PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỀ CƯƠNG THÍ NGHIỆM CỌC KHOAN NHỒI
PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG LỚN (PDA)
CÔNG TRÌNH: CẦU TÂN PHONG TỪ KM101+506.84 – NH.21B – TỈNH NAM ĐỊNH

1. Căn cứ
Các Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng:

2

- ASTM - D4945 (USA)

Tiêu chuẩn thử động biến dạng lớn.

- TCVN 9395:2012

Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu.

Mục tiêu
- Thử động cọc theo phương pháp biến dạng lớn (PDA) nhằm xác định khả năng

chịu tải của cọc theo đất nền bao gồm: Sức chịu tải tổng cộng, các thành phần sức chống
ở mũi cọc và ma sát thành bên của cọc đóng hoặc cọc khoan nhồi.
- Kiểm tra độ đồng nhất và xác định khuyết tật của bê tông cọc khoan nhồi, phục vụ
cho công tác đánh giá chất lượng thi công cọc khoan bằng phương pháp không phá hoại.
3

Yêu cầu

- Thiết bị kiểm tra chất lượng phải đảm bảo độ chính xác, đáp ứng được các yêu cầu

cụ thể về yêu cầu kỹ thuật của công trình.
- Cán bộ thực hiện việc kiểm tra phải có kinh nghiệm, phải tuân thủ nghiệm túc các
yêu cầu của dự án.
4
4.1

Nội dung thí nghiệm thử tải PDA
Thiết bị
* Thiết bị đo thử tải PDA :
Sử dụng thiết bị đồng bộ Pile Driving Analyzer (PDA) của bao gồm :
- Máy đo ứng suất, gia tốc.
- 2 đầu đo gia tốc, 2 đầu đo biến dạng và hệ thống cáp dẫn.
- Dây cáp dẫn kết nối với chiều dài 50.0m.
- Chương trình phần mềm xử lý CAPWAP chạy trong Windows.
- Máy tính chuyên dụng kèm theo.
* Thiết bị thử động :
- Cẩu 25-50 tấn, búa thử động trọng lượng búa 12 tấn.
- Chiều cao rơi H của búa phụ thuộc vào tải trọng thí nghiệm yêu cầu (P), tải
trọng này do thiết kế quy định.

Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT


* Thiết bị quan trắc chuyển vị lún: Máy thuỷ bình.
4.2

Trình tự và phương pháp tiến hành : Được thực hiện theo các bước sau.

4.2.1 Lắp đặt thiết bị đo và công tác chuẩn bị
* Chuẩn bị cọc:
- Cọc thử phải có bề mặt nhẵn, phẳng, chiều cao từ đỉnh cọc đến mặt đất xung
quanh từ 1.5 m đến 2.0 m.
- Đầu cọc phải được gia cố bằng bê tông mác C35 và tăng cường lưới thép
* Gắn đầu đo lên cọc:
- Từng cặp đầu đo gia tốc (hoặc ứng suất) được gắn lên chính 2 mặt đối diện của
cọc khoan nhồi tại vị trí phía dưới cách đầu cọc (nơi trực tiếp nhận năng lượng xung
kích của búa) từ 2.25 ÷ 3.0 m.
- Phương pháp gắn đầu đo:
• Khoan các lỗ Φ10 trên các mặt đối diện của bê tông cọc.
• Liên kết đầu đo vào cọc bằng các bu lông chuyên dụng thông qua các lỗ
khoan .
* Lắp đặt, nối cáp với đầu đo và máy đo :
Để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, máy đo được bố trí các vị trí thí nghiệm ít
nhất là 10 ÷ 15m.
4.2.2 Tiến hành thử tải trọng động
* Tính toán chiều cao búa rơi
- Theo tiêu chuẩn ASTM D4945-00 chiều cao búa rơi được khuyến nghị chọn
trong khoảng 1 - 3.5m, nhưng có thể tăng chiều cao búa rơi khi được sự cho phép
của tư vấn.
- Theo tiêu chuẩn trọng lượng búa được chọn trong khoảng 1-2% tải trọng thí
nghiệm.
- Đơn vị thí nghiệm đề nghị sử dụng búa G = 12 tấn.
* Phương pháp tính: (theo TCVN 9394:2012)

- Thả búa rơi tự do xuống đầu cọc khi thí nghiệm bằng phương pháp PDA.
- Sử dụng cần cẩu để nâng búa khối lượng G = 12000Kg lên cách đầu cọc H i
(m).
- Năng lượng của một búa là E = G x H i (T.m).
- Chiều cao rơi thấp nhất của búa là H min = E min/G.
Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

Emin phải thoả mãn điều kiện:
K = (G + Q)/E min < 6
Trong đó:

G là trọng lượng quả búa = 12000 (Kg)
Q là trọng lượng của cọc Q = V cọc x 2.5 x 1000 (Kg)

Từ đó tính được H min cho mỗi cọc thử PDA. Từ kinh nghiệm thực tế ta có thể
đưa ra được chiều cao rơi búa thực tế cho các cọc (H chọn). Theo đó khi thả búa rơi ở
độ cao H chọn bộ phận cảm biến sẽ thu nhận được tín hiệu của lực xung kích tác dụng
lên đầu cọc, truyền xuống thành bên và mũi cọc. Số liệu này sau khi qua xử lý ở
phần mềm CAPWAP sẽ đưa ra các thông số về sức chịu tải của cọc.
Mỗi nhát búa đóng xuống đầu cọc sẽ được thiết bị tự động đo và ghi nhận các thông
số sau :
+ Năng lượng xung kích của búa truyền lên cọc (EMX).
+ Sức chịu tải của cọc tại vị trí tương ứng (RMX).
+ Lực lớn nhất đầu cọc (FMX).

+ Ứng suất kéo (nén) lớn nhất xuất hiện trong bê tông cọc (CSX-TSX).
+ Độ nguyên dạng của cọc trong quá trình đóng (BETA).
Toàn bộ các thông số trên của tất cả mọi nhát búa trong quá trình thử động cọc sẽ
được lưu trữ trong bộ nhớ của thiết bị đo.
- Việc kiểm tra cao độ của cọc so với yêu cầu của thiết kế được thực hiện bằng máy
thuỷ bình thông qua các vạch đã được đánh dấu bằng sơn trên đầu cọc.
Sau khi hoàn thành thử động tại hiện trường tiến hành phân tích số liệu bằng phần
mềm CAPWAP.
- Kết quả cung cấp bao gồm :
(1)

Sức chịu tải tổng cộng tạm thời P1 của cọc tại cao độ hiện tại ứng với quá
trình đóng đi, trong đó được phân ra 2 thành phần : ma sát thành bên và
sức chống mũi cọc.

(2)

Độ chối e1 tương ứng với sức chịu tải P1.

(3)

Độ nguyên vẹn của cọc.

Khối lượng công tác thử cọc bằng phương pháp PDA tại các hạng mục trong công
trình theo bảng như sau:

Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi



PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

4.2.3 Khối lượng công tác thí nghiệm biến dạng lớn (PDA)
Công tác thí nghiệm bằng phương pháp PDA được xác định theo bảng tổng hợp
như sau:
Bảng 1: Khối lượng công tác thí nghiệm động PDA
STT

Hạng mục công
trình

Số lượng
cọc thí nghiệm

Đường kính
(mm)

Sức kháng cọc
đơn dự kiến (T)

1

Trụ P7

01

1500


1663

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Các thông số của các cọc thí nghiệm như sau:
- Đường kính coc

: D = 1500 mm

- Chiều dài cọc

: 78 m

- Cường độ chịu nén

: 30 MPa

- Chu vi mặt cắt ngang


: 4.71 m

- Diện tích mặt cắt ngang : 1.766 m2
5. Kết quả thí nghiệm
Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

Các ký hiệu:
RMX

- Case Static Capacity field estimate (J = 0, 5).
Giá trị RMX đo được tại J = 0,5

FMX

- Maximum measured pile top force.
Lực lớn nhất đo được do búa tác dụng lên đầu cọc

EMX

- Maximum energy transmitted past the gausses.
Năng lượng lớn nhất thu được

CSX


- Maximum compressive stress at pile top.
ứng suất nén lớn nhất thu được tại đầu cọc

BLOW NO - Nhát búa số ....( dùng để phân tích Capwap)
SKIN

- Total resistance contributed by Skin Friction.
TỔNG SỨC KHÁNG MA SÁT THÀNH BÊN CỦA CỌC

TOE

- Total resistance contributed by End Bearing.
TỔNG SỨC KHÁNG MŨI CỌC

TOTAL

- Total resistance contributed by Pile.
SỨC CHỊU TẢI TỔNG CỘNG CỦA CỌC

PILE INTEGRITY - Độ nguyên dạng của cọc
6. Tiến độ thực hiện thí nghiệm
Tổng thời gian thực hiện công tác thí nghiệm kiểm tra sức chịu tải của cọc khoan
nhồi bằng phương pháp PDA là: 04h00’/cọc.
Bảng tiến độ thực hiện công tác thí nghiệm PDA cho 01 cọc
STT

Công việc

1


Chuẩn bị đầu
cọc

2

Mài phẳng thân
cọc

3

Gắn đầu đo

4

Cẩu và thả búa
rơi tự do

5

Lưu số liệu

Tiến độ thực hiện (phút)
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

7. Danh mục thiết bị thí nghiệm:
Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72


STT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

Tên thiết bị

1

01 Máy PDA

2

02 đầu đo gia tốc

3

02 đầu đo biến dạng

4

01 cuộn dây

5

01 bộ máy vi tính chuyên dùng

6

01 quả búa 12 tấn


7

01 bộ giá

8

01 cần cẩu (25 - 50T)

9

01 xe tải (20T)

Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi

Ghi chú


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỀ CƯƠNGTHÍ NGHIỆM CỌC KHOAN NHỒI
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM
CÔNG TRÌNH: CẦU TÂN PHONG TỪ KM101+506.84 – NH.21B – TỈNH NAM ĐỊNH

1. Căn cứ
Các Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng:
TCVN 9396:2012 Cọc khoan nhồi – Xác định tính đồng nhất của bê tông – Phương

pháp xung siêu âm.
2. Nguyên lý của phương pháp
Phương pháp siêu âm xác định tính đồng nhất của bê tông dựa trên đặc điểm của quá
trình truyền sóng siêu âm trong vật liệu. Vật liệu có cấu tạo càng đặc chắc, tốc độ lan
truyền sóng siêu âm trong chúng càng lớn. Đối với bê tông đặc chắc, tốc độ lan truyền
của sóng siêu âm trong khoảng 3000÷4500 m/s phụ thuộc vào thành phần, cấp phối của
cốt liệu.
Trong thí nghiệm siêu âm hai đầu dò (một phát và một thu sóng siêu âm) được thả
song song luôn cùng độ cao suốt chiều dài cọc theo các ống siêu âm đặt sẵn dọc thân cọc
trước khi đổ bê tông tạo cọc. Thời gian truyền sóng qua vật liệu cọc giữa hai đầu dò được
đo liên tục trong quá trình thả đầu dò. Tốc độ truyền sóng siêu âm qua tiết diện cọc dọc
theo chiều dài cọc được xác định khi biết khoảng cách giữa hai đầu dò (chính là khoảng
cách giữa hai ống siêu âm đã đặt sẵn), ống siêu âm thả đầu dò có đường kính theo bản vẽ
thiết kế quy định. Các cọc khoan nhồi D1500 đặt sẵn 04 ống siêu âm tương ứng 06 mặt
cắt/cọc. Dựa vào trị số tốc độ truyền sóng siêu âm, biết được chất lượng bê tông cọc.
Phương pháp siêu âm cọc theo tiêu chuẩn TCVN 9396:2012.
3. Thiết bị thí nghiệm
Thiết bị thí nghiệm siêu âm gồm các bộ phận chính như sau:
- Các đầu dò (đầu thu và đầu phát máy siêu âm).
- Bộ vi xử lý cho phép điều khiển tiến hành đo, lưu giữ, chuyển đổi và hiển thị
trực tiếp số liệu đo.
- Phần mềm xử lý, tính toán kết quả.
4. Thí nghiệm, chỉnh lý và báo cáo kết quả
Các công việc cần thiết phải thực hiện cho mỗi thí nghiệm siêu âm:
- Chuẩn bị và kiểm tra toàn bộ thiết bị.
- Vận chuyển toàn bộ thiết bị tới hiện trường.
Các công việc phải thực hiện tại hiện trường:
Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi



PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

- Chuẩn bị đầu cọc: cắt đầu ống siêu âm, bơm đầy nước vào ống, rửa sạch các chất
bẩn trong ống. Thử độ thông suốt của các ống siêu âm từ trên theo suốt chiều sâu cọc. Đo
chiều dài thân cọc bằng thước, đánh số và sơ họa vị trí ống siêu âm.
- Lắp ráp thiết bị, nối nguồn điện, thử cho đến khi bộ vi xử lý sẵn sàng làm việc.
- Xác định mặt cắt cần đo, vào các thông số liên quan đến nhận dạng mặt cắt, tên
cọc đường kính cọc, chiều dài cọc, tên công trình, tên mố, trụ cần kiểm tra…
- Thả hai đầu dò từ trên xuống theo hai ống siêu âm với tốc độ đều sao cho 2 đầu dò
luôn ở cùng một độ cao. Theo dõi số liệu hiển thị trên màn hình, điều chỉnh các thang
thời gian, tần số để thu được hình ảnh rõ nhất. Khi điều chỉnh các thông số hợp lý. Theo
dõi hiển thị trên màn hình, đánh dấu các vị trí nghi ngờ có biểu hiện khuyết tật.
- Khi nghi ngờ cần lặp lại thao tác tại vị trí đó cho đến khi rõ ràng nhất.
- Đánh giá sơ bộ kết quả siêu âm, lưu toàn bộ số liệu vào máy và thẻ nhớ.
- Tháo dỡ vận chuyển thiết bị ra khỏi công trường về phòng thí nghiệm.
Các công việc tại phòng thí nghiệm:
- Đưa số liệu vào máy tính.
- Phân tích xử lý các số liệu thu được bằng phần mềm thích hợp chuyên dụng, lập
hồ sơ cho từng mặt cắt của từng cọc thí nghiệm.
- Lập báo cáo kết quả, in ấn và chuyển giao kết quả.
5. Đánh giá kết quả thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm siêu âm được thể hiện trên biểu đồ thời gian truyền sóng siêu âm
theo chiều dài cọc trên từng mặt cắt tiết diện cọc. Chất lượng cọc được đánh giá theo tiêu
chuẩn TCVN 9396:2012:
Mức độ suy giảm của vận tốc truyền xung siêu âm tại điểm nào đó trên thân cọc:
Chất lượng cọc


Mức độ suy giảm vận tốc (%)

Không xuất hiện khuyết tật

< 20

Xuất hiện khuyết tật

≥ 20

Không có bê tông

Mất tín hiệu

6. Thiết bị siêu âm hiện đang sử dụng tại Phòng thí nghiệm công trình giao thông
LAS-XD 72 – Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải:
- Tên thiết bị: Máy siêu âm chuyên dụng Crosshole Sonic Logging do hãng Olson
Instrument sản xuất.
- Nước sản xuất: Mỹ.
- Các bộ phận gồm:
 Máy chính và máy tính đi kèm có hệ thống thu và hiển thị dữ liệu.
 Hai đầu phát và thu dữ liệu được nối với máy tính bằng hai cuộn dây cáp.
 Bộ thiết bị đo độ sâu.
Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72




TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

Thiết bị ghi lưu trữ số liệu với phần mềm xử lý và màn hình hiển thị.

Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỀ CƯƠNG THÍ NGHIỆM CỌC KHOAN NHỒI
BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHOAN MÙN ĐẦU CỌC
CÔNG TRÌNH: CẦU TÂN PHONG TỪ KM101+506.84 – NH.21B – TỈNH NAM ĐỊNH

1. Mục đích
Công tác khoan kiểm tra được thực hiện trên các cọc nhằm xác định các yêu cầu sau:
- Chiều sâu, chiều dày của lớp bê tông mũi cọc.
- Bề dày của lớp mùn lắng trong quá trình thi công móng cọc.
- Kiểm tra cường độ bê tông mũi cọc.
- Kiểm tra nền mũi cọc.
2. Thiết bị khoan
Công tác khoan sử dụng máy khoan XY – 100 do Trung Quốc sản xuất, đặc trưng
thiết bị như sau :
- Đường kính lỗ khoan
: đến 117 mm
- Đường kính cần khoan
: 42 mm

- Đường kính ống khoan
: 76 mm ; 91mm
- Chiều dài cần khoan
: 0.5 đến 5.0 m
- Công suất động cơ
: 15 KW
- Công suất thuỷ lực : 3.0 tấn
- Tốc độ quay
: 60 đến 600 vòng / phút
3. Công tác chuẩn bị
- Kiểm tra các thiết bị khoan, bao gồm máy khoan, ống khoan, lưỡi khoan, bộ tiếp
nước...
- Vận chuyển máy, thiết bị tới công trường, hạ xuống vị trí cần khoan.
4. Nguyên lý làm việc
- Sử dụng thiết bị khoan có tính năng phù hợp với yêu cầu công việc, ống khoan đặt
sẵn trong ống siêu âm lớn có đường kính D = 100 ÷ 114 mm, do đó mũi khoan sử dụng
loại có D = 91mm.
- Đưa thiết bị khoan đến công trường, vận chuyển vào vị trí cọc cần khoan. Lắp đặt
ống khoan phù hợp, hạ ống khoan xuống đáy cọc. Tiến hành khoan để lấy mẫu bê tông
và mùn lắng dưới đáy cọc. Chiều sâu khoan xuống dưới mũi cọc ít nhất là 0.6m
- Đưa mẫu khoan lên mặt đất để kiểm tra mùn lắng đáy cọc.
- Đánh dấu các mẫu bê tông, cho vào khay đựng, sắp xếp mẫu bê tông theo thứ tự
khoan được. Chụp ảnh mẫu bê tông để lưu trữ.
- Tiếp tục khoan các cọc khác như trên.
- Các mẫu bê tông khoan được sẽ mang về để gia công theo tiêu chuẩn thích hợp,
sau đó tiến hành thí nghiệm kiểm tra cường độ bê tông.
Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi



PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

5. Gia công mẫu khoan bê tông
- Sử dụng ống khoan có đường kính D = 91mm, mẫu bê tông khoan được có đường
kính khoảng 68÷75mm. Trường hợp ống khoan đặt sẵn có thể bị cong sử dụng ống khoan
D = 76mm, mẫu khoan thu được có đường kính khoảng 55÷60mm Gia công mẫu để đạt
được kích thước tiêu chuẩn D ≤ L ≤ 2D (L là chiều dài mẫu, D là đường kính mẫu)
- Sau khi có mẫu chuẩn, tiến hành capping đầu mẫu, tạo mặt phẳng để thí nghiệm.
- Ép mẫu khoan bê tông theo TCVN 3118:1993.
6. Báo cáo kết quả khoan
Kết quả khoan sẽ được lập thành báo cáo với đầy đủ các thông số kỹ thuật về thiết
bị, vị trí khoan (Tên dự án, công trình, trụ, mố, cọc....), ngày khoan, kết quả ép mẫu bê
tông....
7. Đánh giá kết quả ép mẫu khoan theo AASHTO T24 hoặc ASTM

Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

Outline
Testing bored piles using the pile dynamic
analysis (pda) method
1


Work: Tan Phong bridge - Km101+506.84 – NH.21B - Nam Dinh province
the basis to establish test outline
Applied technical standards:

2

- ASTM - D4945 (USA)
- TCVN 9395:2012
targets

Standard for pile dynamic analysis
Bored pile - Construction, check and acceptance

- Pile dynamic analysis (PDA) aims to determine bearing capacity of piles
including: total bearing capacity, resistance at pile tips and side friction of driven piles
and cast-in-place piles
- Checking integrity and determining defects of cast-in-place pile concrete to assess
working quality of cast-in-place piles using the nondestructive test method
3 requirements
- Equipment for testing quality must ensure accuracy and meet specific
requirements regarding technical requirements of the construction work.
- It is necessary for implementors to be experienced and comply strictly with
4

requirements of the project.
contents of pile dynamic analysis (pda)

4.1 Equipment
*


Pile Driving Analyzer (PDA):
Use of Pile Driving Analyzer (PDA), which consists of:
+ Strain gauge, accelerometer.
+ 2 heads for measuring acceleration, 2 heads for measuring strain and
conductor system.
+ Cable for connection with length of 50.0m.
+ CAPWAP software running in Windows.
+ Specialized computer.

Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

*

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

Equipment for pile dynamic analysis:
50-ton crane, 12-ton hammer for dynamic test.
Stroke dropping free height (H) of the hammer is dependent on required test
load (Ptk); this load is determined on the basis of design.
The hammer drop height is depending on the testing load of the pile.

*

Equipment for the observation of settlement displacement: Gradienter

4.2


Order and procedures for implementation: Implemented according to the
following steps

4.2.1 Installation of measuring equipment and preparation
*

Preparation of piles:
Test piles must be plain and flat; height from pile tops to the surrounding ground
is from 1.5m to 2.0m in comparison with pile diameter.
Pile heads must be consolidated with grade-C35 concrete and strengthened with
steel grid. Measuring heads are fixed to piles:
-

Couples of acceleration (or strain) measuring heads are fixed to 2 opposite faces of
cast-in-place piles at the position which is 2.25 ÷ 3 m distant below pile heads
(which directly receive energy capacity from the hammer).

-

Measuring head fixing method:
.

Drilling Φ10 holes on opposite faces of cast-in-place concrete.

.

Connecting measuring heads to piles using specialized bolts through drilled
holes.


*

Installation and connection of cables to measuring heads and device:
In order to ensure safety for human and equipment, measuring device is placed at
test positions at least 10 ÷ 15m.

4.2.2 Implementation of dynamic load test:
*Calculate the height of the hammer to fall
- Follow ASTM D4945-00, hammer fall height is recommended during 1-3.5m
choose, but may increase the height hammer falls when the permission of the
supervision consultant.
- Standard hammer weight is chosen in the range of 1-2% load experiments.
- Proposed experimental unit 12 ton hammer use
Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

*The method of calculation (in TCVN 9394:2012)
- Drop the hammer falls freely to the pile when PDA testing method
- Crane used to lift 12000 Kg mass hammer pile up from Hi (m)
- The energy of a hammer is E = GxH (T.m)
- Minimum height of hammer fall is Hmin = Emin/G
Emin must meet conditions: K = (G + Q)/ Emin <6
Where: - G is the hammer weight = 12000 Kg
- Q is the weight of the pile: Q = Vpile x 2.5 x 1000 Kg
Since then calculated Hmin for each test pile PDA. From practical experience we can

offer drop hammer height for the actual stakes (Hchose). Accordingly, the drop hammer
falling at an altitude Hchose sensor captures the signal of the shock forces exerted on the
pile, spread down the side and the pile tip. This data after treatment in CAPWAP
software will give the parameters of the load capacity of the pile.
When each blow falls down on pile heads, the device will automatically measure
and record the following parameters:
+ Maximum energy transmitted past the gausses (EMX)
+ Case Static Capacity field estimate (RMX)
+ Maximum measured pile top force (FMX)
+ Maximum compressive stress at pile top (CSX-TSX)
+ Integrity of piles during their driving (BETA)
The above-mentioned parameters of all blows during dynamic load test will be
saved in memory of the measuring device.
-

To check pile height in comparison with design requirements is implemented
using a gradienter through marks painted on pile heads. After dynamic load test is
completed at field, data will be analyzed using CAPWAP software.

-

Results are as follows:
(1)

Total temporary bearing capacity P1 of pile at current level is
corresponding to the driving process; in which, it is divided into 2
components: side friction and resistance of pile tips.

(2)


Penetration resistance e1 is corresponding to bearing capacity P1.

(3)

Pile integrity.

Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

Work volume of testing cast-in-place piles using the PDA method at work items is
expressed in the following table.
4.2.3 Work volume of pile dynamic analysis (PDA)
Testing cast-in-place piles using the PDA method is determined according to the
summary table as follows:
Table 1: Work volume of pile dynamic analysis (PDA)
No.

Work items

Test pile
quantity

1

Pier P7


01

Pile Diameter
(mm)

Maximum load
capacity
expected (T)

1500

1663

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Parameters of test piles are as follows:
- Pile diameter: D = 1500 mm
- Pile length: 78 m

- Concrete strength: 30 Mpa
- Perimeter of cross section: 4.71 m
Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

- Area of crosss section: 1.766 m2
5. TEST RESULT:
Marks
RMX

- Case Static Capacity field estimate (Jc = 0.5).

FMX

- Maximum measured pile top force.

EMX

- Maximum energy transmitted past the gausses.

CSX

- Maximum compressive stress at pile top.

BLOW NO


- (for the analysis of Capwap)

SKIN

- Total resistance contributed by Skin Friction.

TOE

- Total resistance contributed by End Bearing.

TOTAL

- Total resistance contributed by Pile.

PILE INTEGRITY
6. Test implementation progress:
Duration for the test of bearing capacity of cast-in-place piles using the PDA
method is 04h00’/pile.
Progress of PDA test for 01 pile
No.

Contents

Implementation progress (minute)
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Preparation of

1


pile heads
Grinding pile

2

shaft
Fixation of

3

measuring head
Lifting and

4

dropping the

5

hammer freely
Saving data

7. LIST OF EXPERIMENTAL EQUIPMENT:
No.

Name of equipment

1


01 pile driving analyzer (PDA)

2

02 acceleration measuring heads

3

02 deformation measuring heads

Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi

Note


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

4

01 coil of wire

5

01 specialized computer

6

01 12-ton hammer


7

01 set of brackets

8

01 mobile crane (25 - 50 tons)

9

01 lorry (20 tons)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

Outline
Testing bored piles using the ultrasonic pile testing method
Work: Tan Phong bridge - Km101+506.84 – NH.21B - Nam Dinh province
1. The basis to establish test outline
Applied technical standards:
TCVN 9396:2012 Bored pile - Determination of homogeneity of concrete - Sonic
pulse method
2. Principle of the ultrasonic testing

Ultrasonic pile testing is used to determine the homogeneity of concrete base on the
characteristics of the ultrasonic wave transmission progress of the materials. If materials
have the more solid structure, the speed of the ultrasonic wave transmission of them is
about 3000 ÷ 4500m/s; in addition, it is also depended on the composition and proportion
of the aggregate.
In the ultrasonic testing, two probes (one for generating and one for receiving
ultrasonic wave) are set parallel at the same height under the pile place along the pile
body before pouring concrete. The time for transmitting ultrasonic wave through pile
material between two probes are constantly measured during the time of dropping the two
probes. The speed of ultrasonic transmission is measured via the cross section of the pile
under the defined length of the pile when knowing the distance between the two probes
(the distance between the two preset tubes). The tube for dropping probes may be made
of steel or plastic with the diameter suitable with the size of the probe. The number of
tubes (also the number of section that need to be measured) are depended on the pile
sizes. Commonly, the number of tubes need to be placed are 3 – 8 tubes with the diameter
from 800 ÷ 2000 mm. Depending on the value of the ultrasonic wave transmission, we
may presume the quality of the pile. Applied standard: TCVN 9396:2012.
3. Testing equipment
Testing equipment includes the main parts as follow:
- Probes (ultrasonic receiver and generator).
- A set of microprocessor that allows to control, following save and exchanges as
well as directly display the testing data.
- Specialized software that give the results.
4. Testing, adjustment and reporting result
Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

The works necessary to be implemented for each ultrasonic testing are as follow:
- Preparing and checking the whole equipment.
- Transporting the whole equipment to the site.
- Preparing the cap: shearing the cap of the ultrasonic pipe, then pumping water into
the pipe to cleaning and clearing all the dirty subtance in the pipe. Trying to go
through the ultrasonic pipe from the top to the bottom of the testing pipe.
- Installing equipment, connecting electric source, implementing the trial running
until the microprocessor is ready to work.
- Defining the section, it is necessary to measure and drop both probes from the top
to the bottom under the two ultrasonic pipes with the equal speed such that two
probes are at the same height. Watching data that is shown in the screen, adjusting
time rang and frequency to get the clearest figure. After adjusting and getting a
suitable parameters turn off the machine and continue to lower the two probes
until reaching the bottom of the ultrasonic pipe.
- Turning the machine to activate the microprocessor, drawing two probes up in the
way that both of them are at the same height and suitable speed. Watching data
shown in the screen, marking the suspected points with the defect manifestation.
- In case of suspecting, it is required to repeat such operation at that position until
getting the clearest result.
- Entering data that is relative to the identification on the section, name of the pile,
diameter and length.
- Continue the above-mentioned operation for other piles.
- Analyzing and processing the data gain by the suitable specific software, setting
up file for each section of each testing pile.
- Premilinary evaluation result of ultrasonic test, save the number of documents in
the computer or USB.
- Setting up the report on the result then printing and transferring result.
5. Analyzing testing result

Result of ultrasonic testing is shown in the diagram of velocity for transmitting
ultrasonic wave along the pile length in each section of the pile. Quality of the pile is
evaluated base on standard TCVN 9396:2012.
Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

- The decrease level of the wave transmission speed at any point in the pile.
Quality of the pile

Velocity attenuation (%)

Not to appear defect

< 20

To appear defect

≥ 20

Brake

Losing signal

6. Ultrasonic testing equipment
- Equipment name: Specialized Ultrasonic testing equipment Crosshole Sonic

Logging manufactured by Olson Instrument.
- Country of Origin: US.
- Included the following parts:


Main machine and associated computer with receiving system and display
system.



Two probes (receiving and generating) connect to the computer by two
cables.



Depth measuring instrument.



Record storage devices with data processing software and display.

Outline
Drilling method for testing the cap piece of
bored piles
Work: Tan Phong bridge - Km101+506.84 – NH.21B - Nam Dinh province
1. Purpose
Drilling for testing is performed in cast-in-place to determine the following
requirements.
- The depth, the thickness of the concrete level at cap piece.
- The thickness of the sediment during the course of casting.

- Checking the quality of concrete at the cap piece.
- Checking the mother rock at the cap piece.
2. Drilling device

Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

Drilling will be performed by the XY Driller - 100 made in China with the typical
specifications as follows:
- Diameter of the brothel:

117 mm

- Diameter of the bar:

42 mm

- Diameter of the core:

76 - 91mm

- The length of bar:

0.5 - 5.0 m


- Capacity of the engine:

15 kW

- Hydraulic capacity:

3.0 tons

- Rotating speed:

60 - 600 round per minute

3. Preparing works:
- Check drilling devices including Driller, drill pipe, bar.
- (including drill pile with the diameter of 42 mm, 1.5-5 m long/per unit, onlays,
grillages and other devices.
- Loading instruments and devices to a truck by crane.
- Transporting machines and devices to the construction site, discharging
instruments, machines and devices by crane at the place required for drilling.
Generally, the topography of this area is thick mud, clay, bentonit etc therefore it
is hard for truck reach near the required place so that care will be used.
- Prop the onlays, grillages to locate Driller to the required place for drilling.
4. Working principle:
Use a Driller with suitable functions for the required work (drill pie should be
placed in the cast-in-place with the diameter D = 100-114mm), therefore the cap piece
should be the one that diameter D = 91mm.
- Fit the bit suitable with the drill pipe, connect bar to the drill pipe then put into the
borehole (already place in the cast-in-place), connect the bar to bring the bit to the
bottom of drill pipe.
- Locate the driller firmly then drill.

- After passing the concrete level of the cap piece, continue to drill to the bed rock
for checking the sediment.
- When reach to required level of the bed rock, bring the drilling sample to the
ground, check the sediment at the cap piece and view carefully the bed rock level.
Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi


PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG LAS-XD 72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

The concrete level at the cap piece will be processed in accordance with the
standard size then press to determine the intensity.
- Arranged in the order form concrete drilling. Concrete sample photograph to store.
- After finish the first cast-in-place, using crane to move the whole Driller set to the
location of other cast-in-place to perform with the same procedures.
- After drilling all cast-in-place as required, clean up all instruments and devices,
using crane to load them to a truck and transport to company. All drilling samples
will be brought to the workshop for processing in accordance with the suitable
size. Afterward carry out an experiment to test the intensity of concrete.
5. Processing the drilled concrete sample
- Use the drill pipe with the diameter D = 76 or 91mm, the drilled concrete sample
we gained should have diameter from 55-75 mm. Therefore we should process
the drilled concrete sample to get the standard size L = 2D (L is the length of
sample, D is the diameter of sample).
- After get the standard sample, we carry out casting the cap piece at two heads of
sample to get plane for experiment.
6. Reporting the drilling result
- The drilling result will be set up into a report with sufficient technical

specifications on drilling instruments, drilling location (name of work, abutment,
cast-in-place), drilling date, result of pressing the concrete sample, thickness of
the sediment at the cap piece.
7. Evaluate the results ofthe samplepressedconcretedrilling follow AASHTO T24 or
ASTM

Công trình cầu Tân Phong từ Km101+506.84 – NH.21B - Tỉnh Nam Định
Đề cương thí nghiệm cọc khoan nhồi