Chương 4: TÍNH TOÁN DẦM’
Chương 8: THI CÔNG PHẦN NGẦM
8.1. THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI
8.1.4. Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi
8.1.4.1. Nguyên nhân gây khuyết tật trên cọc.
Do cọc khoan nhồi được thi công trong điều kiện khó khăn nên mặc dù công nghệ thi công cọc ngày càng được hoàn chỉnh nhưng khả năng cọc bị khuyết tật vẫn khá cao.
Người ta đã tổng hợp và phân tích hàng loạt nguyên nhân gây hư hỏng cọc trong đó có các nguyên nhân chủ yếu sau:
Khoa Công trình
+ Sập vách trong quá trình khoan làm cho tiết diện cọc bị thu nhỏ nhưng ngay dưới đó tiết diện cọc được mở rộng.
+ Ma sát giữa bê tông và ống chống quá lớn, công nghệ đổ bêtông và rút ống chống không thích hợp làm cho cọc bị đứt đoạn.
+ Làm sạch hố khoan chưa triệt để làm cho mùn khoan tích tụ dưới mũi cọc dẫn đến sức chịu tải của cọc bị giảm.
+ Bêtông có độ sụt quá thấp làm cho bêtông trong cọc bị rời.
+ Mật độ cốt thép quá cao làm cho bêtông không lọt ra ngoài phạm vi lồng thép được.
+ Rút ống chống không dều làm cho cọc bị dịch chuyển ngang cục bộ.
Kết quả nghiên cứu cho thấy nguyên nhân gây hư hỏng cọc khoan nhồi khá đa dạng, phần lớn các loại khuyết tật do công nghệ thi công không thích hợp gây ra. Để hạn chế các khuyết tật này cần thực hiện kiểm tra chặt chẽ toàn bộ các công đoạn thi công cọc.
8.1.4.2. Kiểm tra chất lượng cọc trong quá trình thi công.
Với công nghệ thi công thích hợp và quy trình kiểm tra chất lượng chặt chẽ, khả năng hư hỏng của cọc có thể được giảm đến mức tối thiểu. Tại hiện trường cần kiểm tra các yếu tố sau:
a) Kiểm tra dung dịch Bentonite.
Mục đích chủ yếu của việc kiểm tra dung dịch Bentonite là đảm bảo cho thành hố khoan không bị sập trong quá trình khoan cũng như trong khi đổ bêtông và để kiểm tra việc thổi rửa đáy hố khoan trước khi đổ bêtông.
Các thông số chủ yếu của dung dịch Bentonite thường được khống chế như sau:
+ Hàm lượng cát: < 5%
+ Dung trọng: 1,01 – 1,05 + Độ nhớt: ± 35 sec + Độ pH: 9,5 – 12 b) Kiểm tra kích thước hố khoan.
Sau khi thổi rửa đáy hố khoan bằng dung dịch Bentonite cần kiểm tra các thông số sau đây của đáy hố khoan:
+ Đo chiều sâu: Đáy hố khoan được coi là sạch nếu chiều sâu sau khi thổi rửa bằng chiều sâu khoan (xác định bằng cách đo độ sâu cần khoan đã đạt tới trong quá trình thi công hoặc bằng các thiết bị khác).
+ Sử dụng một số thiết bị xuyên đơn giản đánh giá sức kháng xuyên của đất dưới đáy hố.
+ Đo đường kính và độ thẳng đứng của hố khoan.
+ Trạng thái thành lỗ khoan.
c) Kiểm tra bêtông trước khi đổ.
Khoa Công trình
Bêtông sử dụng trong thi công cọc khoan nhồi thường phải kiểm tra các thông số sau:
+ Độ sụt (cho từng xe đổ): ≥ 15 cm
+ Cường độ sau 28 ngày (ép mẫu, bằng súng bật nấy đối với bêtông ở đầu cọc hoặc siêu âm): ≥ 200 kg / cm2
+ Cốt liệu thô trong bêtông: không lớn hơn cỡ hạt theo yêu cầu của công nghệ.
+ Mức hỗn hợp bêtông trong hố khoan
+ Độ sâu ngập ống dẫn bêtông trong hỗn hợp bêtông + Khối lượng bêtông đã đổ trong lỗ cọc
Bêtông đem thử cường độ phải từ xe trộn và từ bêtông thân cọc.
d) Ghi chép trong quá trình thi công.
Trong quá trình thi công cần ghi chép thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc và các sự cố xảy ra trong quá trình thực hiện các công việc sau:
+ Đặt ống chống.
+ Bơm dung dịch Bentonite.
+ Khoan lỗ.
+ Thổi rửa đáy hố khoan.
+ Đặt lồng thép.
+ Đặt ống đổ bêtông.
+ Rút ống chống.
+ Thể tích bêtông cho từng cọc.
8.1.4.3. Kiểm tra chất lượng cọc sau khi thi công.
Sau khi đổ bêtông, việc kiểm tra chất lượng cọc cần được tiến hành nhằm đánh giá chất lượng bêtông cọc tại hiện trường, phát hiện các khuyết tật và xử lí các cọc bị hư hỏng.
Có một số phương pháp kiểm tra như sau:
+ Phương pháp nén tĩnh + Phương pháp siêu âm
+ Phương pháp sóng ứng suất: có phương pháp PIT, phương pháp PDA.
8.1.4.4. Thí nghiệm độ đồng nhất của cọc bằng phương pháp đo sóng ứng suất – phương pháp biến dạng nhỏ PIT.
a) Cọc thí nghiệm.
Khoảng 30% số cọc thi công thường được quy định để thí nghiệm bằng phương pháp này, Cọc thí nghiệm có thể được chọn ngấu nhiên hoặc theo chỉ định của nhà tư vấn thiết kế. Cọc đem thí nghiệm không sớm hơn 7 ngày sau khi đổ bêtông hoặc khi cường độ bêtông đạt ít nhất 75% so với cường độ thiết kế. Để đảm bảo bề mặt đầu cọc có thể tiếp cận được thì bên trên đầu cọc phải sạch, không có mảnh vụn bêtông, đất hoặc các vật liệu khác do thi công gây ra.
b) Phương thức thí nghiệm.
Khoa Công trình
Phương pháp thí nghiệm cọc PIT dựa trên nguyêm lí đo ghi vận tốc sóng ứng suất lan truyền trong cọc gõy ra bởi một lực xung nhỏ bằng cỏch gừ bỳa lờn đầu cọc. Súng ứng suất phản hồi lại khi gặp thay đổi kích thước cọc, hoặc khuyết tật trong bêtông hoặc chạm mũi cọc được thu lại qua đầu đo gia tốc truyền vào bộ phận xử lí đưa ra màn hình hoặc in ra máy in. Dựa vào tốc độ lan truyền sóng ứng suất có thể xác định chính xác vị trí khuyết tật của cọc.
c) Phạm vi áp dụng.
+ .Dùng để xác định độ nguyên vẹn của các cọc đơn thẳng đứng hoặc bị nghiêng.
+ .Do va chạm tạo ra có năng lượng nhỏ nên thí nghiệm chỉ có hiệu quả đối với.
những cọc có tỉ số L / D ≤ 30 (L : Chiều dài cọc; D : Đường kính cọc).
+ .Do đặc tính thu nhận các phnả xạ của sóng ứng suất khi gặp chỗ thay đổi trở kháng của cọc, nếu có những chỗ thay đổi xảy ra ở những vị trí khác nhau tín hiệu thu nhận sẽ rất khó phân tích để có thể tách ra vị trí và mức độ của từng khuyết tật. Hơn nữa, các vị trí thay đổi trở kháng có thể xảy ra từ từ, nên tín hiệu phản xạ sẽ rất phức tạp hơn rất nhiều,.khú phõn tớch một cỏch rừ ràng khuyết tật. Vỡ vậy, trờn thực tế phương phỏp thử động biến dạng nhỏ thường cho kết quả tương đối chính xác về vị trí và mức độ khuyết tật lần đầu tiên từ đầu cọc.
d) Thiết bị.
+ Thiết bị tạo lực va chạm: Phải tạo ra một xung lực va chạm có độ dài nhỏ hơn 1ms và không gây ra bất cứ hư hỏng cục bộ nào của cọc khi va chạm. Thường dùng búa có đầu là chất dẻo cứng lớn. Trọng lượng búa phụ thuộc chiều dài và kích thước hình học của cọc. Va chạm phải đặt theo trục cọc.
+ Thiết bị thu nhận số liệu + Thiết bị truyền tín hiệu
+ Thiết bị ghi, xử lí và trình diễn số liệu e) Quy trình thí nghiệm.
+ .Đầu cọc được làm sạch hoặc đập đến lớp bêtông rắn chắc..
+ .Gắn đầu đo gia tốc nối với bộ xử lí..
+ .Dựng bỳa gừ lờn đầu cọc..
+ .Đo sóng ứng suất phản hồi để in ra hoặc ghi vào đĩa về xử lí trong phòng..
8.1.4.5. Thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp siêu âm.
a) Thiết bị.
+ .Một đầu đo phát sóng dao động đàn hồi (xung siêu âm) với cáp dẫn và một bộ phận xung có tần số truyền sóng = 20 - 100 Hz.
+ .Một đầu đo thu sóng có cáp dẫn.
+ Một thiết bị điều khiển các cáp được nối với các đầu đo cho phép tự động đo chiều sâu hạ đầu đo.
+ Một số thiết bị điện tử để ghi nhận và điều chỉnh tín hiệu thu được.
Khoa Công trình
+ Một só hệ thống hiển thị tín hiệu.
+ Một số hệ thống ghi nhận và biến đổi tín hiệu thành những đại lượng vật lí đo được.
+ Cơ cấu định tâm cho hai đầu đo khi đường kính của đầu đo nhỏ hơn ít nhất 10 mm so với đường kính trong của ống đo.
b) Phương pháp bố trí các ống đo.
+ .Ống đo được bịt kín hai đầu và thả vào lỗ cọc cùng với lồng thép, chúng được cố định vào khung lồng thép để không bị dịch chuyển khi đổ bêtông.
+ .Ống đặt sẵn có thể bằng kim loại hoặc chất dẻo.
* Ống kim loại:
- .Ưu điểm:
. Nối với nhau dễ dàng bằng vặn ren nên mối nối kín không bị nước vữa ximăng vào trong ống gây tắc.
. Có độ cứng lớn, dính kết tốt với bêtông nên làm tăng độ cứng của lồng cốt thép - .Nhược điểm:
. Tốc độ truyền âm lớn, trở kháng cao nên dễ bị mất liên tục trong quá trình truyền sóng âm, nhậy với nhiễu xạ của vật cản.
. Giá thành cao
* Ống bằng chất dẻo:
- Ưu điểm:
. Giá thành rẻ hơn so với ống kim loại.
. Tốc độ truyền sóng ở giữa nước và bêtông nên khó bị nhiễu xạ - Nhược điểm:
. Dính kết với bêtông không tốt, dễ bị vỡ hoặc mối nối bị hở làm cho vữa ximăng lọt vào trong ống.
. Độ cứng nhỏ nên ống dễ bị cong vặn trong quá trình đổ bêtông làm cản trở các đầu đo xuống đến đáy ống hay rút lên khi đo .
. Khi bêtông đông cứng xung quanh ống nhựa dễ tạo thành khe hở cản trở truyền sóng âm.
Theo tiêu chuẩn của Anh và Mĩ:
. Dùng ống nhựa sau khi đổ bêtông 15 ngày.
. Dùng ống kim loại sau khi đổ bêtông 45 ngày.
+ Đường kính trong của ống phụ thuộc đường kính ngoài của đầu đo để đảm bảo đầu đo di chuyển dễ dàng trong ống nhưng không được quá to làm ảnh hưởng đến độ nguyên vẹn của bêtông cọc.
+ Đầu đo có đường kính ngoài = 25 - 35 mm nên đường kính trong của ống không được nhỏ hơn 40 - 50 mm.
Khoa Công trình
+ Số lượng ống đo chôn sẵn phụ thuộc kích thước cọc khoan nhằm kiểm tra được nhiều nhất khối lượng bêtông trong khi góc quét của chùm tia siêu âm bị hạn chế.
Theo TCXD 206: 1998 qui định:
- D ≤ 60 cm : 2 ống (Hoặc 1 ống ở giữa cọc khi đầu phát và thu thuộc cùng 1 trục) - 60 < D < 120 : 3 ống
- D ≥ 120 : 4 ống c) Số lượng cọc cần kiểm tra.
Số lượng cọc cần kiểm tra phụ thuộc vào độ tin cậy của công nghệ thi công, kĩ năng và kinh nghiệm của kíp thợ, điều kiện thi
công, điều kiện địa chất, thuỷ văn, tính chất làm việc của cọc và tầm quan trọng của công trình.
Theo TCXD 206: 1998 thì số lượng cọc cần kiểm tra không ít hơn 25% số lượng cọc thi công và có kết hợp với các phương pháp kiểm tra khác. Đối với các móng có số lượng cọc ít nhưng tầm quan trọng của móng đó đối với công trình là lớn như mố trụ trong các công trình cầu nhịp lớn hoặc tháp cao ... thì cần tăng tỉ lệ cọc kiểm tra lên cao hơn.
d) Thời gian được phép kiểm tra siêu âm sau khi đổ
bêtông.
Theo TCVN: tốt nhất là sau khi đổ bêtông 3-
7 ngày tuỳ theo vật liệu bêtông có dùng hay không dùng các phụ gia tăng nhanh quá trình đông cứng.
e) Phương pháp thí nghiệm.
Đầu phát và đầu thu nối máy trung tâm được thả đều xuống lỗ đã được đặt trước trong thân cọc. Sóng siêu âm được phát ra qua đầu phát và được thu lại tại đầu thu sẽ truyền về máy trung tâm. Tín hiệu được chuyển thành dạng số và lưu vào trong máy. Bất cứ thay đổi nào của tín hiệu nhận được như yếu đi hoặc chậm sẽ được máy phân tích và chỉ ra khuyết tật của bêtông như rỗ, giảm cường độ do ximăng bị rửa trôi, rạn nứt hoặc có vật lạ.
f) Quy trình thí nghiệm.
+ Các ống dẫn (bằng nhựa hoặc bằng thép) có đường kính 50 - 70 mm được đặt cùng cốt thép trước khi đổ bêtông. Lòng ống phải trơn tru, không tắc, có độ thẳng cho phép để đầu phát và đầu thu dịch chuyển dễ dàng. Khi tiến hành đo bằng 2 đầu trên 2 ống khác nhau phải luôn điều chỉnh để đảm bảo 2 đầu đo đều nằm trên một mặt phẳng ngang của cọc. Khi tiến hành đo bằng 2 đầu trong cùng 1 ống phải luôn giữ cố định khoảng cách giữa hai đầu đo.
thiết bị
thu thiết bị
phát
đặt sẵn èng d50
Khoa Công trình
+ Đầu phát và đầu thu nối với máy chính thả đều vào 2 lỗ. Sóng siêu âm đo được trong suốt hành trình sẽ được ghi lại trong máy với trục y là chiều sâu cọc và trục x là tín hiệu sóng.
+ Tốc độ kéo dây lên lớn nhất không được vượt quá 20 m / s, nếu kéo nhanh quá biểu đồ hình dạng sóng sẽ không phản ánh đúng chất lượng môi trường sóng siêu âm đi qua.
+ Sau khi kết thúc ở hai lỗ đầu, đầu đo chuyển sang lỗ thứ 3 trong khi đầu phát chuyển vào lỗ thứ 2. Cứ như vậy một cọc sẽ được đo 3 lần.
+ Số liệu ghi lại được trong quá trình đo sẽ được xử lí trong phòng.
Khoa Công trình