Khi cọc nhồi cú đường kớnh và chiều dài lớn với sức chịu tải hàng ngàn tấn thỡ phương phỏp thử tĩnh núi trờn khụng thể thực hiện được. Hơn nữa khi những cọc này ở giữa sụng hoặc ngoài biển thỡ việc chất tải hoặc neo là phương phỏp khụng cú tớnh khả thi. Do vậy người ta đó tỡm phương phỏp khỏc để thử sức chịu tải của cọc.
• Phương phỏp hộp tải trọng OSTERBERG
• Nguyờn lý: Dựng một (hay nhiều) hộp tải trọng OSTERBERG (hộp sẽ làm việc như kớch thuỷ lực) đặt ở mũi khoan cọc nhồi hoặc ở 2 vị trớ mũi và thõn cọc trước khi đổ bờ tụng thõn cọc. Sau khi bờ tụng đó đủ cường độ tiến hành thử tải bằng bơm dầu để tạo ỏp lực trong hộp kớch.
Theo nguyờn lý phản lực, lực truyền xuống đất ở mũi cọc bằng lực truyền lờn thõn cọc, ngược lại với lực này là trọng lượng cọc và ma sỏt đất chung quanh. Việc thử sẽ đạt đến phỏ hoại khi một trong hai phỏ hoại xẩy ra ở mũi và quanh thõn cọc. Dựa theo cỏc thiết bị đo chuyển vị và đo lực gắn sẵn trong hộp OSTERBERG sẽ vẽ được cỏc biểu đồ quan hệ giữa lực tỏc dụng và chuyển vị mũi cọc và chuyển vị thõn cọc. Tuỳ theo trường hợp phỏ hoại cú thể thu được một trong hai dạng biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị cú dạng gần giống như biểu đồ P-S trong thử tĩnh truyền thống. Phương phỏp này phự hợp với cỏc cọc cú sức chống cho phộp ở thành bờn và mũi tương đương nhau, nếu khụng, phải ước tớnh để đặt hộp ỏp lực tại nhiều tầng trong thõn cọc.
• Phương phỏp thử tĩnh động STATNAMIC
Nguyờn lý: Đặt một thiết bị dạng động cơ phản lực và đối trọng lờn đầu cọc. Thụng qua việc đốt nhiờn liệu rắn trong buồng ỏp lực của động cơ sẽ tạo nờn một ỏp suất đẩy khối đối trọng lờn phớa trờn đồng thời sẽ gõy ra một lực tỏc dụng lờn đầu cọc theo chiều ngược lại. Đo chuyển vị của cọc dưới tỏc dụng của lực nổ và cỏc thụng số biến dạng + gia tốc đầu cọc sẽ xỏc định được sức chịu tải của cọc (hỡnh 4.22).
Cỏc số liệu về quan hệ tải trọng-chuyển vị của cọc được xỏc định bằng hộp tải trọng và đầu đo laser gắn sẵn trong thiết bị STATNAMIC. Trờn hỡnh 4.23 trỡnh bày cấu tạo của thiết bị này.
Trong phương phỏp STATNAMIC người ta đó xỏc định được gia tốc a của khối phản lực (F12 = ma) dịch chuyển lờn phớa trờn lớn gấp 20 lần gia tốc của cọc dịch chuyển xuống phớa dưới (F21 = -F12). Như vậy trọng lượng của khối phản lực chỉ cần bằng 1/20 đối trọng dự kiến trong thử tĩnh đó tạo nờn được một lực lớn gấp 20 lần lực truyền lờn đầu cọc. Nhờ đú việc thử tải bằng STATNAMIC sẽ giảm rất nhiều về quy mụ và chi phớ so với thử tĩnh nhưng kết quả đạt được rất gần với phương phỏp tĩnh.
STATNAMIC được phỏt triển từ năm 1988 với tải trọng đạt đến 0,1MN. Đến 1994 đó cú thiết bị thớ nghiệm đến 30MN. Cỏc nước Mỹ, Canada, Hà Lan, Nhật Bản, Đức, Israel và Hàn Quốc đó dựng phương phỏp này. Năm1995 tư vấn Anh ACER đó đề nghị dựng phương phỏp này để thử cọc ống thộp tại cảng cụngtenơ Tõn Thuận (thành phố Hồ Chớ Minh) với tải trọng 3MN nhưng chưa được phớa Việt Nam chấp thuận.
4.2.8. Một số hư hỏng thường gặp trong thi cụng cọc khoan nhồi
Cỏc hư hỏng thường gặp trong thi cụng cọc khoan nhồi rất đa dạng do nhiều nguyờn nhõn khỏc nhau. Trong bảng 4.20 trỡnh bày những dạng hư hỏng chớnh. Ở đõy cần lưu ý đến một số nguyờn nhõn chung gõy ra cọc kộm chất lượng thường xẩy ra ở khõu khoan rồi dọn lỗ và khõu đổ bờ tụng.
Cỏc nguyờn nhõn bao quỏt thường là:
-Do kộm am hiểu một phần hay toàn bộ bản chất của đất nền và điều kiện địa chất thuỷ văn của địa điểm xõy dựng;
-Do kiểm tra khụng đầy đủ trờn cụng trường của chủ đầu tư hay nhà thầu vỡ khụng cú hoặc thiếu tư vấn giỏm sỏt cú trỡnh độ chuyờn mụn, kinh nghiệm và tư chất cần thiết;
-Do hợp đồng quy định quỏ eo hẹp hoặc kế hoạch thi cụng với tiến độ khụng thớch hợp cho những cụng việc cần phải cẩn thận;
-Do thiếu khả năng hoặc tớnh cẩu thả của nhà thầu khi thi cụng những cụng việc quỏ phức tạp;
-Sau cựng là do việc hoàn thành một cọc bao gồm một số thao tỏc đơn giản hợp thành nhưng những ngưũi thực hiện thiếu tinh tế và khụng cú những kỹ xảo cần thiết (vỡ ớt kinh nghiệm) mặc dự họ đó được lựa chọn khỏ kỹ nhưng vẫn khụng làm chủ tốt.
Bảng 4.20. Cỏc hư hỏng cú thể gặp ở cọc khoan nhồi. Phương phỏp xỏc định
Mục Loại hư hỏng Nguyờn nhõn cú
thể Hư hỏng một chỗ Hư hỏng nhiều chỗ
1 Sai vị trớ lệch
tõm Định vị sai và thõn cọc khụng thẳng Quan sỏt và đo đạc Quan sỏt và đo đạc 2
Đứt gẫy ở
chõn Thiết bị thi cụng va phải đỉnh cọc Thử bằng siờu õm hoặc gừ bằng phương phỏp PIT, MIN..
Kiểm tra bằng siờu õm hoặc gamma trong cỏc ống chụn sẵn hoặc cỏc lỗ khoan nằm ngoài lồng thộp 3 Thõn phỡnh ra
hoặc thắt lại Đi qua vựng đất xốp Phối hợp kiểm tra chất lượng bằng quan sỏt với một hoặc tổ hợp cỏc phương phỏp NDT thường dựng Như mục 2
4 Cú hang hốc Do khoan qua cỏt trong nước khụng cú ống vỏch hoặc dựng dung dịch
Như mục 3 Như mục 2
5 Mũi cọc xốp Do vỏch lở hoặc khụng làm sạch hoàn toàn đỏy
Phối hợp kiểm tra chất lượng bằng quan sỏt với kiểm tra siờu õm hoặc gamma trong cỏc ống qua đỏy cọc
nằm ngang rời khỏi bờ tụng
7 Hưngoài lồng hỏng thộp
Do độ sụt của bờ tụng thấp hoặc cốt
thộp quỏ dày Như mục 3
Kiểm tra chất lượng bằng quan sỏt kết hợp bằng siờu õm hoặc gamma trong cỏc ống hoặc cỏc lỗ khoan nằm ngoài lồng thộp 8 Rỗ tổ ong hoặc mất vữa hoặc tạo thành hang trong bờ tụng Do lượng nước khụng cõn bằng hoặc đổ bờ tụng trực tiếp vào nước
Như mục 3 Như mục 2 9 Lẫn cỏc mảnh vụn Do khụng làm sạch mựn khoan Đo cẩn thận khối lượng bờ tụng cộng với như mục 3 Đo cẩn thận khối lượng bờ tụng cộng với như mục 2
Ở cụng đoạn tạo lỗ, những hư hỏng cú thể là do hậu quả của:
-Kỹ thuật thiết bị khoan hoặc loại cọc đó lựa chọn khụng thớch hợp với đất nền;
-Mất dung dịch khoan đột ngột (khi gặp hang cỏc-tơ hoặc thạch cao) hoặc sự trồi lờn nhanh chúng của đất bị sụt lở vào thành lỗ khoan, 2 sự cố này dễ tạo thành “ngoài dự kiến thiết kế”;
-Sự quản lý kộm khi khoan tạo lỗ do sử dụng loại dung dịch cú thành phần khụng tương ứng với điều kiện đất nền và cụng nghệ khoan hoặc kiểm tra khụng tốt sự biến đổi thành phần dung dịch (nhất là mật độ và độ nhớt); -Sự nghiờng lệch, bấp bờnh của hệ thống mỏy khoan lỗ khi gặp đỏ mồ cụi hoặc lớp đỏ nghiờng. Những sai lệch vị trớ kiểu này phụ thuộc vào hiệu quả và vào sự kiểm soỏt của thiết bị dẫn hướng, điều đú ắt dẫn đến tỡnh trạng khụng tụn trọng độ thẳng đứng của cọc và vượt quỏ độ nghiờng dự kiến (cho phộp) của thiết kế;
-Làm sạch mựn khoan trong lỗ cọc khụng tốt, đỏy lỗ khoan cú lớp cặn dày, sinh ra sự tiếp xỳc xấu với lớp đất chịu lực tại mũi cọc, làm nhiễm bẩn và giảm chất lượng bờ tụng;
Ở cụng đoạn đổ bờ tụng vào cọc thường gặp những sai sút do một số nguyờn nhõn sau:
-Chỉ đạo cụng nghệ đổ bờ tụng kộm: sai sút trong việc cung cấp bờ tụng khụng liờn tục, giỏn đoạn trong khi đổ, rỳt ống đổ quỏ nhanh;
-Cấp liệu khụng đều sẽ dẫn đến lượng bờ tụng chiếm chỗ ban đầu khụng đủ do đổ quỏ nhanh;
-Sử dụng bờ tụng cú thành phần khụng thớch hợp, độ sụt hoặc tớnh dẻo khụng đủ và dễ bị phõn tầng.
Một số nguyờn nhõn khỏc làm hỏng cọc hoặc làm giảm sức chịu tải của cọc cú thể là:
-Sự lưu thụng mạch nước ngầm làm trụi cục bộ bờ tụng tươi;
-Sự sắp xếp lại đất nền do chấn động sẽ dẫn đến sự suy giảm ma sỏt của mặt bờn hoặc sức chống ở mũi cọc;
-Thời gian dón cỏch kộo dài quỏ quy định giữa khõu khoan tạo lỗ và đổ bờ tụng vào cọc gõy ra sự sụt lở ở vỏch lỗ khoan và lắng đọng cặn quỏ dày ở đỏy;
-Sử dụng khoan địa chất đối với cọc cú đường kớnh quỏ bộ, lỳc đú bờ tụng khụng cú đủ thời gian để chiếm chỗ trong lỗ cọc sẽ gõy ra cho cọc bị giỏn đoạn ở thõn hoặc xốp ở mũi.
Như vậy, 3 nhúm nguyờn nhõn núi trờn (quản lý và trỡnh độ, trong lỳc tạo lỗ và giai đoạn đổ bờ tụng) thường chiếm tỷ trọng đỏng kể gõy ra sự cố chất lượng cho cọc khoan nhồi. Thường người thi cụng đó dự kiến trước cỏc tỡnh huống, chuẩn bị sẵn biện phỏp xử lý hoặc khắc phục, nhưng điều đú khụng phải lỳc nào cũng tiờn liệu hết, nờn kinh nghiệm trong và ngoài nước đều chỉ ra rằng phải lấy việc giỏm sỏt chặt chẽ và ghi chộp đầy đủ là cỏch bảo đảm chất lượng cọc tin cậy nhất.
4.2.9. Nghiệm thu cọc khoan nhồi và đài theo TCXD 206: 1998 trong đú cần chỳ ý cỏc nội dung chớnh sau đõy:
Phần tạo lỗ:
-Mực nước ngầm hoặc mực nước sụng biển; -Tốc độ và quỏ trỡnh thi cụng tạo lỗ;
-Kớch thước và vị trớ thực của lỗ cọc (mức lệch tõm và độ thẳng đứng); -Đường kớnh và độ sõu làm lỗ, đường kớnh và độ dài của ống chống hoặc ống định vị ở tầng mặt; độ dài thực tế của cọc, độ thẳng đứng của cọc; -Biờn bản kiểm tra theo bảng 4.5, 4.6, 4.9,4.10, sự cố và cỏch xử lý (nếu cú).
-Loại dung dịch giữ thành và biện phỏp quản lý dung dịch; -Thời gian thi cụng cho mỗi cụng đoạn;
-Bố trớ cốt thộp, phương phỏp nối đầu và độ cao đoạn đầu phần đổ bờ tụng; -Biờn bản kiểm tra theo bảng 4.9 và 4.10;
-Những trục trặc và sự cố (nếu cú) và cỏch xử lý; -Loại thợ và số người tham gia thi cụng.
Phần kiểm tra chất lượng cọc:
-Bỏo cỏo kiểm tra chất lượng cọc và sức chịu tải của cọc đơn;
-Bản vẽ hoàn cụng múng cọc khi đào hố múng đến cốt thiết kế và bản vẽ cốt cao đầu cọc;
Nghiệm thu đài cọc gồm cỏc tài liệu sau đõy:
-Biờn bản thi cụng và kiểm tra cốt thộp bờ tụng đài cọc;
-Biờn bản về cốt neo giữa đầu cọc với đài cọc, cự ly mộp biờn của cọc ở mộp đài, lớp bảo vệ cố thộp đài cọc;
-Bản ghi về độ dày, bề dài và bề rộng của đài cọc và tỡnh hỡnh ngoại quan của đài cọc.