Ebook Công nghệ mới đánh giá chất lượng cọc- Phần 1
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.75 MB, 130 trang )
TS. NGUYỄN HỮU ĐẨU
CÔNG NGHỆ MỚ
I
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỤNG cọc
■
(Tái bản)
NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG
HÀ NỒI -2011
■
LỜI NÓI ĐẨU
Trong hơn mười năm qua. CÙU'^ với chính sách cíổi mới của Đảng và Nhà nước, .xây
dựng nền móiỉíĩ công trình đã có sựplíár tricìi mạnh m ẽ vé mọi mặt. Nhiêu công nghệ mới
trong \'à\ dựng móng cọc đã được áp LỈụniị ở nước ta nììư : cọc ống đường kính lớn, cọc
khoan nhồi, cọc ép, cọc vật liợu l ời.... Khi ìiìột cônịị nghệ xúy dựng móng cọc mới được áp
dụng, thì nhữnq vêii cầu mới vé tri rlỉức, kiỉìlì nghiệm của các kháu từ khảo sút, thiết kế, thi
công vù đánh giá chất lượng sau tììi côiiíị s ẽ dược dặt ra.
Ciiốiĩ sách này đ ề cập cỉếìi các CÔIÌÍ> lìghệ mới đánh iịiủ chất lượng móng cọc sau khi
rhi r ô n g .XOIIÌỊ. D o đ â y lủ nììữni> cóììĩị nglìệ m ớ i n ên chưa có n h iều tài liệu n ư ớ c n g o à i đ ể
thum khảo, chưa có nlìiềií kiìili nghiệm dược tổììg kết, cỉánh giá công h ố ở trong nước. Bản
thân tác sỊÌd mặc dù đ ã cô'gííiiíỉ rất nììiêit đê tập lìỢỊ) các tài ỉiệit ở Việt Nam trong các năm
gần đày. d ã trao đổi với các cíồìiíỉ Iiỵlìiệp. nhưng vẫn còn riứ nhiều vấn để chưa đề cập
được hết troiìị’ cuốn sách nhỏ ìiủy. Moiìịị các àồ/ií^ Hỉỉ^>iệp
bạn độc giả coi đớ\' lù sự
cô' íỊắng han dầu về tập hợp và ciiní^ C(íp một s ố thông tin cầtì thiết trong lĩnh vực quản ìí
và đánh giá cììất lượng lììóiìịị cọc. ì/ìột lĩnh vực nít quan trọììíị trong xây dựng công trình.
Ciíôn sách gồm 7 chươin’, 2 pììii lục và pluíiĩ tài liệií tham khảo. Có 5 công nghệ mới
được g iớ i th iệu tư ơng đ ối dầy LĨIÌ là : Siêu âm ti uyề/i C/IKI ốní>, th ử đ ộ n g h iến d ạ n g nhỏ, th ử
động hiến dạng lớn, thử rĩn/ì ííộiì;^ Sniniííiìiii' vù ílìử (ĩiìlì lìộp Osterherỵ. Mật sô'công nghệ
âược giới thiệu khái quát lìliư; thứ cọc có ịịán ílìiết hị, thử hằng rung trở khúng cơ học.
Việc lựa chọn như vậy xuất pììát từ các cĩánìì ,!,'/(•/ vê mức cíộ p h ổ hiển vù mức độ tin cậy của
chính rác công nghệ dó.
Trong các công nghệ âicợc Ịịiới thiện chỉ còn công ìĩiịhệ thử tĩnh động ịStatnamic) là
chưa được áp dụng ở Việt Nam. nliirng theo sựcíúnlì giú của túc già, chác chán trong tương
lai gần s ẽ được sử dụng troììi^ nước do những ưu điểm (lìa nó về kinh t ế vù k ĩ thuật.
Cuốn sách cũng không dê cập íĩếiì cóiìíị nghệ Ịịcimma đ ế đánh giá mật độ hê tông cọc
khoan nhồi do các hạn ché của nó vé cĩộ an toàn và hề clầv hê tông đo được, mặc dù đáy là
phương pháp được áp dụng cíáii tiên {dầu /iliững năm 90) trong xây dựng cọc khoan nhồi
đường kính ìớn (cầu Việt Trì).
Đ ố i VỚI m ỗi c ô n g nglìệ, ỉác già d ã cỏ g ắ n í’ trình h ù v đầ\' đ ủ các n ộ i d u n g g ồ m : ng uyên
lí, cơ s ở lí thuyết, thiết bị, írình tự thực lìiện. nội cìnìĩg háo cáo và phương pháp giải thích
sô liệu đé đánh giá vhất lượiiỊ’ móng cọc. Đóng thời CŨỈÌỊ’ đưa vào các trường hợp thực tế,
nhất là các thực tế ở V iệ r Nam. d ế giúp clìo lìoirời đọc có các thông tin cần thiết.
Túc giả xin chân ỉhùnh câm ơu cức đồníỊ /ỉíỊliiệp thuộc 'Viện Khoa học công nghệ GTVT
đã giúp đỡ nhiều đ ể thực hiện mộĩ s ố công nghệ mới tìvng thực t ế xây dựng và cung cấp
vác sô liệu thí nghiệm hiện tnrờiìíỊ dưa vào nội dung sách.
Tác giả
Chưưng1
C H Ấ T LƯỢNG MÓNG c ọ c
, ĐẬT VÂN ĐÊ
Châì lượng móng cọc cũníi "iốũíi nhir chât lượns các bộ phận công trình xây dựng
hí'7 là kết quả tổiiíĩ hợp của quá trìiih quan lý chất lượnc từ kháo sát, thiết kế và thi
ĩ)ng. Nội di. IS cu ốn sách này hưóìic chu ycu vào quá tiinỉi dánh giá chất lượng m ón g
3C sau khi đã thi côn». Trong đổ. chi dé cập đến các CÒIIÍỈ nsihệ mới để đánh giá chất
rợng inóntí cọc trong giai doạn thi cỏnii và sau khi thi còng xong. Khái niệm “công
íhệ mới” ứ dây dược hiểu là nhữiiíz cóim Iishệ liên tiến trên thế giới đã áp dụng ở nước
. trong nhĩniỉỉ nãm
KHÁI NIỆM CHẤT LUỢNG MÓNG COC’
Klii nói vé chất lưọng móng cọc Ilniờng dirợc quan niệm là chất lượng của cọc đơn,
lặc dù n h óm c ọ c hay ánh hưỏìm eiia clài cŨMt: râì quan trọim nhưng k h ô n g phải là vấn
5 được quan tâm ở đây.
Châì lượng cúa cọc dơn uom iiai IIOI dung chinh ỉa :
- Độ nguyên vẹn kếl cấu
- Sức chịu tải
a) Độ nguyên vẹìì kết cấn
Là yêu cấu đê cọc đám háo kha Iiãim lìim việc như một bộ phận kết cấu theo đúng
;u cầu của thiêt kê. Cụ thê là cọc đi! liêì diệii, vặt liệu ihán cọc có các tính năng độ
;n theo thiết kế, không nứt gẫy hay có các khiiyốl tạt ánh hưởng đến sự làm việc bình
ưòfrig của cọc. Đế định lượim các yêu cáu nêu trôn. Irong thực tê thưòìig dùng các khái
êm sau : độ đồng nhât đôi với cọc bê tónc cốt thép, trứ kháng cơ học với các cọc bằng
ại vật liệu khác như bô tôim, thép...
Đ() dồng nhất của bê tòníi thân cọc Iheo ncLiyên lắc của quy luật ngẫu nhiên được
IC địn h t he o c ô n g thức :
h„ = 1 - 3 ^ - ' = 1 - 3 C ,
(1-1)
X
- Đại lưọTig đo tiêu bieu cua phưoìm pháp k i è n i tra, Nếu dùng phươiig pháp siêu âm
có V và S^; nếu dùng phưoìm pháp iỉamnia ta sẽ có p và Sp. 0 đây V ilà vận tốc truyền
X
âm (rong bê tông và p là mật đỏ cua bô tônq. Các độ lệch quân phương tưtììig ứns
Sp được xác định theo công thức sau ;
1 J1
s. = J — r l( x ,
V n - 1 i= i
và
0 - 2:
x = f Zx,
n
( 1-3
Trong tĩường họp cọc khoan nhồi, kjii việc đo được liến hành theo độ sâu của các
ống đặt dọc thân cọc thì các X, cliính là đại lượng V, hoặc p, đo được tại độ sâu i của các
ống đo.
Theo quy phạm Liên Xô cũ, độ đồng nhất là một tiêu chuẩn chất lượng công trìnl
hay kết cấu bê tông cốt thép và được xếp iheo giá trị hf) như sau :
B ả n g 1.1. Đ á n h giá chất lượng đồng n h ấ t củ a kết cấu
bê tông cốt íhép theo G O S T ,17624-87
Hệ số đổng nhất, h(,
> 0,9
Chất lượng đồng nbấ*:
Rất tốt
0,7 M),9
0,55 - 0,70; ( K - 0,595)
< 11,53
Tốt
Đạl yôu cầu
Xau
ở đây ;
s
c, = ^ còn gọi là hệ số biếii động, iheo quy phạm Liên Xô cũ thì c, = 13,5% tươn
X
ứng với đạt yêu cầu, Q s; 6% là mức tốt và Q =: 3 -H4% là mức rất tốt.
Khi sử dụng các phương pháp phân tích truyền sóng ứng suất trong thân cọc để đán
giá chất lượng, người ta dựa trên khái niệm tiỏ kháng cơ học.
Trở kháng cơ học z là đại lượng được xác định theo biểu thức sau:
z =
EA
c
(1-
E - Mô đun đàn hồi vật liệu tỉián cọc
A - Diện tích tiết diện ngang thân cọc
c - Tốc độ truyền sóng ứng suất dọc thân cọc
c là hằng số đối với mỗi loại vật liệu thân coc, có thể đo trực tiếp từng cọc hoặc t
theo bảng cho sẵn. Nó cũng chính là tốc độ rruyến sóng âm trong vật liệu thân cọc.
Theo kết quả phân tích truyền sóng (hay còn gọi là phân tích phương trình sóng) có
được sự biến thiên trở kháng cơ học dọc theo độ sâu. Trong ASTM của Mỹ đưa ra tiêu
chuẩn đánh giá mức độ khuyết tật thân cọc như sau :
(ỈỌI ị3 là hệ số mức độ neuyên vẹn và được xác định theo công thức sau ;
z
(1-5)
z
ở đây :
z, - Trở kháng cơ học cúa cọc tại tiết diện i
z - Trở kháne cơ học theo thiết kế
B ảng 1.2, Đrính giá chát lượng cọc íheo hệ sỏ mức độ nguyên vẹn p
(ASTM - 1989)
Hệ số p
1.0
Tiiih trạng cọc
Nguyên vẹn
0 , 8 - 1.0
Khuyết tật r.hẹ
0,6 ^ 0,8
Có khuyết tật
Dưới 0,6
Gẫy
(^ác phưcmg pháp thử độrm biên dạng lớn PDA, thử động biến dạng nhỏ PIT, rung trở
kháng cơ học đều sử dụng phirưng pháp và thang đánh giá nêu ở trên để đánh giá chất
lượng cọc.
h) Sức chịu tải của cọc đơn
Đây là thông số quan trọng nhâì đối với mộl cọc dưn sau khi thi công xong. Nếu yếu
tố độ đồng nhất là đảm bảo cho cọc làm việc như một kết cấu nguyên vẹn để truyền lực
từ công trình xuống nền đất và đảm bảo tuổi thọ của cọc trong môi trường đất - nước tiước ngầm, thì sức chịu tải chính là mức truyền tải mà cọc đó đảm bảo được.
Sức chịu tải của cọc đofn được xác định từ hai điều kiện : theo vật liệu và theo đất nền.
Nếu tính theo vật liệu thì căn cứ vào kết quả đánh giá độ đồng nhất của cọc như đã
nêu ở mục trên có thể kể đến yếu tố chất lượng vật liệu thân cọc vào trong tính toán
theo công thức sau :
Q = Qv, x K , „
(1-6)
ở đây ;
Q - Sức chịu tải theo vật liệu của cọc (cho phép hoặc giới hạn)
Qvi - Sức chịu tải của vậi iiệu lính theo độ bền vật liệu và kích thước hình học thiết kế
Kd„ - Hệ số đồng nhất thu được Irong các thí nghiệm đánh giá độ đồng nhất (là ho
loặc p như đã nêu ở trên)
Nếu tính theo đất nền có ihế xác định Iheo niộl troiiíi hai phưoim pháp : tínli toái
theo đất nền (bằng nhũìiiz cóim thức lÝ thu}él - ihực nshiệm khác nhau) lioặc xác địnl
bằng thí nghiệm. Trong phạm vi của vàn đc nehiên cứu. ỏ' đây chi đề cập đến sức chịi
tải dọc trục được xác định bằnc ihí nghiệm.
Hiện nay, có ba nhóm phươim pháp thí imhiệm đe xác định sức chịu tải dọc irụ: cú
cọc đơn :
(ti) Thí nịịhiệm tĩnh ;
•
Nén tĩnh truyền thốníi
•
Thí nghiệm hộp tải trọiiíi Ostcrbcrc
•
Thí nghiệm cọc có 2ắn thiết bị
(b) Thí nghiệm động :
•
Thử động Iruyền thốns và sử dụng các côníi thức động truyền thốiiị nh
Gherxévanốp, Hiláy...
•
Thử động biến dạng lớn PDA, hay còn gọi là phân lích truyền sóng ứng suãt
•
Thử rung trở kháng cơ học (MlMP-15)
(c) Thí nghiệm tĩnh cíộiìfị Sratìuinúc:
Đặt tải động nhưng phân lích sự làm việc cứa hệ cọc - đất theo các đặc tnin; tĩn
của đất.
Trong các chưoTig sau sẽ (lề cập chi liết đèn các công nghệ PDA, Oslcrbecr \
Slalnamic; sẽ giới thiệu M1N'1Ỉ'-15 \a cọc cố can thiôl bi. CVtc còim nchc tniycn hôr
như nén tĩnh và nhóm các eỏim lliức dộnti sẽ không tnnh bày vì clã được giớithic
nhiều trong các sách giáo khoa và sách chiiycii cỉc khác.
Khi xác định sức chịu tái bằng các plnronc, pliáp ihi nghiệm, một vẩn đe râlquí
trọng là tiêu chuẩn phá lioại liay cụ thè hơn là dịnh nshĩa (quy Liớc) về irạnụ :hii pl
hoại của cọc để xác định sức chịu tải giói liạii của cọc trên bicii đổ quan hệ lả: lọng
chuyển vị mà các thí nghiệm thu duực. Trono thù' tái tĩnh truyền thống, niỏt piươi
pháp tin cậy nhất và được dùiiu rộim rãi ỏ’ làì cá các mrớc. thì cũng đã có nhici ti(
chuẩn phá hoại khác nhau nhii' Davisson, Koncincr, Mazurkcvich... hav các liêu hu:
trong quy phạm của Canada. Liên Xô cũ, Truns Quốc... Do mỗi tiêu chuẩn phi ho
phù hợp với một quy trình chất tái và điều kiện dất nền nhấl định nên trone "CX
205:1998 “Tiêu chuẩn thiết kc móng cọc” cũng dã đua ra một số tiêu chuẩn ph; hc
khác nhau để người kỹ sư lựa chọn. Các cỏnc nchệ mới thí Iiíihiộm sức chịu lai ':iu cc
người ta cũng dùng những ticu chuấn phá hoại khác nhau như : trone PDA sử d ạriỉ ti(
chuẩn Davisson, trong Osierbcrg sứ dụng hai licLi chiiấn phá hoại khác nhau, 'Jệ: lậ
cho sức chống mũi giới han và ma sái thành bèn eiói hạn ... Vì vậy khi áp cỉụi!: c
phương pháp thí nghiệm khác nhau, cán pliái nãm vữiio các licii chuán phá hoại đĩ đư
dùng trong phươ ng pháp dó dế sử duiis phù họp \ (Vi dicLi kiện làm v iệ c của c ọ c đ a i
nghiên cứu.
sức chịu tải cho phép của cọc CỈƠII được xác định theo công thức sau :
(1-7)
"
F„
Q)^f - Sức chịu tải cho phép của cọc đơn
Qgi, - Sức chịu tải giới hạn của cọc đơn hay sức chịu tải ứng với điểm phá hoại quy
ước trèn đường quan hệ tải Irọng - chuyển vị.
F'„, - Hệ sô' an toàn, phụ thuộc vào nhiều yếu tố Iihư ; cọc, đất nền, tầm quan trọng
của cống trình, phương pháp chịu tải... Thưòfng R,, có giá trị từ 1,5 3,0.
Ngay trên một còng trình cụ thế, khi Qgh được xác định từ các phương pháp thí
nghiệm khác nhau thì cũng nên lấy các F„ khác nhau. Tất nhiên, những phương pháp
thí nghiệm có độ tin cậy cao, các tiêu chuẩn phá hoại lấy thiên về an toàn hơn thì F^J lấy
nhỏ và ngược lại. Nếu thí nghiệm trong giai đoạn sơ bộ thì
nên lấy cao hơn, nếu
trong giai đoạn thi công đại trà, công nghệ đã ổn định thì lấy Fa, nhỏ hơn. Việc quyết
định trị số cụ thể của F^, phụ thuộc vào trình độ chuyên môn của kỹ sư tư vấn, yêu cầu
của chủ đầu tư..., theo nguyên tắc an loàn cho móng cọc với chi phí xây dựng thấp nhất.
3.
ỌUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG MÓNG c ọ c
('ông tác quản lý chất lượng móng cọc chủ yếu dựa vào nhữiig yêu cầu kỹ thuật đã
Jược (ĩề ra trong hổ sơ thiết kế và hồ sơ mời thầu. Nhà thầu cần soạn thảo một chương
;rìnli chi tiết để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật do hổ sơ mời thầu đề ra kèm theo các
bước kiểm tra đánh giá và công nghệ kiểm tra đánh giá cần thiết cùng với các tiêu
:huẩn kỹ thuật sẽ được áp dụng. Ngoài những yêu cầu chung như một bộ phận kết cấu
Kầy d im g thông thường, m ó n g cọc còn có các đặc thù riêng như :
- Mức quan trọng về kỳ thuật cũng như chi phí trong công trình;
- Là bộ phận khuất, khó tiếp cận trực tiếp để kiểm tra và rất khó sửa chữa, thay thế;
- Công nghệ thi công phức tạp, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khách quan: địa
;hâì, thiên nhiên, năng lưọỉng...
iTico phương pháp thi công có thể chia ra nhiều loại cọc; cọc đóng, cọc ép, cọc đóng
rong lỗ khoan trước, cọc xoắn, cọc khoan nhồi, cọc Bê-nôt-tô... Dưới góc độ quản lý
:hâì lượng, ở đây tạm xét theo 2 nhóm : cọc đóng và cọc khoan nhồi.
3.1. Đối với cọc đóng
(a) Trình tự thi cóng:
-
Chế t ạ o ;
Vận chuyển ;
Đóng cọc ;
ITii công phần đài, mũ ... bên trên.
( b ) N
ộ i
ÌỈ H ÌV ^
C /I i á n
/ v
( h i;!
+ C hè tạo :
•
Vật liệu : phưưiiii Ị'-ha|'i !l',i lìLihicin, các dac liiniL" k\ lliuạt...
•
C ó n s n e h ệ c h é t ạ o : p h . í c I1'J i^liíiỊi. tliiói b ị . c á c ph u' () ' i m p h á p k i ế m I r a d á n h
•
giá
C ác ch í liêu cliàì liroii!.; cua COL i!à clìó lạo xonti : kích lliước hình h ọ c , cá c dậ(
t r m m đ ộ b ề n . c á c l i p b.ii' \ 0 . c . i ; clii IÌL'1 k è m i h c d . . .
+ V ân c h u y ế n : phironi: ỊT:i;;p \an jh ii\ó n , các íiiám sái cliat lượiig trong tiiai đoai
vận chuyến.
+ Đ ónc cọc :
•
K i ế m t r a l ý l ị c h c o c \ à lììili Ii ai ii i c o c tiu'ó'c k h i đ ó n g ;
•
Tliiết bị đ óim cọ c : liiin ỉraiit: ihiél hị (kỹ lliuạL an loàn, lính n ă n g ), sự làm việ
cùa quả búa, dộ Ihăiie duìm
imliiénỉ: cua ^iá. dậm búa, d ệm dáu c ọ c . cá
ihiết bị phụ Irợnhư xoi nuớc, uiá (lan. íỉiá liirớna ...
•
C ôiiíĩ tác dinh \'i : u>a tỉo. (.ao (lo. (ló Iitihióiiii;
•
C á c t h i ế t bị k i c n i irii Iiliu' tỉo (lo eliỏi dàii liói ktii tl iứ d ộ n g , b ộ t h i ế t 1)! PIX
( c á c đấ u do. niá} ...) kl.i lỉur doiiLi hÌL'iì dạiìu !ỏ'n;
•
C á c số liệ u u h i ch é p
l:ip lio s ơ ih i co im cọ c.
+ I1ii còim phần lim ; '\('i vluii!^ main .s;ii nhu' cloi VOI LấL kèl câu bẽn ticn.
3.2.
Đối vói coc khoan nhoi
(ci) Trình tự tìii roiv^ :
- C h ế la o lồ n a ih ép v.ì \à)i clìiiwii tlcn lUii lỉii cóim ;
- T ạ o l ỗ v à đ ả m b á o d o ổ n (.ỈỊiili. k i i ô i m c a n lăng;
- Đổ bê tôim thân coc;
- Tiến hànỈT các kiếm \r:\ ch;ìl liioni:
( ì ) )
Ihãii coc;
Thi c ô n g phần bên trên dầu coc.
N
ộ i
C ỈIIIÌ^
(Ịiiíiìì
/v
r l i í í i
:
+ C h ế tạo lồ n s cò ì thóp \ à \ aii clni\ ÓIÌ :
•
V â l
liệ u
: c h ứ n a
ch i,
p l u i O ì i i i ph;ÌỊ'i I h í i m h i ê n i .
c á c
d ặ c
Irin m k ỹ
th uật;
•
Công imhè gia cỏi)u. cho 1;k) ; phuOìii: ịìháp, ihiẽi bi, các phiíơng
pháp kiòm 1
đánh giá;
Các phụ kiện kciri llico Iilui' ỏiia chóii >aii. các ihiêt bị do dạc kiếm tra chỏn sái
chứns; ch i, phưoìiL; I^liáp lap tỉãl. các lncii pháp biici \ ệ....
10
•
V ậ n c h u y ế n v à l á p ( i ư i m \ à o l õ c o c : phiiXTim p l i á p \'à t h i ế t b ị v ậ n c h u y ể n , c á c
c i á n i s á l c h â ì l i r ợ n í : I roi iíi líiai d o ạ i i v ậ n c l i u x é i i . pliu'c)'im p h á p l ắ p d ự n g l ồ i i s c ô ì
t h é p v à o l ổ c ọ c . Bi ộn p h á p u iữ c ố địiili l ổ n u cót lliép t r o n s q u á t r ìn h đ ố b ê t ô n s .
+ Tạo lỗ c ọ c :
•
C ôn g lác dịnh vị : lọa dó. cao dộ, độ neliiẽim;
•
Thicì bị khoan lạo lò : chúìi” chi. lình Irạim thièì hị làm việc Troníỉ m ột chu trình
kín khi khoan lạo ló cọc, Đạc biẹi lưu ý déìi ihicì bị do độ nghiêne cần khoan (độ
Iisĩhicne lỗ khoan), số ónn \'ách \à cliicLi dài các ónu vách cố định hoặc lạm thời,
c á c t liic ì bị k ic rn tra -lự ổn d ịn h ih à n h \'ách \'à độ lã iii; cặn c iia đ á y h ố đào . K iể m
Ira độ sâu hố dào;
•
c ỏ i m lác lấp dựim \'à tiÌLÌ co (liiih lồim CÒI tliep
•+ C ô i m t ác d ổ b ê t ỏ n a :
•
V ậ t l i ệ u b ê l ỏ n i : : ch ứn ti ch í, phiKTim p h á p tlií Ii ụhiệin c á c đ ặ c t r ư n g k ỹ thuật,
hàm lượng phụ gia,
•
Cò i i í ỉ n g l i ệ đ ổ : thòi ưiaii vàii c h u \ è n , thicì bị \'ận c h u y ế n , b ơ m b c l ô n g , ố n g
treini và các phụ kiẹii chu yéu. >:iáni sát khối iirọnu bê tôn<ỉ đã đố và độ dâng cao
bẽ tôim troim lỗ cọc. (ỉiáiii sál các sự cố troim C|uá IIìiih dố bè tồng, iheo dõi tình
irạnu lổim ihéị') ironu klii (lổ bc lonu.
Ncu tlùiii: duníi dịcli sét (hoậc lioá phàm khác) (Ic ổn dịnh Ihànli lỗ c ọ c thì cần
phái quán lý châì liiựníi (luiií: dịch Iiày vc các Iiiại :
•
C h è ' l ạ o d u n g d ị c h clạt c h i t i c u k ỹ I h u ạ l đ ã d ổ ra;
•
Đ iều chinh d u n g dịch (iiiậl (lộ \ ’à tlô nlió'1 ...) ilico điồu kiện
địa chất c ò n g trình -
địa châì thuv văn và cõim imliè llii côim cụ thc;
•
Thu liồi, làm sià u và sư (lụng lai diiim dịch;
•
Hệ thống ihiết bị đế kiếm tia ciiáì hroiiíi duiii: dịch tại liiện trường.
+ T iế n h àn h c á c k ic m ira ch âì lu'0'ní! th;ìn co c :
• K iế m Ira c h ấ l lượim bé tóiit: b ăim các p h iiư n g pháp phá h o ại : N é n m ẫ u , kh o an
lấ y lõi...
•
Kiểm ira chất lượng bé lỏng băng các pliưoìm pháp không phá hoại NDT : Phương
pháp tliử đ ộ n g biến dạng nho PIT; Phưoìm pháp lliử động biến dạng lóĩi PDA;
Phưưiig pháp truyền siêu àm qua ống; Phưoìm pháp
lia uamma xác định mật độ
+ Thi công phần bẽn Ircii dau cọc :
•
Phá bỏ phần bê lòim xâu dốii cao trình iliiêì kế hoặc ca o trình b ê tống đạt chất
lưọim thiết kế
•
Các phần còn lại giám sát nlìLi dối vói các kcì cấu bên Irên
11
Những khuyết tật thưbìig gặip tron J thi côn.u cọc khoan nhồi cho ở bảng sau:
B ảng 1.3. C ác k h u y ế t tật í hường gặp ỏ cọc kho an nhồi. P h ư ơ n g p h á p xác đ ịnh
Thứ
tự
Hư hòu 2, mộl chỗ
Loại hư hỏng
NiĩU'yê:n nlìc.n
1
Sai vị trí và
lệch tâm
Định \ ị s:ai và ih-in cọc
khòrm th;ẳn 2
Quan sát và đo đạc
2
Đứt gẫy ở thân
Thiél bị thi cốne va
phai đi nhi cọc
Thử bằng
hoặc "õ
3
Thân phình ra
Đi qua Viừne đất xốp
Ph(5i hợp kiểm tra chất
ỉượHíĩ bằng quan sát
vói rnôt hoăc tổ hơp
các phương pháp NDT
thường dùng
hoặc thắt lại
4
Có hane hốc
Do khoan qua cát Như mục 3
Irong nưức klỉôỉi^aSam
vách ho:ặc dtiiìu (luiig
dicl-ì
5
Mũi cọc xốp
Do
vách
khỏim
lớ
Thấu kính cát
nằm ngang
Quan sát và đo đạc
âm
ỉioiic
Phối hợp kiểm tra chất
SÌÌLỈI lioiin
luọng baiig LỊuaii sál
với kiểm tra siêu âm
lioặc ganima trong các
ống qua đáy cọc
toàn đáv
6
siêu
Hư hỏng nhiều chỗ
Kiểm tra bằng siêu âm
hoạc gammã trong các
ống chôn sẩn hoặc các
lỗ khoan nằm ngoài
lồng Ihép
Như mục 2
Như mục 2
Do ống đổ bc ÍÔIIÍ^ bị
rừi khói bé lòim
Như mục 3
Như mục 2
7
Hư hỏng ngoài
lồng thép
Do độ sụt của bê ÍÔMÍĨ
thấp hoặc cốt ihép quá
dày
Nliư mục 3
Kiểm tra chất lượng
bằng quan sát kết hợp
siêu âm hoặc gainm^
trong các ống hoặc
các lỗ khoan nằư
ngoài lổng thép
8
Rỗ tổ ong hoặc
D o krợi)cT iixỵỳQ không
Như mục 3
Như mục 2
mất \ữa hoặc
tạo thành hang
trong bê tỏng
tỏn.g trực tiếp vào nước
Lẫn cá c mảnh
Do khôns; :àm sạch tốt
9
vụn
12
cản bằng hoặc đổ bê
Đo cẩn thận khối
Đo cẩn thận khối
■
lượng bê tông cộ n g
ị
với như mục 3
lượng bê tông cộng
với như mục 2
Việc lựa chọn phưoìig pháp kiểm tra cần dựa trên sự phân tích hợp lý các yếu tố có
thể ánh hưởng đến chất lượng thi công và tầm quan trọng của công trình, cũng như chất
lượng cọc. Trong “Sổ tay cọc khoan nhồi” của Q ic Đường bộ Liên bang Mỹ năm 1988,
đã chi’ dẫn việc lựa chọn các phương pháp kiểm tra theo 11 điểm sau:
Bảng 1.4.Thang điểm sử dụn g đê xác định m ức độ kiểm t r a chất lượng th ân cọc*
Thứ
tự
Đánh giá độ rủi ro
1
2
3
Trọng
số
0,25
0 ,2 5 -1 ,0
1,0
1,0
Mô tả hệ số
1
Giá trị hợp đồng móng (10*USD)
2
Kinh nghiệm và thiết bị của nhà thầu
tốt
trung bình
yếu
1,5
3
Mức độ hiểu biết về điều kiện đất
(qua t liảo sát) và trình độ kinh
nghiệm cùa thanh tra địa kỹ thuật
cao
trung bình
thấp
1,5
4
Klió khăiì và sự phức tạp của thi công
Thấp
Trung bình
Cao
1,5
5
Tính dự báo được (độ đồng nhất)
của các điểu kiện đất
Cao
Trung bình
Thấp
1,5
Điéu kiện thiết kế (kể đến cơ chế
sức kháng của cọc)
Ma sát
Hỗn hợp
Cọc chống
1,0
Khô
Có ống vách
(đề lại)
1,0
Có ống vách
(nít lên)
0,5
6
7
Phương pháp thi công
Có dùng dung
dịch và có
ống vách tạm.
1.5
Có dùng dung
dịch không có
ống vách tạm
2.5
8
Loại tải trọng
Dọc trục
Dọc trục
nghiêng
Ngang
3,0
9
Độ dài chất tải
Tải trọng di
động tác
động ngắn
không va đập
hoặc thấp
Va đập
hoặc động
Thời hạn dài
(tĩnh tải)
1,0
10
Mức ứng suất theo tỷ lệ so với ứng
suất lớn nhất cho phép.
[ 0 ,0 3 ]x l,2
[0,67]xl,2
[1,0x1,2]**
1,0
Mức rui ro cho đời sống hoặc thảm
hoạ kinh tế nếu hư hỏng xẩy ra
trong thời hạn phục vụ kết cấu
Thấp
Trung bình
Cao
2,0
11
13
Chú ý : Cộiii’ từ niiic I (iớn /
-
c à
>
d ặ t
ố ( 9
( / / } / ; ”
Schl
l ú c
T í '/ /
n ) ì ^
c ìí!
c á c
lllữ lỉĩ
k i ứ n i
Vi'/ lìliiiii v t/i! Ị/r /fi '(<; ,
n \ i
I
/ ; w /
h í o V ' ^
i l i o ỉ
k í “
ự
r.iv'
‘i
' h í
:.I
/ / . //('»■
! i H
i h i
c ú c
k i é i i i
t r a
\ I )
Í
/ O t ì i i ,
( l ò ì
- 42-^60 kiớiìi tra chííl ỈII'ỌÌIỊ
,'iiiíứii;^ iỌii;^ :i: /!
\PI'
- < 42 i lìi kiènì tra chút liíựi :J, ỉlh'iir^ lììiíiíiì
*
D
â \
c h ỉ
l à
k h i i v é i i
Iií^liị .i/it iC i
i i i i ì i
( /}/i\;
,■>/; 7 i l m
■'<
V ú ' ■ k ■'
' •I I' ỉ h n ' 1
kí'
r ó
t r á i
li
n h ì CUI.
hệ sỏ 1 .2 k h i c lù ri; ốiỉ'j. Vih-ịĩ ^nl' lụi,
T r o n g b á n íỉ n à y , y ế u lổ d áu t ic ii là u iá Ii'ị 1'LUI h o Ịi d n iii: ih i c o im n iỏ n ụ , đ irơ n c n h ic i
"iá Irị họp đồng c àn s lớn. !hì càiie phai CỊIUII'. lam iihióii hon ticn châì lượna. trọnc sc
lấy th eo sự k h ác biệt íiiĩra ho'p cỉoim IÓ'I1 nhãl \;'i ln)!-! d o ii” Iiho nlial chia ih c o ha cáp dỏ.
Y ếu tố ihứ hai, là kinh liuhicm \'à kha iiiiiiL; lliic! hi cua nhii ihaii.Tất Iihièti niức đ(
mạo hiếm càng nhỏ khi dùiìii Iihà thầu có niiiẽu kinh Iiiiliiộin \ a iraníi bị lốt.
Y ế u lố t h ứ b a , là n u í c d ỏ Itiếii liict vc d ic u k ióii (l;ìì IICII \ ii nii'()'c n e ầ m , c ũ n g nliir kinl
n g h iệ m của k v sư địa kỹ ihual
íJa\' là \ c u
io kh:t 'nien nhicii khi ihi c õ n ỵ c ọ c khoai
nhồi.
Y ế u lô ih ứ tư, là k h ó k h a n \ ; i su' phức tạỊT cu a du' ;iii, \ í dụ Iilui' clộ sâu d ặ c biệt cứ
cọc hoặc các diều kiện làm \ iẹc h;Vl lợi.
Y ế u t ố Ih ứ n ă m , là tín h ciư b:ì() eu a c á c clióii kicn (láì IICII. Các yc'u lố ba, liốn và n ã r
liên quan đến đ icu k iệu en' h:in 'ai;i d;íl 11C11, r;!l a ' y n;::hi;i v;i ;U!Ỉ1 !uro'ng dÍMi quá Irìn
ihi công cọc khoan nliồi. Do cló Iiuưòi la dã sư diiii;! 111('1 irọim số i;;u) liưn cho cá ba yc
lố này so với yếu tố giá li ị hop đỏiiu (1,5 và I .U)
Yếu tố ihứ sáu, là điểu kicii ihicl kc tiíiy luíi cliíiih \;ìc luvn là co' chế chịu
tái Irọn
của c ọ c . Đ iề u n à y c ó nalila là Ihàn cọ c sc cliỊu I;ii Ixìiìi: ma s.íl, sii'c c h ỏ ìm m ũ i hoặc c
hai. T h ô n g thường v iệ c kiéin Ira cliâì krợiiu dối V(VI cọc cliỏìm \ Ì ‘U cấu c a o hơn so V(
cọc ma sát do mức sử d ụ n u ứnu suãì cho phép cao lioii và dòi hoi làm sạcli mũi cọc cẩ
thận hơn. T u y n h iên , Irọiii: số tlìãi-) nó'u ảnli hirơiiu cua dicu kiẹn Ihiết k ế khóiiíĩ phái I
yếu tố cơ bán.
Yếu tố thứ 7, là phirơim pháp thi cónii vói bốn phirơim pháp khác nhau. Phươim phá
ít c ó khả n ă n g g à y k h u y c ì ỉât và uo dó Í1 dòi !k)Ì kỹ ihuài kicin tra độ n g u y ê n vẹn, â ĩ
biệt là phưoĩig pháp ihi còne kb.ỏ (cổ ỏim vách de lai khi cán thièì phái có ống vách) c
p hư ơ n g p h á p n à y sử d ụ im iro im C.icu k iệ n d á ì lò ì \ à íl co k h a n ăim u â y ra sự c ố . T iẽ
theo là phương pháp ố n s václi, ón ’ \ ách sẽ rút Icii sau khi đổ bê lónti. Các phưong phc'
có khả năng gây ra khuyêì lậl lóV; là hai phuơim pháp \'ũ'a SCI, (một phương pháp dùr
ố n g vách tạm thời và phiroìie pliá-^ ihứ hai là kliòiii: dìini: óim \á c h tạm Ihời). PhưoT
pháp d ù ng vữa sét k h ổ n g c ó ỏìm v'ácii tạm thời (.lẻ \ á v ra sự có (lo c ó n g u y c ơ lớn tí
nên hang hốc và rỗ Irong bc lông
14
Yéu to Ihứ X và 9 là loại tai Irọim và ihời gian chất tái, gồm lái Irọng ngang và tái
trọiiti diii h;in chrơc xcni là n cu y hicni hơn so \'ó'i lài irọng dọc trục và các hoạt tải ngắn
han. Chãi lai clìLi kỳ thrợc xcni tà truiiíz bình ỉíiữa hai điều kiện chất tải tĩnh và động,
n h u n g th ự c lố là i m u v h i ế m
n c u x c l d c n c à tr ọ n g số .
Các ycii lố 10 \ à I 1 c ó llic xcni là có V Iiuhĩa nhất dế xét đến việc cần phái dùng các
phu'0'ns pliáp llií naliièm (lọ riiiuycn vẹn dặc biệl. Chúim bao g ồ m tỷ sô của ứim suất
Ihirt kế lay llico ứnu siiáì cho pliép ló'n Iiháì và mức độ nuLiy hicm ch o cuộc sông con
neuòi lioiic ihiệl iiại lứn vổ kinli té nêu xay ra Ịiliá hoại. R õ ràim là nếu ứng suất thiết k ế
dã
iZán
vói
1Ó'IÌ I i l ì ã ì
clio
p licp
ihì
ch i
in ộl
k h u v c ì
lật
nliỏ
c ó
ih ể
s â y
ra
sự
cố .
Đ iề u
n ày,
còn trư ncii im u\ hicni hơn nêu thiệi liại \'ề línli mạim con người khi xẩy ra phá hoại.
Đ ế ke (tốn inol cách dầy du anii liưo'im CIUI các yé'u tò' 10 và 1 1, imười ta đã đề n shị sử
ciụim cách tíiili sau : tínỉi các m ục từ 1 đc’n 9 rói cộnu !ạị. Lấy tống số này nhân với mục
10. rói nhíiii lièp vứi hệ số niức dọ imuy liÌL'm là 1, 2 ỉioậc 3 tuỳ ihuộc vào sự mất mát về
línlt inanu là iiliicLi khá nãni: khỏiii: xây ra, có thii x;')y ra nhuìm khôn" chắc chán, hoặc
ciiàc chắn xây ra phá hoai. Đối vứi các cỏim Irình cãii. vếu tô mạo hiếm nhất được áp
(Iuiií: ch o các co c khoan nliỏi d()'ii dữ Irụ, vcu lỏ mạo hicni iruim bình áp dụng ch o các
Iru C(’) nhicu cọ c và yéu tỏ m ạo hiC'in tliâp nhâl clùim ch o các m ô c ó nhiều cọc.
Đe minh hoa ch o cách sử d ụ ne báim Ircii, diiứi dây liình bày hai Irườno họp để so
sáiiliriưò'nỊi hop A. là niộl cấu nho Irèn dưừnu cao lóe. có dầy dủ các lài liệu kháo sát đất,
ilict) kcl L|ii;i lính loán cln) tliấy kliôim cần các ihí imhiệm NDT. l'iiy nhiên, dó là khi
mức liim siial lliiẽì ké chí là 0.67 và lâv hộ số mạo hiêm trun<> bình. Nếu kết cấu này
cấn
su duiiii dcn hộ số an loàn lối tla là 3 và các cọc dược thiết k ế đc'n mức ứng
siuit ch o phép thì chi sỏ línli loán ciiối cùim sẽ dòi liói phái dùng một số ihí nghiệm
Ní )1' trôn bc mạt.
'lìont; tmùnu liợp B, trìnli bày niộl cầu trên sỏim có nhịp lớn, các chi s ố đánh giá độ
miK) lìicni ihii'0'im được chọii lổn ho'n. và chí số lóim CỘIIÍĨ cuối cùng sỗ lớn hơn rất
nhiổii. Đ ò i vói điểu kiện dât dã chọn các chi sô niao hicni ló'n nhất do điều kiện sóng
lliay dổi lớn. 'ĩh í dụ này. dã iiiá ihièì kv sư uiáni sát íl c ó kinh nghiệm trong việc ihi
côiií: cọc khoan nhồi ớ đicLi kiộii Liứt. Ví dụ này cho Ihấy ánh hưỏìiíĩ của sự thay đổi
trong tliièì kế và ihi c ồ n s dối vói kcì cỊuả (ínli toán. V í dụ, nếu dùim ố n g vách bỏ lại trên
SLIOI c h i é u lià i c ọ c thì c h í s ố c u ố i c ì i i m l í n h đu'ọ'c sẽ I h ấ p h o ìi m ứ c đ ò i h ỏ i p h ả i đ ặ t c á c
ÓIIII tham (iò, niãc dù vẫn uiá ihiốt thi còim irớt. Nêu k h ône d ù n s ốim vách bò lai, thì
nmi'òi ihièì kố troiiíi ví dụ này CĨIIIS có thế loại bo sự cần ihiếl phai đặl các ốn g thăm dò
băim cách iZÌáni mức ứn" suất ihiốt k ế
1Ó'I1
nhất XLiốim 0,4. Lưu ý rằng, c ó thể ííây ra
hiệu quà tirưiiẹ fự bằiiíi cách lãnu chất lu'ọ'im (Irình clộ) cúa kỹ sư tư vấn eiám sát và
th;iv mức niạo hicm lừ lớn nhất xuốnu nhò nliàì.
15
Bảng 1.5, Ví dụ tính toán
No
Trường hợp A
IVườne hợp B
Cầu nhỏ thông thường trong đất dính
được khảo sát tốt.
Các trụ cầu írên S Ô I I Í Ĩ nhịp lớn có một
hoặc hai cọc troníỊ đất alluvi biến động
Ra
T
Ra
F
T
1.0
1,0
1.0
3.0
,0
3,0
2,0
1,5
3,0
2,0
1,5
3,0
2,0
1,5
3,0
3,0
1,5
3,0
1,0
1,5
1,5
3.0
1,5
4,5
1,0
1,5
1,5
3,0
1.5
4,5
2,0
1,0
2,0
3,0
,5
4,5
1,0
1,5
1,5
3,0
,0
3,0
*( 2,0
3,0
1,0 )
1,0
,0
1,0
3^ơ_
,0
3,0
3,0
1.0
1,0
3,0
,0
3,0
15,5
37,5
*(29,5)
10
11
1,2 X (mức ứng suất 0,67)
X 15,5= 12,36
*(0 67v?t) <ĩ=Ịt) Xì
(Mức rủi ro 2)
3 x 3 0 , l = ‘}0,3
X
12,36 = 24,7
1,2 x 0,67 x 37,5 = 30,1
*(3
X
19,80 = 59,4)
Không đòi hỏi NDT
Không dùng ống vách bỏ lài,
đòi hỏi các ống chôn sẵn.
Tuy nhiên nếu dùng cả hai mức ứng
suất là 1,0 và dùng hệ số mạo hiểm tối
* Có ông vách bỏ lại,các ND T bề mật ìì
đủ.
'*!•'“
í
đ í n 55,6 và cân đ í n NDT, Sau dó có thể
bỏ NDT n íu giảm nhẹ ứng suít Ihiít kế
Nếu bỏ ếng vách và mức ứng s u í
l ự 5 , ; “"
^1,; ^
RA = Đánh giá mức mạo hiểm
F = Trọng số.
T = Tổng cộng
Đ ể giúp người kỹ sư ra các quyết định phù hợp người ta đã xây dựng sơ đồ quy«
đinh như sau:
16
17
4 . MỨC ĐỘ CÔNG TÁC KIỂM
tra ch
Ất LllỢNG
Đối với cọc đóng khối lượnc côim tác kieni tra dã được quy định rõ ràng trong các
tiêu ch u ẩn thi c ô n g và n g h iệm thu, nói chung khỏiiíỉ sử dung iihicLi các c ô n g n gh ệ k iểm
tra đặc biệt.
Đối với cọc khoan nhồi, trorm TCXD 206 : 199X “Cọc khoan nhồi - yêu cầu về chất
lượng thi công” đã quy định khối lượng kiểm tra tối thiếu như sau :
B ảng 1.6. Khối lượng kiếm tra bê tỏng thán cọc
Thỏng số kiểm tra
Phươaií pháp kiểm tra
Tý lệ kiểm tra tối thiểu, %
- So sánh thể tích bê tông đỏ vào lồ cọc
với thế tích hình học của cọc
100
- Khoan lấy lõi
Sự nguyên vẹn của
thân cọc
- Siêu âm, tán xa gamma có đãt ống trước
■
- Phưưng pháp biến dạiìg nhỏ (PIT,
MIM), quan sát khuyết tậl qua ống Iđy
1 ^ 2% phươiig pháp khác
10 ^ 25% phương pháp khác
> 50
lõi bằng camera vô tuyến
- Phương pháp biến dạng lớn PDA
Độ mở rộng hoặc
độ ngàm của míii
Khoan đườiig kính nhỏ (36 ĩnm) ớ vùng
m ở rộng đáy hoặc xuyên quii mũi cọc
4% và không ít hơn 5 cọc
2 ^ 3 cọc lúc làm thử hoặc theo
bảng 1.7
c ọ c v à o đá
- Thí nshiệin ìnẫu lik đổ bê tỏng
■Thí nchiộm trên lõi bê tôníi lúc khoan
Cường độ bê lông
thân cọc
'rhco vêu cầu của giám sát
- Theo tốc độ khoan (khoan tliổi khỏng
lấy lõiì
- Súng bạt nấy hoặc siêu âm dối với bê
tông ở đầu cọc
Chú ý :
/. Thôn^ thường cưn kết lìỢp ĩừ 2 ỊihươiìíỊ pháp khác nhau ỉrỏ lên d ể ỉiến hành so súnh chí
một ĩhônịỊ s ố kiểm tra nêu à bdỉii> ỉìàv. Khi cọc có LỈD > ĨO tlìỉ phương pháp kiểm (ra qua ốriị
đặt sẵn s ẽ là chủ yếu (L - rhiéỉi dùi, D - đirờn^ kíỉilì);
2. Lớp hẻ ĩông hảo vệ, đườììị> kinh cọc vù hình dan^ hề ỉì%oùì ảui cốt thép có th ể kiểm tra
chỗ âầu cọc, khi đ ã loại hỏ lớp hê ĩôỉìiị cận ở phía ĩỉêỉì cot đầii cọc
i
Đối với những công trình có số lượng cọc trong mỗi móng ít, tải trọng truyền 1<
móng lớn, kết cấu bên trên nhậy cảm cao với độ lún không đều như các trụ cầu, mór
tháp cao... yêu cầu tỷ lệ kiểm tra cao hơn. Trong tiêu chuẩn Pháp đã đưa ra quy địi
như sau :
18
B ản g 1.7. Q uy định tỷ lệ % cọc cần đặt sẵn ống và kiểm t r a đối với
còng trìn h giao thòng (DTU 13.2, P1 - 212.9 - 1992, Pháp)
(N - cổng số cọc thi
CÔIIÍĨ,
n - số cọc trong một móng trụ)
1
n>4
n<4
Cácli thức
tiếp nhận
lực của
cọc
N
Số lưẹmg
ống đặt sẵn
Số lượníỉ
cọc kiểm tra
Sô' lượng
cọc kiểm tra
Số lưọTig
ống đặt sẵn
Các
ông
50/60
Ống
102/114
Tliãm
dù ihàn
cọc
NDT
Khoan
liíỵ lõi
tại mũi
cọc
Các
ống
50/60
Ống
102/114
Thâm
dò thân
cọc
NDT
Khoan
lấy lõi
tại mũi
cọc
<50
100
0
100
0
100
0
50-100
0
> 50
100
0
100
1
50+100
0
50^100
0
Ma sát
cục bộ và
mũi cọc
<50
100
>50
100
30
100
>30
50^100
>20
> 50
100
> 30
5(>^I(X)
20
50^100
>20
50-100
> 10
Cliỉ có
mũi cọc
<50
100
100
100
5(W-1(X)
100
50^100
50-100
>30
>50
100
50:100
50; ItX)
> 30
50;1(X)
-30
50:100
>20
Chỉ có ma
sát cục bộ
...
Năm 1993, Cục Đường bộ Liên bang Mỹ đã có một chưcmg trình nghiên cứu về công
ỉc thi công cọc khoan nhồi cho móng cầu và dã đưa ra các kiến nghị như sau : Bảng 1-8
Hiện nay, ở Việi Nam việc quy định khối hrợng công tác kiểm tra rất tuỳ tiện,không
ăn cứ vào các yếu tố ảnh hưởng đến chất luọTig cọc như nêu trên, mà thường căn cứ
ào chủ quan cuả người thiết kế hay chủ đầu tư.
19
B àng 1.8 - T ổng
1” t ^ è r c -
.
1
XX
'
nhận
i
ỉ
X
XX
Ị
X
X
1
ii
Ị ilniộc vào
1
dò sâu
X
B
F
i
XX
thuộc vào
dô sâu
'1
'
■')\\Ạ
X
1
Mô n h i c u cọc c h ắ Ị
huvct tật cao hon
X
ỉ
i
'
N
1
1
i
i
4 và < o.xo
rụ cọc đơn (chấp nhận
huyêl lậl tháp)
0
Trụ nhiều cọc (chãp nhận
khuyêì lật irungbình)
Mố nhiéu cọc chấp nhận
khuyél lật cao hơn
>
phự
thuộc vào
dộ sâu
phụ
<0,4
u nhìcu cọc (chấp nhận
huyết lậi trung b'iiih)
B
F
Dán
vi v
,
k
----- --------- r
B
,,
Dộ címg đủ'
Không nứt gầy
đána kể
Phản xạ mui
rõ ràiiị;
ụ cọc đưn (chấp nhận
uyết tật thấp)
"'
Yêu cầu đậl ống và ki
âm iruycn qu
-Â .. K
i n T Kr>
fií
Yêu cầu
NDT
bề m
mặt
(thứ dộng truyền sóng)
Yêu cầu kicm tra chát
lương bàng quan
Mức írng suất
Ihiết kế lớn nhấi
“hi S n g I )
0
,H cho mọi loại
Chú ý :
+ C ọ í
1
X
1
ị
XX
\A V
A
XX
XX
i
X
X
\ \
X. =
I í ' ỉ i < tíM
X
X
\
X
X
X
XX
XX
XX
••••
- = Khônỉi \'èti <■'/"
""
XX
KX
5. CllUẤN ĐÁNH GIÁ CHẤT lAJƠN(i C'(X
Đ c dánli íiiá cliãt liiợim cọc sau khi ihi CỎIIU XOIIÍI. ihône lluròim có các nhóm chuán
đánh uiá vc các vãn dc sau:
- Vậi liệu c h ế tạo c ọ c
- Hìnli học cọc (kícli ihuức, \'ị Irí. dò imliiciií:. cao dỏ)
- 'lìiổi lỉiọ
- Khá năiiL; maim lái
- Đ ộ Iiíiuyẽn vẹn kẽl cãu
Trone 5 nlióni chuan irêii. 4 nhóm dấu dã clưoc nêu \à thao luận irona các tiêu chuấn
và c á c s á c h i h a n i kh;’i o k h á c . C á c liẽii cluuìn TCXI^ 2 0 5 \ à ' Ĩ C X D 2 0 6 - 1 9 9 8 đ ã nôu k h á
.lầy du. Tiiy nhiên, dôi với Iihóin tliứ 5 Iiìv là vc (lọ imuyêii vẹn còn chưa được đề cập
.lèn troni: các licLi chiiàn iréii. Dirói dá\ sò loni: hơp các ihoim tin có liên quan đến vấn
.lé này tìreác lài licu nirớc imoài dc ihani kluio.
5.1. Chuíín vè độ đỏníí nhát cua be ton;4. Xcin pháii 2 clurtynt’ này
5.2. C'hiian vè tro' kháiiị; CO' h ọc. Xciiì iTliíiii 2 chu'()'ii” Iià\'
5.3. Chiuin vc độ cứnịỉ dộnĐirực clùnt: klii sứ dụim các Ịiliuoìm Ịiliííp liiir clọiii: tlc dánli íziá chất lượng cọc. N hư
roni: h á im
1 . s d ã Iiẽii C u c Đ i i ò n i : b õ I iẽii IxiiiL! MỸ íỉã k i ê n Iì>’ ỉii s ử ( l ụ n u p h i r o ì V ' p h á p
hir động dc xác dịiih độ euìm (ỉộnu cua coe khi bị ntilii nuò’ là ciiất krợng kém đế so
;ánb \'ó'i yiá trị dộ cirne độni: liiiiii: bmh cu;i t;'n_ coc L'(' cùim cliicii dài và đu’ò'nc kính ớ
■ÌIIIII \'ị In' nuì đã biẽl là tõi. Nóu l\ so il(')
(I.s.s ilìì COL dirợc cliáp nhạn (nchiệm ihu).
■Chi tính các giá Irị Iriing ỉiìiih Iiliir IICU o' Hvii Iigiiòi l;i loỊii hò các c ọ c tốt có độ cứ n s
tộnt: VU'Ọ'1 quá 159Í giá trị iriinii hiiìh líiih (hi'(ìc (Ic Iránh ỉzộp Iihữnu c ọ c c ó bầu m ớ rộng
I(i'n tiẽ l d i ệ n tliiêt k ê ( l i i ệ n luxviig i h i à í i m \ ; i \
ra n li u n u k l i ó i m á n h h ư ò ì m x ấ u đ ế n c h ấ t
irợnu). PhươntỊ pháp này clii >ir cluDi: khi co kỹ SU' llií Iiiỉhiệin nhiổLi kinh n ch iệm và
iùng cùim một lliiết bị cliroc hiỌu chỉnh loi.
5.4.Một sỏ kien riỊ[ỉhi khác
C ụ c Đ i r ờ i i g b ộ L i ê n h a n g M ỹ c ò i i clua i:i moi s ỏ ' ki c n iiiiliỊ k li ác n h ư s au :
+ Một c ọ c khoan nliổi (lirợc coi là tlal \c u cáu dê imhiệni ihu IICLI dổng thời có các
!icu kiện sau:
•
C á c k i ê m U\1 lỉ iõi ii i lhLiònj: c l i o lliã\ la uVl,
•
Nêu Iroim ihí Iiiiliiệm llur dộiii: ( bión (.laiiii Iiho) cho Ihãy rõ ràim lín hiêu phán
xạ lừ mũi cọc ihì hầu nhu' kluiNci I;ji iicu có cũnu klióim vượt quá 45-Ì-50
tiết
diẹn imaim ciia c ọ c và co c kliõim bi diVi Liay.
21
•
Nếu ứng suất thiết kế không vượt quá 40 % ứng suất lón nhất cho phép.
Nếu ứng suất thiết kế nằm trong khoảng 40-^80 % úng suất lớn nhất cho phép, th
cần thăm dò độ đồng nhất bằng các ống đật trước và khuyết tật không vượt quá 12^ 159;
tiết diện ngang của cọc.
Nếu ứng suất thiết k ế vượt quá 80 % ứng suất lớn nhất cho phép, thì phải thực hiệi
tất cả các biện pháp đánh giá chất lượng có thế có được.
Ngoài ra, còn một số chuẩn khác được đề nghị cho phương pháp thử động biến dạn
nhỏ như phương pháp cataloge hay chuẩn về tần số dao động... sẽ được trình bày chi tié
hơn trong chương về phương pháp thử độ n s biến dạng nhỏ.
22
Chương 2
PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM TRƯYỂN QUA ỐNG
. NGUYÊN LÝ C ơ BẢN
Siêu âm là dao động cơ học đàn hổi truyền đi troim môi Irưòng vật chất với tần số
lao động từ 20 kHz trớ lên.
Do lần số dao động cao, bước sóng ngắn nên trong kỹ Ihuậl đánh giá chất lượng vật
iệu người la sử dụns: hai đặc tính c ơ bản sau :
- Tập trung năng lượng sóng vào một phạm vi nhỏ hẹp trên nguyên tắc tận dụng
ác hiện tượng phản xa, khúc xạ, nhiễu xạ... Nếu gọi góc mở nhiễu xạ là a , nguồn
ỉược phát qua khe hở L Ó kích thước là D, chiều dài bước sóng là X thì ta có quan hệ :
;m « = Ị 2 2^
D
Như vậy khi bước sórg càng ngắn thì góc mở
àng nhỏ, năng Iưọng .àng tập trung hơn. Khi
ruycn vào trong môi t, JÒfng bê tông sóng siêu
ni có dạng hình chóp >>óc mở khuếch tán là a ,
hiền dài vùng truyền là p và một vùng biên
hịu áp lực nén âm h ọc ', (hình 2.1)
sinO
1,22À. ,
D
D-
tĩD '
AX
AX
- Do tập trung được năng lượng ca o nên tạo
ược h iên độ d ao động 1Ó11 ch o cá c hạt trong
Hình 2.1 : Phạnì vi trường sónị>
siêu áni từ dầu phát vào môi triỉờiìiỊ
lôi trirÒTig có só n g siêu “im truyển qua.
Khi sóng siêu âm truvền qua môi trường vật liệu bê lỏng được tạo thành từ nhiều
ạt liệu thành phần như đá, sỏi, cát, xi măng... các hiện tượns phản xạ, khúc xạ, nhiễu
ạ, khuyếch tán xẩy ra đồng thời và được đặc trưng bằng sự khuếch tán của nãng
rợng và tốc độ truyền sóng trong trường hợp này phụ thuộc chủ yếu vào độ đồng
íiất, mật độ... của vật liệu bê tông hay còn gọi chunc là chất lượng của vật liệu bê
>ng. Vì vậy khi tiến hi'inh thu nhận sóng siêu âm sau khi đã được truyền qua một
lạni vi nghiên cứu có thể đánh giá đuợc chất lưọìiíi của vật liệu bê tông trong phạm
truy ền sóng siêu âm đó.
23
Các tham số sau đây đưực do cUic đe tiến liành nỵliiên cứu :
•
Tốc độ (hay ihòi HÌan) liLiycn sóng
•
Mức độ kliuccli tán Iiãim lưựim sióu ám tronsi mỏi irườim.
•
Độ tập trung sóim sau khi di qua inồi trườim.
Tuy nhiôn do nlũnig hạn ch ế vổ kỹ ihiiật do siêu âm và cỊLia kinh nuliiệm Ihưc lõ nuười
ta ihấy rằim chi cấn imhièn cứu vc tốc đ ộ / ihòi
tông cũ n g đủ đê’ đánh ciá châì lượim vật liệu bc tỏni: vứi dộ chính xác cần thicl.
a) Vặn lóc sủìì\ị
Có 3 loại sỏnỉz khi có một xung - ỏ' dây là XIUIÍI âni - diện (elcclro - acoustical) tác
d ụ n c lên niột vật ihê rán : Sóim R cy la iu h , R (còn íiọi là SÓIIÍI mặt S) với ch u yến dộnti
ciia chất đicm theo quỹ đạo clip, sóim cắi s (còn uọi là sónu imaim T) vói cliuyèn dộiiii
CIUI chất đicm theo hirổn” viiônu góc vói phưoníi Iriiycn SÓIIU và CI.IỔÌ cùnu là sỏiiti Iién
p ( c ò n u ọ i là són
liLi'0 'im vớ i p h ir o n t :
iruyổn són g,
Sự trLiycn sóng nén p (dọc), sóng cãi s (imaim) và sóng mậi R, troim đó Y„ là hưóiii’
iruyổn s ó n e và Y là h u óìm c h u y c n độim của châì d iếm iroiiii bè lòim.
Hình 2.2: B i ên (liễn sii'tri(yẽii .sám; (lọc
(íi>
SÓII,^
(l>l Sóiì^ì; mặt. (( ) 'íroiiỊỉ mói
íniờii\i (lóìì^^ nli(ít và (/(//;<; liii'ó'iii^.
N ếu ở m òi trường vô hạn 3 ch iéu của vật liệu đàn hổi lý iư oìig (đ ổim nliiít (lãn;
hướng) thì s ó n g sicu ãm s â y ra tại m ột đ iếm nào d ó Ironu m ôi irirờim nói Ircn sc c<
dạng s ó n g cđii (sphcrical vvave) như irình bày ơ liình 2 .3 (a ) và troim vật liệu khôn;
đ ồn g nhất (non - h e m o g e iic iiy ) (ví dụ như bê tônt:) tliì sóim cẩu khòim c ó dan» đê
xứ n e như irình b ày ớ hình 2.3(b ).
24
Hình 2.3: Sónsị sièỉi àì)i lììnlì cầu ĩroỉìíỊ ỉìiôi trường klìôni^ ^ÌUỈÌ lý tưởn<^
ía) và troỉìịị môi ĩnừyri^ klìôỉìíĩ dổỉìí^ ỉìììcíĩ (b)
TỐC độ Iruyền sóng âm được xác định iheo quan hệ đon giản sau đây :
T
( 2- 2 )
Trong đó : L - Khoảng cách truyền âm giữa đầu phát và đầu thu
t - Tỉiời gian để <âm truyền qua khoảng L
Tỏc độ truyền sóng V phụ thuộc vào mô đun đàn hồi động Ej, mật độ của vật liệu bê
ì>ng mà âm truyền qua.
Tốc độ truyền sóng dọc, đàn hồi trong thiinh - lức trong môi trường đồng nhất đẳng
ướng một chiều là :
^ 1,1 =
(2-3)
Trong môi trường 2 chiều ;
(2-4)
Trong môi trường 3 chiều :
(2-5)
Các biểu thức (2-3); (2-4) và (2-5) được dùng để xác định gần đúng tốc độ xung của
5ng siêu âm dọc trong vật liệu bê tông.
Để tính vận tốc sóng ngang V , có thể dùng các công thức (2-3); (2-4) và (2-5) nhưng
lay E^) bằníĩ
(mô đun đàn hổi động khi cắt).
(2 -6 )
25
Trong sóng mặt ta có quan hệ giũa
V
và lốc độ chuyển động của chất điểm c như sau ;
Trong đó : ơ gọi là sóne ứng suất và pv gọi là trở kháng âm học, gọi tắt là âm trở của
vật liệu và đặc trưng cho tùng vật liệu.
Dưới đây cho giá trị âm trở một số thành phần của bê tông.
B ả n g 2.1. T r ị sô â m t r ỏ m ộ t sô t h à n h p h ầ n c ủ a bê tõ n g
Tliành phần
pv (gin‘-s'')
Không khí
43,1
Nước
1,5
X
10'
Gra-nit
7,5
X
10^
Thạch anh (quartz)
14,5
X
10'
Thép
39,0
X
10'
Vữa xi màng
4,0
Bê tông
(9 -1 2 )
X
lO-"^
X
10’
Bảng 2.2 cho một số giá trị đặc trưng của sóng âm đàn hồi của bê tông và một vài vậ
liệu xây dựng thông dụng
B ản g 2.2. T r ị số c ủ a sóng siêu â m n g a n g V , , dọc V , ,mô đ u n đ à n hồi đ ộ n g E j, G,
và hệ sô Poisson động Vj của bê tòng và vật liệu
Mật độ p
(kg m ■
’)
V,
(m s')
Vl
(m s')
E,
(MPa)
G,
(MPa)
V.,
Bê tông
2300
15000
0,26
2460
4430
4960
36680
Bê tông
2560
2830
48270
19800
0,27
Ba
dan
2702
2830
5930
69900
26800
0,31
Đá hoa cương
2660
3260
6450
73600
28200
0,31
Thạch cao
2260
2370
4790
36000
12700
0,34
Sành sứ
2400
3120
5340
58600
23810
0,23
Chì
11400
700
2160
16000
5800
Ơ.44
Thép
7800
3230
5850
204000
85500
0,28
Nhôm
2700
3080
6260
71000
26400
0,34
Chất dẻo trong suốt
1 180
1430
2730
5350
2420
0.35
Tên vật liệu
h ) V ậ n tố c x u n g
Do các ưu điểm như đã nêu ở trên, nên trong kỹ thuật đánh giá chất lượng vật liệu h
tông bằng siêu âm người ta hay dùng vận tốc xung.
Khi sóng siêu âm truyền trong môi trường vật liệu bê tông (không hoàn toàn đàn hồ
thì thế năng của nó không hoàn toàn chuyển thành động năng gây dao động cho các h:
26
của môi Irirờng m à bị suy lĩiám niột phần do nội ma sát ỉĩiữa các hạt và giữa cốt liệu với
đá xi măng. Sự suy giảm này càĩiíỉ rõ ràn” khi són" siêu âm uặp các khuyết tậT như vết
nứl. lỗ rỗng, khu vực độ dạc chác kém. Kết qua là sóns sicu âm sẽ dễ dàng xác định
được đỉnh của chu kỳ dao độntỉ.
Tuỳ theo loại vật liệu bê tông, yêu cầu của phép kiếm tra (khuyết tật do nút, độ đồng
t
nhrít hay cường độ...) mà nmrời
người ta chọn tliời
oian truyén ám T hoặc vận tốc âm (hay
eiĩra đấu phát và (đầu tliu L thuùns đã xác định trước.
xungỊ Vv)) vói khoảng cách giĩra
3)
# ĩa m # mW
................
i _ ...............
b)
f
Sóim siêu am khòng tắt dần
Xung cúa sỏim siêu âm trong môi trường đàn
hổi lý tưỏìiu
- T p ---------
Sóng sicLi áni lát dần trong môi trưòiig nội
nia sál
Hình 2.4 : Xiiỉỉịj
siẻỊỉ
àỉỉi
T - CỈÌH kỳ sóìỉi^: 7^, - CỈÌU kỳ xuỉìíỉ: t - Khoang (Ịùi cùa ỉ xnn^;
A - Biên độ (lao ổộnsị.
27
