thụng qua cỏc đặc trưng súng õm cú thể tham khảo bảng 4.15 và 4.16.
Bảng 4.15. Đỏnh giỏ chất lượng bờ tụng thõn cọc bằng vận tốc xung
Tốc độ xung Đỏnh giỏ ft/s m/s chất lượng Trờn 15.000 12.000 - 15.000 10.000 - 12.000 7.000 - 10.000 Dưới 7.000 Trờn 4570 3660 - 4570 3050 -3660 2135 - 3050 Dưới 2135 Rất tốt Tốt Nghi ngờ Kộm Rất kộm
Bảng 4.16. Cấp chất lượng bờ tụng thõn cọc theo vận tốc siờu õm (kinh nghiệm Trung Quốc)
Vận tốc õm (m/s) < 2000 2000-3000 3000-3500 3500-4000 >4000 Chất lượng bờ tụng Rất kộm Kộm Trung bỡnh Tốt Rất tốt Cấp chất lượng của cọc V IV III II I
4.2.6.2. Phương phỏp đồng vị phúng xạ (tia gamma)
Để kiểm tra chất lượng và phỏt hiện khuyết tật trong bờ tụng múng, người ta sử dụng nguồn đồng vị Cs-137 (hoặc Cr-60) để khảo sỏt đặc trưng cơ bản của vật liệu. Khi truyền qua bờ tụng, cường độ bức xạ bị giảm yếu do sự hấp thụ của bờ tụng. Về lý thuyết đó chứng minh được: mật độ bờ tụng thay đổi phụ thuộc tuyến tớnh với logarit của cường độ bức xạ I thu nhận theo phương trỡnh:
ρ = A + B ln I
Trong đú: A, B được xỏc định trờn mẫu chuẩn trong phũng thớ nghiệm phụ thuộc vào cường độ bức xạ ban đầu Io, chiều dày của múng d, hệ số suy giảm à và một số tham số khỏc.
Khi chiều dày d khụng đổi thỡ việc xỏc định ρ chỉ hoàn toàn phụ thuộc vào việc phỏt và thu phúng xạ.
Từ mật độ ρ và sự phõn bố của nú sẽ xỏc định được cỏc khuyết tật và độ đồng nhất của bờ tụng múng.
4.2.6.3. Phương phỏp biến dạng nhỏ (PIT)
Phương phỏp thử bằng biến dạng nhỏ dựa trờn nguyờn lý phản xạ khi trở khỏng thay đổi, của súng ứng suất truyền dọc theo thõn cọc, gõy ra bởi tỏc động của lực xung tại đầu cọc.
Nguyờn lý cụng tỏc của thiết bị dựng trong phương phỏp này được trỡnh bày về nguyờn tắc ở hỡnh 4.16 với trỡnh tự thực hiện chủ yếu như sau:
- Dựng bỳa tay cú lắp bộ cảm biến lực, đúng lờn đầu cọc; - Ghi lại hỡnh súng lực xung làm điều kiện biờn;
Lực cản ở mặt bờn của cọc mụ phỏng theo luật tắt dần tuyến tớnh, lực cản ở mũi cọc mụ phỏng theo lũ xo và bộ phận tắt dần;
Dựng cỏc tham số giả định của đất để tớnh bằng phương phỏp lặp và điều chỉnh trở khỏng để sao cho hỡnh súng tớnh toỏn tương đối khớp với hỡnh súng đo được từ thực tế, từ đú phỏn đoỏn vị trớ và độ lớn khuyết tật.
Ngoài phương phỏp biến dạng nhỏ PIT theo trường phỏi của Mỹ, ở Viện cơ học Việt Nam cú hệ thống thiết bị MIMP-15 kiểm tra chất lượng cọc theo nguyờn lý trở khỏng cơ học (MIM) của người Phỏp theo tiờu chuẩn Phỏp NF 160-94. 4.2.6.4. Phương phỏp biến dạng lớn (PDA)
Phương phỏp thử bằng biến dạng lớn (theo mụ hỡnh E.A. Smith hoặc theo Case) là phương phỏp đo súng của lực ở đầu cọc và súng vận tốc (tớch phõn gia tốc) rồi tiến hành phõn tớch thời gian thực đối với hỡnh súng (bằng cỏc tớnh lặp) dựa trờn lý thuyết truyền súng ứng suất trong thanh cứng và liờn tục do lực va chạm dọc trục tại đầu cọc gõy ra.
Cỏc đầu đo gia tốc và ứng suất được gắn chặt vào cọc, cỏc tớn hiệu từ đầu đo được truyền từ cọc như năng lượng lớn nhất của bỳa, ứng suất kộo nộn lớn nhất của cọc, sức chịu tải Case-Goble, hệ số độ nguyờn vẹn.. được quan sỏt trong quỏ trỡnh thớ nghiệm trờn hệ thống mỏy phõn tớch và hiển thị.
Cỏc số liệu hiện trường được phõn tớch bằng chương trỡnh CAPWAP (hoặc Case) nhằm xỏc định sức chịu tải tổng cộng của cọc, sức chống ma sỏt của đất ở mặt bờn và ở mũi cọc cựng một số thụng tin khỏc về cụng nghệ đúng và chất lượng cọc.
Kết quả kiểm tra chất lượng cọc bằng phương phỏp biến dạng lớn được xử lý bằng phần mềm chuyờn dụng và cú dạng như trỡnh bày trờn hỡnh 4.18.
Cú thể phỏn đoỏn mức độ khuyết tật (cú tớnh chất định tớnh) của cọc theo hệ số hoàn chỉnh β (theo bảng 4.17).
Bảng 4.17. Phỏn đoỏn mức độ khuyết tật của thõn cọc
Hệ số β 1,0 0,8-1,0 0,6-0,8 < 0,6
Mức độ khuyết tật Hoàn chỉnh Tổn thất ớt Phỏ hỏng Nứt gẫy Như đó lưu ý trờn đõy, cỏc phương phỏp kiểm tra khụng phỏ hỏng vừa nờu cú những hạn chế của nú. Do đú để cú độ tin cậy cao hơn trong việc xỏc định cỏc khuyết tật của cọc thường phải dựng khụng ớt hơn hai phương phỏp khỏc nhau để cựng kiểm tra và xỏc nhận, khụng vội tin vào một phương phỏp nào khi cú nhiều nghi ngờ về kết quả. Cú thể để khẳng định, phải dựng cỏc phương phỏp trực giỏc tuy tốn kộm và cồng kềnh như khoan lấy mẫu hoặc đào khi điều kiện cho phộp. Trong bảng 4.18 và 4.19 túm tắt nờu một số ưu và nhược điểm cũng như phạm vi ỏp dụng của cỏc phương phỏp kiểm tra núi trờn.
Bảng 4.18. Cỏc phương phỏp truyền qua trực tiếp (tia gamma hoặc siờu õm)
Phương phỏp kiểm tra bằng siờu õm truyền qua
Phương phỏp kiểm tra bằng gamma truyền qua
Nguyờn tắc và điều kiện
-Đo súng siờu õm truyền qua cỏc ống đặt sẵn hoặc cỏc lỗ
-Đo số phúng xạ giữa cỏc ống đặt sẵn hoặc cỏc lỗ khoan lấy mẫu.
ỏp dụng khoan lấy mẫu.
-Cỏc dao động được truyền từ một ống khỏc cựng cao độ để đo thời gian đến và biờn độ dao động
-Nguồn phúng xạ và đầu thu để trong cỏc ống gần nhau hoặc đối diện nhau cú đổ đầy nước. Vựng mật độ thấp sẽ làm tăng photon trờn đầu đo.
Ưu điểm -Tương đối nhanh
-Xỏc định được khuyết tật giữa cỏc ống khỏ chuẩn
-Khụng bị hạn chế độ sõu -Xem kết quả ngay trờn màn hỡnh
-Tương đối nhanh
-Xỏc định được khuyết tật giữa cỏc ống khỏ chuẩn
-Khụng bị hạn chế độ sõu
-Xem kết quả ngay trờn màn hỡnh Nhược điểm -Phải đặt trước cỏc ống hoặc
phải khoan lỗ
-Khú xỏc định được khuyết tật ở gần mặt bờn của cọc
-Phải đặt trước cỏc ống hoặc phải khoan lỗ
-Cú thể gõy nhiễm phúng xạ
-Khoảng cỏch lớn nhất giữa cỏc ống là 80cm.
Ứng dụng -Kiểm tra đồng chất của bờ tụng hoặc xỏc định bất kỳ khuyết tật nào trong cọc
-Kiểm tra đồng chất của bờ tụng hoặc xỏc định bất kỳ khuyết tật nào trong thõn cọc
Bảng 4.19. Cỏc phương phỏp thử động bề mặt (PIT, MIM, PDA)
Phương phỏp thử động biến dạng nhỏ (gừ - PIT, MIM) Phương phỏp thử động biến dạng lớn (PDA) Nguyờn tắc và điều kiện ỏp dụng
-Đo thời gian truyền súng dọc trong bờ tụng.
-Dựng bỳa gừ vào đầu cọc truyền súng nộn đi xuống gặp mũi cọc hoặc bất kỳ khuyết tật nào sẽ phản xạ lại bề mặt.
-Việc phõn tớch sẽ tiến hành sau
-Đo vận tốc và biến dạng đầu cọc. -Dựng bỳa rơi tự do trờn đầu cọc để gõy ra chuyển dịch cọc vào trong đất
-Dựng lý thuyết phương trỡnh truyền súng để phõn tớch
Ưu điểm -Khụng cần chụn ống trước -Thiết bị gọn nhẹ xỏch tay -Nhanh -Khụng cần chụn ống trước -Thiết bị gọn nhẹ xỏch tay -Nhanh Nhược điểm -Khụng xỏc định được đường kớnh cọc -Khụng xỏc định được cỏc khuyết tật trong phạm vi 30cm ở đầu cọc hoặc chiều dài lớn hơn 30 lần đường kớnh
-Phải cú quả bỳa rơi đủ nặng và gõy va đập trờn đầu cọc khoan nhồi
-Việc chuẩn bị thử rất phức tạp và đũi hỏi sự cẩn thận cao.
Ứng dụng -Kiểm tra sơ bộ tớnh đồng nhất của bờ tụng và xỏc định sơ bộ khuyết tật trong thõn cọc
-Xỏc định khỏ chớnh xỏc vị trớ và mức độ khuyết tật trờn thõn cọc. -Xỏc định sức chịu tải của cọc (phõn bố ma sỏt thành bờn+sức chống ở mũi)
-Xõy dựng được biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị.
4.2.7. Kiểm tra sức chịu tải của cọc
Sức chịu tải của cọc là thụng số quan trọng và cú ý nghĩa nhất phản ỏnh chất lượng của cọc đó thi cụng. Việc thử cọc để xỏc định sức chịu tải của nú thường là cụng việc tốn kộm và khụng phải bao giờ cũng cú thể thực hiện được cho nhiều loại cọc tại cụng trường.
Thớ nghiệm bằng phương phỏp động khi dựng cỏc cụng thức động quen biết của Gerxevanov và Hiley là điều mà nhà thầu thường ỏp dụng lõu nay, chỉ cú điều là đối với cọc nhồi đường kớnh lớn, phương phỏp thử động vừa núi tỏ ra khụng tin cậy.
Thớ nghiệm bằng biến dạng lớn PDA tuy là một cụng cụ khỏ hiện đại và được dựng rộng rói ở cỏc nước phỏt triển nhưng cũng chỉ thớch hợp cho cọc đúng hoặc cọc nhồi đường kớnh nhỏ.