Banner
Tìm kiếm  
Sản phẩm mới
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

GIẢI PHÁP KỸ THUẬT

  • Xây nhà trọn gói-sửa nhà trọn gói

    THI CÔNG MÓNG CỌC - PHẦN 5

    (Xây nhà trọn gói – sửa nhà trọn gói) Bài viết này trình bày những điều cơ bản về các kiến thức phục vụ cho thi công móng cọc.

    3. Cọc khoan nhồi

    Cọc khoan nhồi trong những năm gần đây đã được áp dụng nhiều trong xây dựng nhà cao tầng, cầu lớn và nhà công nghiệp có tải trọng lớn. So với cọc chế tạo sẵn, việc thi công cọc nhồi có nhiều phức tạp hơn, do đó phương pháp và cách giám sát, kiểm tra chất lượng phải làm hết sức chu đáo, tỷ mỷ với những thiết bị kiểm tra hiện đại..

    Dưới đây trình bày tóm tắt những nội dung chính mà người kỹ sư giám sát phải nắm vững để nâng cao hơn nữa trách nhiệm cũng như chất lượng giám sát.

    3.1. Yêu cầu chung

    Việc giám sát phải dựa vào công nghệ thi công và chương trình đảm bảo chất lượng đã duyệt. Trong chương trình đảm bảo chất lượng thi công của nhà thầu cần thể hiện chi tiết ở 3 khâu quan trọng sau:

      • Công nghệ tạo lỗ (đào, đóng, khoan, ép), cách giữ thành lỗ cọc (ống chống suốt chiều dài cọc hoặc dung dịch) và chất lượng lỗ (đúng vị trí, không nghiêng quá trị số cho phép, cặn lắng ở đáy lỗ được thổi rửa sạch đúng yêu cầu);
      • Chế tạo, lắp lồng cốt thép và giữ lồng thép ổn định trong quá trình đổ bê tông;
      • Khối lượng bê tông, chất lượng và công nghệ đổ bê tông.

    Về mặt quản lý và kiểm tra chất lượng cọc thì chia làm 2 giai đoạn: trước khi thành hình cọc và sau khi đã thi công xong cọc.

    Chỉ tiêu cần phải kiểm tra và đánh giá gồm có:

      • Chất lượng lỗ cọc trước khi đổ bê tông;
      • Chất lượng và khối lượng bê tông đổ vào cọc;
      • Lồng cốt thép trong lỗ cọc (sự liên tục, nghiêng lệch, trồi...);
      • Chất lượng sản phẩm (tình trạng, kích thước thân cọc và sức chịu tải của cọc).

    Nếu dùng dung dịch sét (hoặc hoá phẩm khác) để ổn định thành lỗ cọc thì cần phải quản lý chất lượng dung dịch này về các mặt:

      • Chế tạo dung dịch đạt tiêu chuẩn đã đề ra;
      • Điều chỉnh dung dịch (mật độ và độ nhớt.. .) theo điều kiện địa chất công trình - địa chất thuỷ văn và công nghệ khoan cụ thể;
      • Thu hồi, làm giàu và sử dụng lại dung dịch;
      • Hệ thống thiết bị để kiểm tra chất lượng dung dịch tại hiện trường.

    3.2. Khối lượng kiểm tra và cách xử lý

    Về nguyên tắc, công trình càng quan trọng (về ý nghĩa kinh tế, lịch sử, xã
    hội.. .), chịu tải trọng lớn, thi công trong điều kiện địa chất phức tạp, công nghệ thi công có độ tin cậy thấp, người thi công (và thiết kế) có trình độ và kinh nghiệm ít thì cần tiến hành quản lý và kiểm tra chất lượng có mật độ (tỷ lệ %) cao hơn, tức là nếu độ rủi ro càng nhiều thì mức độ yêu cầu về quản lý và đánh giá chất lượng cần phải nghiêm ngặt với mật độ dày hơn.

    Mặt khác, như sẽ được trình bày chi tiết hơn ở mục này, cách kiểm tra bằng phương pháp không phá hỏng (NDT) nhờ những thiết bị khá hiện đại đã có ở nước ta, cho phép thực hiện việc kiểm tra chất lượng cọc hết sức nhanh chóng với giá cả chấp nhận được. Vì vậy trong tiêu chuẩn TCXD 206: 1998 “Cọc khoan nhồi - yêu cầu về chất lượng thi công” đã đưa ra khối lượng kiểm tra tối thiểu (bảng 7.27).

     

    Bảng 7.27. Khối lượng kiểm tra chất lượng bê tông thân cọc

    (theo TCXD 206: 1998)

    Thông số kiểm tra

    Phương pháp kiểm tra

    Tỷ lệ kiểm tra tối thiểu, %

     

     

     

    Sự nguyên vẹn của thân cọc

    -So sánh thể tích bê tông đổ vào lỗ cọc với thể tích hình học của cọc

    - Khoan lấy lõi


    - Siêu âm, tán xạ gama có đặt ống trước

    - Phương pháp biến dạng nhỏ (PIT, MIM), quan sát khuyết tật qua ống lấy lõi bằng camera vô tuyến

    - Phương pháp biến dạng lớn PDA

    100


    1-2% + phương pháp khác

    10-25% + phương pháp khác

    ³ 50



    4% và không dưới 5 cọc

    Độ mở rộng hoặc độ ngàm của mũi cọc vào đá

    Khoan đường kính nhỏ (36mm) ở vùng mở rộng đáy hoặc xuyên qua mũi cọc

    2-3 cọc lúc làm thử hoặc theo bảng 7.28

     

     

    Cường độ bê tông thân cọc

    -Thí nghiệm mẫu lúc đổ bê tông

    - Thí nghiệm trên lõi bê tông lúc khoan

    - Theo tốc độ khoan (khoan thổi không lấy lõi)

    - Súng bật nẩy hoặc siêu âm đối với bê tông ở đầu cọc

     

    Theo yêu cầu của giám sát

     

     

     

    35

    Chú thích:

    1. Thông thường cần kết hợp từ 2 phương pháp khác nhau trở lên để tiến hành so sánh cho một thông số kiểm tra nêu ở bảng này. Khi cọc có L/D> 30 thì phương pháp kiểm tra qua ống đặt sẵn sẽ là chủ yếu (L-chiều dài, D-đường kính);
    2. Lớp bê tông bảo vệ cốt thép cọc và hình dạng bề ngoài của cốt thép có thể kiểm tra ở chỗ đầu cọc, khi đã loại bỏ lớp bê tông cặn ở phía trên cốt đầu cọc.
    3. Nay đã có tiêu chuẩn mới về cọc khoan nhồi- Thi công và nghiệm thu, mang số hiệu : TCXDVN 326:2004 ban hành ngày 10-12-2004 thay thế cho TCXD 206:1998.

    Đối với những công trình có số lượng cọc trong mỗi móng là ít và tải trọng truyền lên móng lớn, kết cấu có độ nhạy cao khi lún không đều xẩy ra, người ta yêu cầu tỷ lệ đặt ống để kiểm tra khá nhiều như trình bày ở bảng 7.28 dưới đây.

     

    Bảng 7.28. Quy định tỷ lệ % cọc cần đặt sẵn ống và kiểm tra đối với công trình giao thông

    (DTU 13.2, P1 - 212, 9-1992, Pháp)

    (N - tổng số cọc thi công, n - số cọc trong một móng trụ)

    Cách thức tiếp nhận lực

    của cọc

    N

    n £ 4

    n > 4

    Số lượng ống

    đặt sẵn

    Số lượng cọc kiểm tra

    Số lượng ống

    đặt sẵn

    Số lượng cọc kiểm tra

    Các ống 50/60

    ng

    102/114

    Thăm dò thân cọc NDT

    Khoan lấy lõi tại mũi cọc

    Các ống 60/60

    ng

    102/114

    Thăm dò thân cọc NDT

    Khoan lấy lõi tại mũi cọc

    Chỉ có ma sát

    £ 50

    100

    0

    100

    0

    100

    0

    50-100

    0

    Cục bộ

    > 50

    100

    0

    100

    1

    50-100

    0

    50-100

    0

    Ma sát cục bộ

    £ 50

    100

    ³ 50

    100

    30

    100

    ³ 30

    50-100

    ³ 20

    và mũi cọc

    > 50

    100

    ³ 30

    50-100

    20

    50-100

    ³ 20

    50-100

    ³ 10

    Chỉ có mũi

    cọc

    £ 50

    100

    100

    100

    50-100

    100

    50-100

    50-100

    ³ 30

    > 50

    100

    50-100

    50-100

    ³ 30

    50-100

    ³ 30

    50-100

    ³ 20

    ng thăm dò NDT đặt suốt chiều dài cọc còn ống khoan lấy lõi phải đặt cách đáy cọc từ 3 ¸ 4m.

    Không nhất thiết phải kiểm tra tất cả các cọc có đặt sẵn ống. Thông thường người ta chỉ tiến hành kiểm tra theo một tỷ lệ nào đó so với các cọc đã đặt ống, nếu thấy chất lượng tốt và đạt kết quả ổn định thì có thể dừng. Nếu có nghi vấn thì phải tiếp tục kiểm tra cho hết số cọc đã đặt ống.

    Ngoài ra cũng có thể dựa vào sơ đồ trình bày trên hình 7.13 để thực hiện trình tự kiểm tra từ đơn giản đến phức tạp theo mức độ khai thác ứng suất cho phép và độ rủi ro có thể xẩy ra trong quá trình thi công cọc.

    Hình 7.13. Sơ đồ dùng để đánh giá và xử lý cọc khoan nhồi ( Cục đường bộ Liên bang Mỹ, 1993)

    3.3. Kiểm tra chất lượng lỗ cọc

    Yêu cầu về chất lượng

    Chất lượng lỗ cọc là một trong các yếu tố có ý nghĩa quyết định chất lượng cọc. Công việc khoan và dọn lỗ cọc, sau đó là cách giữ thành vách lỗ cọc là những công đoạn quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng lỗ cọc tốt hay xấu. Các chỉ tiêu về chất lượng lỗ cọc gồm vị trí, kích thước hình học, độ nghiêng lệch, tình trạng thành vách và lớp cặn lắng ở đáy lỗ. Trong bảng 7.29 trình bày các thông số để đánh giá chất lượng và phương pháp kiểm tra chúng.

     

    Bảng 7.29. Các thông số cần kiểm tra về lỗ cọc (theo TCXD 206 : 1998)

    Thông số kiểm tra

    Phương pháp kiểm tra

    Tình trạng lỗ cọc

    - Kiểm tra bằng mắt có thêm đèn rọi

    - Dùng phương pháp siêu âm hoặc camera ghi chụp thành lỗ cọc

     

     

    Vị trí, độ thẳng đứng và độ sâu

    - Đo đạc so với mốc và tuyến chuẩn

    - So sánh khối lượng đất lấy lên với thể tích hình học của cọc

    - Theo lượng dùng dung dịch giữ thành

    - Theo chiều dài tời khoan

    - Quả dọi

    - Máy đo độ nghiêng, phương pháp siêu âm

     

    Kích thước lỗ

    - Mẫu, calip, thước xếp mở và tự ghi độ lớn nhỏ đường kính

    - Theo đường kính, thước xếp mở và tự ghi độ lớn nhỏ đường kính

    - Theo đường kính ống giữ thành

    - Theo độ mở của cách mũi khoan khi mở rộng đáy

    Tình trạng đáy lỗ và độ sâu của mũi cọc trong đất+đá, độ dày lớp cặn lắng

    - Lấy mẫu và so sánh với đất và đá lúc khoan, đo độ sâu trước và sau thời gian giữ thành không ít hơn 4 giờ (trước lúc đổ bê tông)

    - Độ sạch của nước thổi rửa

    - Phương pháp quả tạ rơi hoặc xuyên động

    - Phương pháp điện (điện trở, điện dung..)

    - Phương pháp âm.

     

     

    Bảng 7.30. Sai số cho phép về lỗ cọc

    Tiêu chuẩn

    Độ thẳng đứng

    Vị trí đỉnh cọc

    ADSC

    2% trên suốt chiều dài cọc

    7,5 cm

    FHWA (1998)

    2% trên suốt chiều dài cọc

    1/24 của đường kính cọc hoặc 7,5 cm

    FHWA (1990)

    1/48

    7,5 cm

    ACI

    + Đối với cọc không có cốt thép 1,5% trên suốt chiều dài cọc.

    + Đối với cọc có cốt thép 2% trên suốt chiều dài cọc

     

    4% của đường kính cọc hoặc 7,5cm

    ICE

    1/75

    7,5 cm

    CGS

     

    2% trên suốt chiều dài cọc

    + 7,5 cm

    + 15 cm đối với các công trình biển

    Chú thích:

    ADSC : Hiệp hội các Nhà thầu cọc khoan nhồi Mỹ;

    FHWA : Cục đường bộ Liên bang Mỹ;

    ACI : Viện bê tông Mỹ;

    ICE : Viện Xây dựng dân dụng Anh;

    CGS : Hiệp hội Địa kỹ thuật Canada.

     

    Vị trí của lỗ cọc trên mặt bằng, độ nghiêng cũng như kích thước hình học của nó thường không đúng với thiết kế quy định, nhưng không được sai lệch quá giới hạn nào đó. Các phạm vi sai số này do thiết kế quy định theo tiêu chuẩn thiết kế và thi công cọc nhồi. Nhưng ngay tiêu chuẩn của các nước khác nhau cũng có những quy định cho phép sai số khác nhau (xem bảng 7.30).

    Theo tiêu chuẩn của Trung Quốc thì yêu cầu sai số về độ nghiêng cao hơn nhiều so với bảng 7.30 như sau: Phải nhỏ hơn 1/500 đối với những công trình đòi hỏi cao và thấp nhất là không quá 1/100.

    Trên cơ sở tham khảo các tiêu chuẩn nhiều nước và tình hình thi công thực tế ở Việt Nam, TCXD 206 : 1998 quy định sai số cho phép về lỗ cọc nhồi như trong bảng 1 của tiêu chuẩn này.

    Khi sử dụng bảng trên nên chú ý rằng: đối với những công trình đòi hỏi cao, số lượng cọc ít hoặc có những yêu cầu đặc biệt khác thì cần phải thay đổi các trị số cho phép nêu trên, đặc biệt là độ thẳng đứng. Ví dụ như công trình cầu khẩu độ lớn, nhịp bê tông cốt thép ứng suất trước liên tục, số lượng cọc là 10 cho mỗi trụ thì có thể phải quy định độ nghiêng cho lỗ cọc không được quá 1/200.

    Ngoài kích thước và vị trí hình học như đã nói ở trên còn phải đảm bảo lượng cặn lắng ở đáy lỗ không được dày quá các giá trị sau:

      • Cọc chống £ 50mm;
      • Cọc ma sát + chống £ 100mm;
      • Cọc ma sát £ 200mm.

    Phương pháp kiểm tra

    (1). Kiểm tra kích thước và tình trạng thành vách lỗ cọc

    • Đo đường kính lỗ cọc

    Thiết bị đo đường kính lỗ cọc gồm 3 bộ phận cấu thành: đầu đo, bộ phận phóng đại và bộ phận ghi (hình 7.14) có thể đo lỗ cọc đường kính lên đến 1,2m. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị là do cơ cấu co dãn đàn hồi của 4 “ăng ten” ở đầu đo mà làm thay điện trở, từ đó làm thay đổi điện áp, kết quả của sự thay đổi được hiển thị bằng số hoặc máy ghi lưu giữ. Trị điện áp biểu thị và đường kính cọc có quan hệ:

    f = f 0 +

    Trong đó: f - đường kính lỗ cọc đo được, m;

    f 0 - đường kính lỗ cọc lúc đầu m;

    D V - biến đổi điện áp, vôn;

    k - hệ số m /W ;

    I - cường độ dòng điện, Ampe.

    • Độ nghiêng và tình trạng thành vách lỗ cọc

    Khi thi công cọc trong điều kiện có nước ngầm và có dùng dung dịch sét để giữ thành thì tình trạng thành vách, độ thẳng đứng và độ dày lớp cặn lắng chỉ có máy móc mới kiểm tra được.

    Phương pháp sóng âm: Nguyên lý là dựa vào hiệu ứng điện áp của tinh thể mà phát sinh ra sóng siêu âm, thông qua bộ chuyển đổi năng lượng sóng âm đặt ở đầu dò (phát và thu), ta đo được các đại lượng:

    t = L/C

    Trong đó:

    t - thời gian sóng âm qua môi trường, giây;

    L - đoạn đường của sóng truyền qua (âm trình), m;

    C - vận tốc của sóng âm, m/giây.

    Trên hình 7.15 là thiết bị đo thành lỗ khoan DM - 686II của Nhật theo nguyên tắc sóng âm nói trên với độ sâu đo đến 100m và đường kính lỗ đến 4m và trên hình 7.16 là cách lắp đặt và kết quả đo.

     

    (2). Đo bề dày lớp cặn lắng ở đáy lỗ cọc

    Phương pháp chuỳ rơi: Dùng chuỳ hình côn bằng đồng nặng khoảng 1kg, có tai để buộc dây và thả chầm chậm vào lỗ khoan. Phán đoán mặt lớp cặn lắng bằng cảm giác tay cầm dây, độ dày lớp cặn là hiệu số giữa độ sâu đo được lúc khoan xong với độ sâu đo được bằng chuỳ này.

    Phương pháp điện trở: Dựa vào tính chất dẫn điện khác nhau của môi trường không đồng nhất (gồm nước +dung dịch giữ thành và các hạt cặn lắng) mà phán đoán chiều dày lớp cặn lắng này bằng trị số biến đổi của điện trở.

    Theo định luật Ohm:

     

     

    Trong đó: V1 - điện áp ổn định của dòng xoay chiều (V);

    V2 - điện áp đo được (V);

    R - điện trở điều chỉnh (W );

    Rx - trị điện trở của đất ở đáy lỗ (W ).

    Rx phụ thuộc vào môi trường, Rx khác nhau sẽ ứng với trị điện áp V2 khác nhau, sẽ đọc được V2 ở máy phóng đại. Cách đo như sau: Thả chậm đầu dò vào lỗ khoan, theo dõi sự thay đổi V2, khi kim chỉ V2 biến đổi đột ngột, ghi lại độ sâu h1, tiếp tục thả đầu dò, kim chỉ V2, ghi lại độ sâu h2.., cho đến khi đầu dò không chìm được nữa, ghi lại độ sâu h3. Độ sâu của cọc khoan đã biết là H nên có thể tính chiều dày lớp cặn lắng là:

    (H - h1) hoặc (H - h2) hoặc (H-h3)...

    Trên hình 7.17a trình bày nguyên lý xác định chiều dày lớp cặn lắng bằng phương pháp điện trở.

     

    Phương pháp điện dung: Dựa vào nguyên lý khoảng cách giữa hai cực bản kim loại và kích thước giữa chúng không thay đổi thì điện dung và suất điện giải của môi trường tỷ lệ thuận với nhau, suất điện giải của môi trường nước + dung dịch giữ thành + cặn lắng.. có sự khác biệt, do đó từ sự thay đổi của suất điện giải ta suy được chiều dày lớp cặn lắng. Trên hình 7.17b trình bày sơ đồ bộ đo cặn lắng bằng phương pháp điện dung.

    Phương pháp âm (sonic) : Dựa vào nguyên lý phản xạ của sóng âm khi gặp các giao diện khác nhau trên đường truyền sóng. Đầu đo làm hai chức năng phát và thu. Khi sóng gặp mặt lớp cặn lắng phản xạ lại, ghi được thời gian này là t1, khi gặp đáy lớp cặn ( đất đá nguyên dạng ) phản xạ lại, ghi được t2, chiều dày lớp cặn lắng sẽ là :

    Trong đó:

     

    h - độ dày lớp cặn lắng;

    t1 và t2 - thời gian phát và thu khi sóng gặp mặt và đáy lớp cặn
    lắng, giây;

    C - tốc độ sóng âm trong cặn lắng, m/giây.

    Thật ra cặn lắng hình thành trong thời gian từ lúc tạo lỗ đến lúc đổ bê tông, trạng thái của lớp này từ trên xuống ở thể lỏng ® đặc ® hạt. Do vậy, thế nào là cặn lắng cũng không có định nghĩa rõ ràng và cũng không có một bề mặt cặn lắng xác định cụ thể mà chủ yếu dựa và kinh nghiệm.

    (3). Điều chế và quản lý dung dịch giữ thành

    Trừ trường hợp lớp đất ở hiện trường thi công cọc khoan nhồi có thể tự tạo thành dung dịch sét ra hoặc tạo lỗ và giữ thành bằng phương pháp có ống chống đều phải dùng dung dịch chế tạo sẵn để giữ thành lỗ cọc. Chế tạo dung dịch phải được thiết kế cấp phối tuỳ theo thiết bị, công nghệ thi công, phương pháp khoan lỗ và điều kiện địa chất công trình và địa chất thuỷ văn của địa điểm xây dựng để quyết định.

    Trong bảng 7.31 trình bày các yêu cầu về chất lượng của dung dịch sét lúc chế tạo ban đầu còn khi sử dụng có thể tham khảo bảng 7.32 để điều chế, quản lý và kiểm tra.

     

    Bảng 7.31. Chỉ tiêu tính năng ban đầu của dung dịch sét (nếu dùng)

    Hạng mục

    Chỉ tiêu tính năng

    Phương pháp kiểm tra

    1. Khối lượng riêng

    1,05 – 1,15

    Tỷ trọng kế dung dịch sét hoặc Bomê kế

    2. Độ nhớt

    18 – 45 s

    Phương pháp phễu 500/700cc

    3. Hàm lượng cát

    < 6%

     

    4. Tỷ lệ chất keo

    > 95%

    Phương pháp đong cốc

    5. Lượng mất nước

    < 30ml/30 phút

    Dụng cụ đo lượng mất nước

    6. Độ dày của áo sét

    1- 3/mm/30 phút

    Dụng cụ đo lượng mất nước

    7. Lực cắt tĩnh

    1 phút: 20-30 mg/cm2

    10 phút: 50 - 100 mg/cm2

    Lực kế cắt tĩnh

    8. Tính ổn định

    < 0,03 g/cm2

     

    9. Trị số pH

    7 - 9

    Giấy thử pH

     

     

    Bảng 7.32. Chỉ tiêu kỹ thuật của dung dịch sét bentonite trong sử dụng

    (kinh nghiệm của Nhật)

    Phương

    pháp khoan

    Địa

    tầng

    Chỉ tiêu kỹ thuật của dung dịch sét

    Khối lượng riêng

    Độ nhớt

    (Pa.S)

    Hàm lượng cát, %

    Tỷ lệ chất keo, %

    Mất nước

    (ml/30 min.)

    Độ pH

    Tuần hoàn

    thuận, khoan dập

    Đất sét

    1,05-1,20

    16-22

    < 8-4

    > 90-95

    < 25

    8 - 10

    Đất cát

    Đất sạn

    Cuội đá dăm

     

    1,2-1,45

     

    19-28

     

    < 8-4

     

    > 90-95

     

    < 15

     

    8 - 10

    Khoan đẩy,

    khoan ngoạm

    Đất sét

    1,1-1,2

    18-24

    < 4

    > 95

    < 30

    8-11

    Đất cát sỏi sạn

    1,2-1,4

    22-30

    < 4

    > 95

    < 20

    8-11

    Khoan

    tuần hoàn

    nghịch

    Đất sét

    1,02-1,06

    16-20

    < 4

    > 95

    < 20

    8-10

    Đất cát

    1,0-1,10

    19-28

    < 4

    > 95

    < 20

    8-10

    Đất sạn

    1,1-1,15

    20-25

    < 4

    > 95

    < 20

    8-10

     

    3.4. Kiểm tra lồng thép và lắp đặt ống đo

    Lồng cốt thép ngoài việc phải phù hợp với yêu cầu của thiết kế như quy cách, chủng loại, phẩm cấp que hàn, quy cách mối hàn, độ dài đường hàn, ngoại quan và chất lượng đường hàn.. còn phải phù hợp yêu cầu sau đây:

      • Sai số cho phép trong chế tạo lồng cốt thép:

      • Cự ly giữa các cốt chủ ± 10mm;
      • Cự ly cốt đai hoặc cốt lò xo ± 20mm;
      • Đường kính lồng cốt thép ± 10mm;
      • Độ dài lồng cốt thép ± 50mm;
      • Độ thẳng của lồng thép < 1/100;

      • Sai số cho phép của lớp bảo vệ cốt thép chủ của lồng thép:

      • Cọc đổ bê tông dưới nước ± 20mm;
      • Cọc không đổ bê tông dưới nước ± 10mm.

    Các ống đo được làm bằng thép hoặc nhựa PVC (có khả năng giữ đúng vị trí khi vận chuyển và đổ bê tông) được nối với nhau bằng măng xông (không hàn) đảm bảo không lọt nước vào trong ống và trong ống đổ đầy nước sạch. Các ống này phải đặt song song và đưa xuống tới đáy lồng thép (hình 7.18b), được cố định cứng vào lồng thép và được bịt kín ở hai đầu. Nút dưới vừa đảm bảo cho đầu dưới kín nước tuy vẫn cho phép sau này khoan thủng được khi cần thiết. Dùng một đường dưỡng kiểm tra sự thông suốt của ống đo nhằm bảo đảm việc di chuyển các đầu dò trong ống sẽ dễ dàng. Đầu ống phía trên được chuẩn bị sao cho cao hơn mặt bê tông của đầu cọc ít nhất bằng 0,2 m. Đường kính trong tối thiểu của ống đo là 40mm, khoảng cách giữa các ống đo đối với mọi cấu kiện móng nằm trong khoảng 0,30m - 1,50m (hình 7.18a).

    Đối với cọc có tiết diện ngang hình tròn, đường kính D (hình 7.18b) số lượng ống dự tính như sau:

      • Hai ống nếu D < 0,60m;
      • Ba ống nếu 0,60m < D £ 1,20m;
      • Ít nhất 4 ống nếu D > 1,20m.

    3.5. Kiểm tra chất lượng bê tông và công nghệ đổ bê tông

    Thi công bê tông cho cọc khoan nhồi trong đất có nước ngầm phải tuân theo quy định về đổ bê tông dưới nước và phải có sự quản lý chất lượng bê tông khi đổ bằng các thông số sau đây:

      • Độ sụt (cho từng xe đổ);
      • Cốt liệu thô trong bê tông không lớn hơn cỡ hạt theo yêu cầu của công nghệ;
      • Chất lượng ximăng;
      • Mức hỗn hợp bê tông trong hố khoan;
      • Độ sâu ngập ống dẫn bê tông trong hỗn hợp bê tông;
      • Khối lượng bê tông đã đổ trong lỗ cọc;
      • Cường độ bê tông sau 7 và 28 ngày.

    Cần thiết lập cho từng cọc một đường cong đổ bê tông quan hệ giữa lượng thực tế của bê tông vào cọc và thể tích hình học (lý thuyết) của cọc qua từng độ sâu khác nhau. Đường cong nói trên phải có ít nhất 5 điểm phân bố trên toàn bộ chiều dài cọc. Trường hợp bê tông sai lệch không bình thường so với tính toán (ít quá hoặc nhiều quá 30%) thì phải dùng các biện pháp đặc biệt để thẩm định tìm nguyên nhân và phương pháp đổ thích hợp.

    Ngoài điều kiện về cường độ, bê tông cho cọc khoan nhồi phải có độ sụt lớn để đảm bảo sự liên tục của cọc (bảng 7.33) và phải kiểm tra chặt chẽ trước khi đổ, và lượng ximăng thường không nhỏ hơn 350kg/m3 bê tông.

    Bảng 7.33. Độ sụt của bê tông cọc nhồi (theo TCXD 205-1998)

    Điều kiện sử dụng

    Độ sụt (mm)

    Đổ tự do trong nước, cốt thép có khoảng cách lớn cho phép bê tông dịch chuyển dễ dàng

    7,5 – 12,5

    Khoảng cách cốt thép không đủ lớn để cho phép bê tông dịch chuyển dễ dàng, khi cốt đầu cọc nằm trong vùng vách tạm. Khi đường kính cọc nhỏ hơn 600 mm

    10 – 17,5

    Khi bê tông được đổ dưới nước hoặc trong môi trường dung dịch sét ben-to-nít qua ống đổ (tremie)

    > 15

    Việc thi công đổ bê tông cho cọc thường tiến hành cùng lúc với việc khoan tạo lỗ cho các cọc khác. Những chấn động rung sẽ có ảnh hưởng không tốt đến quá trình đông cứng của bê tông tươi.

    Do vậy cần phải hạn chế tác hại chấn động trong môi trường đất bằng thông số vận tốc chuyển động cực đại của chất điểm như trình bày trong bảng 7.34.

    Bảng 7.34. Mức vận tốc chấn động cho phép đối với bê tông

    Tuổi của bê tông

    Vận tốc cực đại của chất điểm (mm/s)

    0-4 giờ

    4 - 24 giờ

    1 - 7 ngày

    Không hạn chế

    5, tốt nhất là không có chấn động

    50

    3.6. Kiểm tra chất lượng thân cọc

    Chất lượng của cọc sau khi đổ xong bê tông thường thể hiện bằng các chỉ tiêu sau:

    - Độ nguyên vẹn (sự toàn khối của cọc);

    - Sự tiếp xúc giữa mũi cọc và đất nền;

    - Sức chịu tải của cọc.

    Một số phương pháp kiểm tra thường dùng gồm có:

    (1) Phương pháp siêu âm truyền qua

    Việc thăm dò bằng siêu âm một cấu kiện móng bằng bê tông có đặt trước ít nhất hai ống đo, song song, bao gồm các bước (hình 7.19) như sau:

      • Cho một đầu dò (đầu phát) vào trong một ống đo đã đầy nước sạch và phát sóng siêu âm truyền qua bê tông của cấu kiện móng;
      • Cho một đầu dò thứ hai (đầu thu) vào một ống khác cũng đầy nước và thu sóng siêu âm này ở cùng mức độ sâu của đầu phát sóng; khi cần (ví dụ lúc dò độ lớn lỗ hổng) có thể hai đầu thu phát không cùng ở một mức độ sâu nhưng khoảng cách chéo này phải được xác định.
      • Trên suốt dọc chiều cao các ống, đo thời gian truyền sóng siêu âm giữa hai đầu dò;
      • Ghi lại sự thay đổi biên độ của tín hiệu nhận được.

    Một số cách đánh giá kết quả kiểm tra

    Phân tích và đánh giá kết quả kiểm tra do chuyên gia tư vấn có trình độ chuyên môn cao thực hiện và chịu trách nhiệm trước người đặt yêu cầu.

    Để đánh giá chất lượng bê tông của cấu kiện móng thường phải dựa vào các đặc trưng âm đo được (như vận tốc, biên độ, năng lượng, thời gian truyền.. ) hoặc vào hình dáng của sóng âm được ghi lại trên màn hình.

    Trong bảng 7.35 trình bày cách đánh giá chất lượng bê tông theo một số đặc trưng sóng siêu âm.

     

    Bảng 7.35. Đánh giá chất lượng bê tông thân cọc khoan nhồi theo đặc
    trưng sóng âm

    Chất lượng

    Thời gian truyền

    Biên độ

    Hình dạng sóng

    Tốt

    Đều đặn không đột biến

    Không bị suy giảm lớn

    Bình thường

    Phân tầng

    Tăng lớn

    Có suy giảm

    Biến đổi lạ

    Nứt gẫy

    Tăng đột biến

    Suy giảm rõ rệt

    Biến đổi lạ

    Phương pháp kiểm tra chất lượng bê tông bằng siêu âm không cho thông tin về cường độ (hoặc các đặc trưng cơ học khác như môdun đàn hồi, hệ số Poisson). Muốn có được các thông tin này, ở các công trường lớn (với khối lượng bê tông nhiều) phải tiến hành xây dựng các tương quan giữa đặc trưng cơ học nào đó (cần dùng nó trong kiểm soát chất lượng) với đặc trưng âm.

    Trong trường hợp muốn có những số liệu sơ bộ về chất lượng hoặc cường độ bê tông thông qua các đặc trưng sóng âm có thể tham khảo bảng 7.36 và 7.37.

    Bảng 7.36. Đánh giá chất lượng bê tông thân cọc bằng vận tốc xung

    Tốc độ xung

    Đánh giá

    ft/s

    m/s

    chất lượng

    Trên 15.000

    12.000 - 15.000

    10.000 - 12.000

    7.000 - 10.000

    Dưới 7.000

    Trên 4570

    3660 - 4570

    3050 -3660

    2135 - 3050

    Dưới 2135

    Rất tốt

    Tốt

    Nghi ngờ

    Kém

    Rất kém

    Bảng 7.37. Cấp chất lượng bê tông thân cọc theo vận tốc siêu âm

    (kinh nghiệm Trung Quốc)

    Vận tốc âm (m/s)

    < 2000

    2000-3000

    3000-3500

    3500-4000

    > 4000

    Chất lượng bê tông

    Rất kém

    Kém

    Trung bình

    Tốt

    Rất tốt

    Cấp chất lượng của cọc

    V

    IV

    III

    II

    I

    (2) Phương pháp đồng vị phóng xạ (tia gamma)

    Để kiểm tra chất lượng và phát hiện khuyết tật trong bê tông móng, người ta sử dụng nguồn đồng vị Cs-137 (hoặc Cr-60) để khảo sát đặc trưng cơ bản của vật liệu.

    Khi truyền qua bê tông, cường độ bức xạ bị giảm yếu do sự hấp thụ của bê tông. Về lý thuyết đã chứng minh được: mật độ bê tông thay đổi phụ thuộc tuyến tính với logarit của cường độ bức xạ I thu nhận theo phương trình:

    r = A + B ln I

    Trong đó: A, B được xác định trên mẫu chuẩn trong phòng thí nghiệm phụ thuộc vào cường độ bức xạ ban đầu Io, chiều dày của móng d, hệ số suy giảm m và một số tham số khác.

    Khi chiều dày d không đổi thì việc xác định r chỉ hoàn toàn phụ thuộc vào số lượng tia phóng xạ phát và thu.

    Từ mật độ r và sự phân bố của nó sẽ xác định được các khuyết tật và độ đồng nhất của bê tông cọc móng.

    (3) Phương pháp biến dạng nhỏ (PIT)

    Phương pháp thử bằng biến dạng nhỏ dựa trên nguyên lý phản xạ khi trở kháng thay đổi, của sóng ứng suất truyền dọc theo thân cọc, gây ra bởi tác động của lực xung tại đầu cọc.

    Nguyên lý công tác của thiết bị dùng trong phương pháp này được trình bày về nguyên tắc ở hình 7.20 với trình tự thực hiện chủ yếu như sau:

      • Dùng búa tay có lắp bộ cảm biến lực, đóng lên đầu cọc;
      • Ghi lại hình sóng lực xung làm điều kiện biên;

    Lực cản ở mặt bên của cọc mô phỏng theo luật tắt dần tuyến tính, lực cản ở mũi cọc mô phỏng theo lò xo và bộ phận tắt dần.

    Dùng các tham số giả định của đất để tính bằng phương pháp lặp và điều chỉnh trở kháng để sao cho hình sóng tính toán tương đối khớp với hình sóng đo được từ thực tế, từ đó phán đoán vị trí và độ lớn khuyết tật.

    Ngoài phương pháp biến dạng nhỏ PIT theo trường phái của Mỹ, ở Viện cơ học Việt Nam có hệ thống thiết bị MIMP-15 kiểm tra chất lượng cọc theo nguyên lý trở kháng cơ học (MIM) của người Pháp theo tiêu chuẩn Pháp NF 160-94.

    (4). Phương pháp biến dạng lớn (PDA)

    Phương pháp thử bằng biến dạng lớn (theo mô hình E.A. Smith hoặc theo Case) là phương pháp đo sóng của lực ở đầu cọc và sóng vận tốc (tích phân gia tốc) rồi tiến hành phân tích thời gian thực đối với hình sóng (bằng các tính lặp) dựa trên lý thuyết truyền sóng ứng suất trong thanh cứng và liên tục do lực va chạm dọc trục tại đầu cọc gây ra.

    Nguyên lý của phương pháp như trình bày trên hình 7.21.

    Các đầu đo gia tốc và ứng suất được gắn chặt vào cọc, các tín hiệu từ đầu đo được truyền từ cọc như năng lượng lớn nhất của búa, ứng suất kéo nén lớn nhất của cọc, sức chịu tải Case-Goble, hệ số độ nguyên vẹn.. được quan sát trong quá trình thí nghiệm trên hệ thống máy phân tích và hiển thị.

    Các số liệu hiện trường được phân tích bằng chương trình CAPWAP (hoặc Case) nhằm xác định sức chịu tải tổng cộng của cọc, sức chống ma sát của đất ở mặt bên và ở mũi cọc cùng một số thông tin khác về công nghệ đóng và chất lượng cọc.

    Kết quả kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp biến dạng lớn được xử lý bằng phần mềm chuyên dụng và có dạng như trình bày trên hình 7.22.

    Có thể phán đoán mức độ khuyết tật (có tính chất định tính) của cọc theo hệ số hoàn chỉnh b (theo bảng 7.38).

    Bảng 7.38. Phán đoán mức độ khuyết tật của thân cọc

    Hệ số b

    1,0

    0,8-1,0

    0,6-0,8

    < 0,6

    Mức độ khuyết tật

    Hoàn chỉnh

    Tổn thất ít

    Phá hỏng

    Nứt gẫy

     

    Như đã lưu ý trên đây, các phương pháp kiểm tra không phá hỏng vừa nêu có những hạn chế của nó. Do đó để có độ tin cậy cao hơn trong việc xác định các khuyết tật của cọc thường phải dùng không ít hơn hai phương pháp khác nhau để cùng kiểm tra và xác nhận, không vội tin vào một phương pháp nào khi có nhiều nghi ngờ về kết quả. Có thể để khẳng định, phải dùng các phương pháp trực giác tuy tốn kém và cồng kềnh như khoan lấy mẫu hoặc đào khi điều kiện cho phép.

    Trong bảng 7.39 và 7.40 tóm tắt nêu một số ưu và nhược điểm cũng như phạm vi áp dụng của các phương pháp kiểm tra nói trên.

    Bảng 7.39. Các phương pháp truyền qua trực tiếp (tia gamma hoặc siêu âm)

    P pháp

    Ư khuyết

    Phương pháp kiểm tra bằng siêu âm truyền qua

    Phương pháp kiểm tra bằng gamma truyền qua

    Nguyên tắc và điều kiện áp dụng

    -Đo sóng siêu âm truyền qua các ống đặt sẵn hoặc các lỗ khoan lấy mẫu.

    -Các dao động được truyền từ một ống khác cùng cao độ để đo thời gian đến và biên độ dao động

    -Đo số phóng xạ giữa các ống đặt sẵn hoặc các lỗ khoan lấy mẫu.

    -Nguồn phóng xạ và đầu thu để trong các ống gần nhau hoặc đối diện nhau có đổ đầy nước. Vùng mật độ thấp sẽ làm tăng photon trên đầu đo.

    Ưu điểm

    -Tương đối nhanh

    -Xác định được khuyết tật giữa các ống khá chuẩn

    -Không bị hạn chế độ sâu

    -Xem kết quả ngay trên màn hình

    -Tương đối nhanh

    -Xác định được khuyết tật giữa các ống khá chuẩn

    -Không bị hạn chế độ sâu

    -Xem kết quả ngay trên màn hình

    Nhược điểm

    -Phải đặt trước các ống hoặc phải khoan lỗ

    -Khó xác định được khuyết tật ở gần mặt bên của cọc

    -Phải đặt trước các ống hoặc phải khoan lỗ

    -Có thể gây nhiễm phóng xạ

    -Khoảng cách lớn nhất giữa các ống là 80cm.

    ng dụng

    -Kiểm tra đồng chất của bê tông hoặc xác định bất kỳ khuyết tật nào trong cọc

    -Kiểm tra đồng chất của bê tông hoặc xác định bất kỳ khuyết tật nào trong thân cọc

     

     

    Bảng 7.40. Các phương pháp thử động bề mặt (PIT, MIM, PDA)

    P pháp

    Ư khuyết

    Phương pháp thử động biến dạng nhỏ (gõ - PIT, MIM)

    Phương pháp thử động biến dạng lớn (PDA)

    Nguyên tắc và điều kiện áp dụng

    -Đo thời gian truyền sóng dọc trong bê tông.

    -Dùng búa gõ vào đầu cọc truyền sóng nén đi xuống gặp mũi cọc hoặc bất kỳ khuyết tật nào sẽ phản xạ lại bề mặt.

    -Việc phân tích sẽ tiến hành sau

    -Đo vận tốc và biến dạng đầu cọc.

    -Dùng búa rơi tự do trên đầu cọc để gây ra chuyển dịch cọc vào trong đất

    -Dùng lý thuyết phương trình truyền sóng để phân tích

    Ưu điểm

    -Không cần chôn ống trước

    -Thiết bị gọn nhẹ xách tay

    -Nhanh

    -Không cần chôn ống trước

    -Thiết bị gọn nhẹ xách tay

    -Nhanh

    Nhược điểm

    -Không xác định được đường kính cọc

    -Không xác định được các khuyết tật trong phạm vi 30cm ở đầu cọc hoặc chiều dài lớn hơn 30 lần đường kính

    -Phải có quả búa rơi đủ nặng và gây va đập trên đầu cọc khoan nhồi

    -Việc chuẩn bị thử rất phức tạp và đòi hỏi sự cẩn thận cao.

    ng dụng

    -Kiểm tra sơ bộ tính đồng nhất của bê tông và xác định sơ bộ khuyết tật trong thân cọc

    -Xác định khá chính xác vị trí và mức độ khuyết tật trên thân cọc.

    -Xác định sức chịu tải của cọc (phân bố ma sát thành bên+sức chống ở mũi)

    -Xây dựng được biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị.

    3.7. Kiểm tra sức chịu tải của cọc

    Sức chịu tải của cọc là thông số quan trọng và có ý nghĩa nhất phản ánh chất lượng của cọc đã thi công. Việc thử cọc để xác định sức chịu tải của nó thường là công việc tốn kém và không phải bao giờ cũng có thể thực hiện được cho nhiều loại cọc tại công trường.

    Thí nghiệm bằng phương pháp động khi dùng các công thức động quen biết của Gerxevanov và Hiley là điều mà nhà thầu thường áp dụng lâu nay, chỉ có điều là đối với cọc nhồi đường kính lớn, phương pháp thử động vừa nói tỏ ra không tin cậy.

    Thí nghiệm bằng biến dạng lớn PDA tuy là một công cụ khá hiện đại và được dùng rộng rãi ở các nước phát triển nhưng cũng chỉ thích hợp cho cọc đóng hoặc cọc nhồi đường kính nhỏ.

    (1) Phương pháp thử cọc bằng nén tĩnh được xem là phương pháp kinh điển và đáng tin cậy tuy rằng khi so sánh các phương pháp nén tĩnh khác nhau đã chứng tỏ rằng chúng thường cho các kết quả không giống nhau. Điều đó phụ thuộc vào phương pháp gia tải, quy ước về độ lún ứng với tải trọng giới hạn khác nhau và cách xác định sức chịu tải giới hạn khác nhau. Vậy, để tránh xẩy ra nghi ngờ và tranh chấp cần phải xác định quy trình thử tĩnh cọc trong chương trình kiểm tra chất lượng của mình trên cơ sở lựa chọn một trong các tiêu chuẩn như TCXD 88-82 (Việt Nam, sắp soát xét lại), ASTM D1142-81 (Mỹ) hoặc CP 2004 (Anh).

    Dùng đối trọng (quả nặng, vật liệu xây dựng, bao cát) với hệ thống kích thuỷ lực hoặc dùng phương pháp neo với hệ thống kích thuỷ lực là cách thường dùng hiện nay trong thử tĩnh. Trên hình 7.23 trình bày hệ thống thiết bị neo của hãng BAUER (CHLB) Đức để thử tĩnh cọc nhồi đường kính 1200mm, dài 18,50m với tải trọng 1700 tấn ở độ lún 12,1m tại A rập Xêut.

     

    (2) Phương pháp thử tĩnh cọc có gắn thiết bị đo lực và chuyển vị

    Quanh thân cọc theo chiều sâu, thống tin thu được gồm: Lực Qi, chuyển vị D i ở các độ sâu khác nhau Li của cọc. Đây là phương pháp do Hiệp hội thí nghiệm vật liệu của Mỹ (ASTM) đề nghị. Sơ đồ cọc có gắn thiết bị đo như trình bày trên hình 7.24 và quan hệ QiD i có thể biểu diễn:

     

    Trong đó:

    A, E - lần lượt là diện tích tiện diện và môdun đàn hồi của cọc;

    D i - chuyển vị đo được của cọc ở độ sâu Li;

    Q - cấp tải trọng tác dụng lên đầu cọc.

    Cấp tải trọng Q có thể tiến hành như thử tĩnh truyền thống và kết quả thu được không chỉ là chuyển vị và lực tác dụng ở đầu cọc mà chủ yếu là phân bố ma sát quanh thân cọc theo chiều sâu và phản lực ở mũi cọc, điều này có ý nghĩa quan trọng trong thực tế tính toán và kiểm tra sức chịu tải của cọc.

    Đối với cọc đóng, thiết bị đo được gắn trên mặt ngoài của cọc, còn đối với cọc nhồi, gắn thiết bị trước khi đổ bê tông.

    Nhờ kết quả đo của phương pháp này cho phép xác định hợp lý chiều dài của cọc cũng như việc tính lún (từ áp lực ở mũi cọc) sẽ chính xác hơn so với các phương pháp thử truyền thống.

     

    (3). Phương pháp thử hiện đại

    Khi cọc nhồi có đường kính và chiều dài lớn với sức chịu tải hàng ngàn tấn thì phương pháp thử tĩnh nói trên không thể thực hiện được. Hơn nữa khi những cọc này ở giữa sông hoặc ngoài biển thì việc chất tải hoặc neo là phương pháp không có tính khả thi. Do vậy người ta đã tìm phương pháp khác để thử sức chịu tải của cọc.

    • Phương pháp hộp tải trọng OSTERBERG
    • Nguyên lý: Dùng một (hay nhiều) hộp tải trọng OSTERBERG (hộp sẽ làm việc như kích thuỷ lực) đặt ở mũi khoan cọc nhồi hoặc ở 2 vị trí mũi và thân cọc trước khi đổ bê tông thân cọc (xem hình 7.25 ). Sau khi bê tông đã đủ cường độ tiến hành thử tải bằng bơm dầu để tạo áp lực trong hộp kích.

    Theo nguyên lý phản lực, lực truyền xuống đất ở mũi cọc bằng lực truyền lên thân cọc, ngược lại với lực này là trọng lượng cọc và ma sát đất chung quanh. Việc thử sẽ đạt đến phá hoại khi một trong hai phá hoại xẩy ra ở mũi và quanh thân cọc. Dựa theo các thiết bị đo chuyển vị và đo lực gắn sẵn trong hộp OSTERBERG sẽ vẽ được các biểu đồ quan hệ giữa lực tác dụng và chuyển vị mũi cọc và chuyển vị thân cọc. Tuỳ theo trường hợp phá hoại có thể thu được một trong hai dạng biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị có dạng gần giống như biểu đồ P-S trong thử tĩnh truyền thống. Phương pháp này phù hợp với các cọc có sức chống cho phép ở thành bên và mũi tương đương nhau, nếu không, phải ước tính để đặt hộp áp lực tại nhiều tầng trong thân cọc.

    • Phương pháp thử tĩnh động STATNAMIC

    Nguyên lý: Đặt một thiết bị dạng động cơ phản lực và đối trọng lên đầu cọc. Thông qua việc đốt nhiên liệu rắn trong buồng áp lực của động cơ sẽ tạo nên một áp suất đẩy khối đối trọng lên phía trên đồng thời sẽ gây ra một lực tác dụng lên đầu cọc theo chiều ngược lại. Đo chuyển vị của cọc dưới tác dụng của lực nổ và các thông số biến dạng + gia tốc đầu cọc sẽ xác định được sức chịu tải của cọc (hình 7.26).

    Các số liệu về quan hệ tải trọng-chuyển vị của cọc được xác định bằng hộp tải trọng và đầu đo laser gắn sẵn trong thiết bị STATNAMIC. Trên hình 7.27 trình bày cấu tạo của thiết bị này.

    Trong phương pháp STATNAMIC người ta đã xác định được gia tốc a của khối phản lực (F12 = ma) dịch chuyển lên phía trên lớn gấp 20 lần gia tốc của cọc dịch chuyển xuống phía dưới (F21 = -F12). Như vậy trọng lượng của khối phản lực chỉ cần bằng 1/20 đối trọng dự kiến trong thử tĩnh đã tạo nên được một lực lớn gấp 20 lần lực truyền lên đầu cọc. Nhờ đó việc thử tải bằng STATNAMIC sẽ giảm rất nhiều về quy mô và chi phí so với thử tĩnh nhưng kết quả đạt được rất gần với phương pháp tĩnh.

    STATNAMIC được phát triển từ năm 1988 với tải trọng đạt đến 0,1MN. Đến 1994 đã có thiết bị thí nghiệm đến 30MN. Các nước Mỹ, Canada, Hà Lan, Nhật Bản, Đức, Israel và Hàn Quốc đã dùng phương pháp này. Năm1995 tư vấn Anh ACER đã đề nghị dùng phương pháp này để thử cọc ống thép tại cảng côngtenơ Tân Thuận (thành phố Hồ Chí Minh) với tải trọng 3MN nhưng chưa được phía Việt Nam chấp thuận.

    Tóm lại những kiểm tra chính của cọc có thể tham khảo ở bảng 7.41.

    Bảng 7.41. Những hạng mục kiểm tra chất lượng chính của cọc

    ( cọc chế tạo sẵn và cọc nhồi ) ( theo [1])

    STT

    Các thông số kiểm tra và yêu cầu của tiêu chuẩn

    Sai lệch giới hạn so với thông số và yêu cầu

    1

    2

    3

    1

    Đóng cọc thử theo số lượng và vị trí do thiết kế xem xét để chính xác hoá sức chịu tải

    Không ít hơn qui định của tiêu chuẩn TCXD 205 : 1998 và thử theo tiêu chuẩn thử tĩnh

    2

    Sai lệch về chiều sâu hạ cọc:

     
     

    - Đối với cọc dài đến 10 m

    Không hạ được phải nhỏ hơn 15% chiều dài

     

    - Đối với cọc dài hơn 10 m

    Nếu không hạ được vượt quá 10% chiều dài thì phải tìm nguyên nhân và có kết luận của cơ quan thiết kế về khả năng sử dụng cọc này mà không cần đóng cọc bổ sung

    3

    Trị số chối của cọc và sự chính xác của nó khi :

    Đo độ chối với độ chính xác không ít hơn 0,1 cm bằng phương pháp đảm bảo sự chính xác ấy

     

    - Khi đóng bằng búa hơi đơn động hoặc búa điezen

    Trị trung bình của 10 nhát búa cuối cùng lấy trong 3 lần đóng ( tổng cộng 30 nhát )

     

    - Khi đóng cọc bằng búa song động

    Đo theo nhát đập cuối cùng khi kéo dài trong thời gian không ít hơn 3 phút và xác định bằng trị trung bình về độ sâu hạ cọc từ một nhát đập trong phút cuối cùng

       

    Độ chối không thể lớn hơn độ chối tính toán xác định theo tiêu chuẩn thử cọc.

    4

    Đóng cọc BTCT phải dùng mũ cọc và đệm đầu cọc

    Không cho phép phá hoại đầu cọc

    5

    Đóng cọc phải tiến hành theo cốt đáy hố móng và không được cao trồi quá đáy hố

    Khi không có qui định cốt đáy và bị trồi cao thì bắt buộc phải điều chỉnh độ sâu hạ cọc

     

     

    1

    2

    3

    6

    Khẳng định được mũi cọc đã vào trong lớp đất chặc theo độ sâu thiết kế

    Kết luận chắc chắn bằng thử nghiệm rằng mũi cọc đã vào lớp đất chặt như thiết kế qui định

    7

    Không cho phép sai lệch đầu cọc trên mặt bằng so với vị trí thiết kế lớn hơn các trị số sau :

    Cọc có đường kính hoặc cạnh của tiết diện đến 0,5m

     

    - Khi cọc bố trí 1 hàng

    Theo chiều ngang của hàng - 0,2D

    Theo chiều dọc của hàng - 0,3D

     

    - Khi cọc bố trí thành nhóm và trong móng băng có 2 - 3 hàng

    ngoài cùng theo chiều ngang - 0,2D

    vị trí còn lại và dọc hàng - 0,3D

     

    - Khi cọc bố trí thành " trường cọc " dưới toàn bộ nhà và công trình

    Cọc ngoài cùng - 0,2D

    Cọc ở giữa - 0,4 D

     

    - Khi cọc đơn và cọc cột ( chỉ có 1 cọc )

    Lần lượt là 5 và 3 cm. " D " đường kính cọc tròn hoặc cạnh bé của cọc tiết diện chữ nhật.

     

    - Cọc đóng, cọc khoan nhồi và cọc nhồi

    Cọc có " D " lớn hơn 0,5m

    Theo chiều ngang - 10 cm

    Theo chiều dọc - 15 cm

    Cọc đơn - 8 cm

    8

    Sai lệch về độ cao đầu cọc:

     
     

    - Trong đài đổ bê tông toàn khối

    Không lớn hơn 3 cm

     

    - Trong đài lắp ghép

    Không lớn hơn 1 cm

     

    - Trong móng không đài có mũ cọc lắp ghép

    Không lớn hơn 5 cm

     

    - Trong cọc cột

    Không lớn hơn 3 cm

    9

    Độ nghiêng của cọc so với trục thẳng đứng ( không kể cọc cột )

    Không vượt quá 1%

    10

    Độ nghiêng của lỗ khoan ( khi làm cọc khoan nhồi )

    Không được quá 1%

    11

    Sai lệch đối với cọc khoan nhồi có mở rộng đáy:

     
     

    - Cốt sâu của phần mở và đáy cọc

    Không được quá 10cm

     

    - Đường kính lỗ khoan

    Không được quá 5 cm

     

    - Đưòng kính chỗ mở rộng

    Không được quá 10 cm

    12

    Độ sai lệch lỗ khoan cọc nhồi trên mặt bằng

    Theo điểm 7

    1

    2

    3

    13

    Sai lệch so với vị trí thiết kế đài cọc đúc sẵn của móng nhà ở và nhà công cộng:

     
     

    - Đối với các trục định vị

    Không được quá 10 mm

     

    - Đối với độ cao mặt đài

    Không được quá 5mm

    14

    Sai lệch so với vị trí thiết kế của đài cọc đúc sẵn cho móng nhà sản xuất:

     
     

    - Đối với trục định vị

    Không được quá 20 mm

     

    - Đối với độ cao mặt đài

    Không được quá 10 mm

    15

    Sai lệch trục mũ cọc so với trục cọc

    Không được quá 10mm

    16

    Bề dày lớp vữa đệm giữa đài và mũ cọc

    Không được quá 30mm

    17

    Bề dày lớp vữa đệm trong móng cọc không đài:

     
     

    - Giữa bản và mũ cọc

    Không lớn hơn 30mm

     

    - Giữa tấm tường và mũ cọc

    Không lớn hơn 20mm

    18

    Cắt đầu cọc sau khi đóng

    chỗ đảm bảo được sự ngàm cốt thép của cọc và thân cọc vào đài theo qui định của thiết kế

    19

    Ngàm cọc BTCT ứng suất trước ( thanh hoặc sợi ) vào đài cọc

    Không được cắt đầu cọc hoặc theo qui định của thiết kế

    20

    Làm khe theo chu vi cọc bằng cách nhồi vật liệu đàn hồi trong móng cọc đài cao

    Không bé hơn 8 cm

    21

    Sự ngừng giữa khi kết thúc khoan và đổ bê tông trong cọc khoan nhồi

     
     

    - Trong đất thông thường

    Không được quá 24 giờ

     

    - Trong đất lún sụt

    Không được quá 8 giờ

    (Cần theo thí nghiệm lúc khoan thử)

    22

    Làm sạch đáy lỗ khoan và sự ngừng tới lúc chờ đổ bê tông

    Không quá 15cm mùn khoan và không quá 4 giờ ( do thiết kế qui định )

    23

    Gia cường cọc BTCT khi có vết nứt ngang và nghiêng với bề rộng hơn 0,3mm

    Dùng tấm ốp BTCT có bề dày không bé hơn 10mm

    24

    Hồ sơ nghiệm thu của nhà thầu phải đầy đủ với các thông tin tin cậy

    Nhật ký đóng cọc, biên bản đóng thử, thử cọc, biên bản đào đất, lý lịch cọc.

     

    Chú thích :

    1) Kiểm tra và nghiệm thu công tác cọc cần theo qui định của thiết kế và có thể dựa vào các tiêu chuẩn Việt Nam như :

      • TCXD 205 : 1998 - Móng cọc . Tiêu chuẩn thiết kế
      • TCXD 206 : 1998 - Cọc khoan nhồi. Yêu cầu về chất lượng thi công
      • 22 TCN - 257 : Cọc khoan nhồi . Quy phạm thi công và nghiệm thu

    2) Chi tiết hơn có thể tham khảo tài liệu số [9, 10].

    3.8. Một số hư hỏng thường gặp trong thi công cọc khoan nhồi

    Các hư hỏng thường gặp trong thi công cọc khoan nhồi rất đa dạng do nhiều nguyên nhân khác nhau. Trong bảng 7.42 trình bày những dạng hư hỏng chính.

    đây cần lưu ý đến một số nguyên nhân chung gây ra cọc kém chất lượng thường xẩy ra ở khâu khoan rồi dọn lỗ và khâu đổ bê tông.

    Các nguyên nhân bao quát thường là:

    - Do kém am hiểu một phần hay toàn bộ bản chất của đất nền và điều kiện địa chất thuỷ văn của địa điểm xây dựng;

    - Do kiểm tra không đầy đủ trên công trường của chủ đầu tư hay nhà thầu vì không có hoặc thiếu tư vấn giám sát có trình độ chuyên môn, kinh nghiệm và tư chất cần thiết;

    - Do hợp đồng quy định quá eo hẹp hoặc kế hoạch thi công với tiến độ không thích hợp cho những công việc cần phải cẩn thận;

    - Do thiếu khả năng hoặc tính cẩu thả của nhà thầu khi thi công những công việc quá phức tạp;

    - Sau cùng là do việc hoàn thành một cọc bao gồm một số thao tác đơn giản hợp thành nhưng những ngưòi thực hiện thiếu tinh tế và không có những kỹ xảo cần thiết (vì ít kinh nghiệm) mặc dù họ đã được lựa chọn khá kỹ nhưng vẫn không làm chủ tốt.

    Bảng 7.42. Các hư hỏng có thể gặp ở cọc khoan nhồi. Phương pháp xác định

    Mục

    Loại hư hỏng

    Nguyên nhân có thể

    Hư hỏng một chỗ

    Hư hỏng nhiều chỗ

    1

    Sai vị trí lệch tâm

    Định vị sai và thân cọc không thẳng

    Quan sát và đo đạc

    Quan sát và đo đạc

    2

    Đứt gẫy ở chân

    Thiết bị thi công va phải đỉnh cọc

    Thử bằng siêu âm hoặc gõ bằng phương pháp PIT...

    Kiểm tra bằng siêu âm hoặc gamma trong các ống chôn sẵn hoặc các lỗ khoan nằm ngoài lồng thép

    3

    Thân phình ra hoặc thắt lại

    Đi qua vùng đất xốp

    Phối hợp kiểm tra chất lượng bằng quan sát với một hoặc tổ hợp các phương pháp NDT thường dùng

    Như mục 2

     

    4

     

    Có hang hốc

    Do khoan qua cát trong nước không có ống vách hoặc dùng dung dịch

     

    Như mục 3

     

    Như mục 2

     

     

    5

     

     

    Mũi cọc xốp

     

    Do vách lở hoặc không làm sạch hoàn toàn đáy

    Phối hợp kiểm tra chất lượng bằng quan sát với kiểm tra siêu âm hoặc gamma trong các ống qua đáy cọc

     

    6

    Thấu kính cát nằm ngang

    Do ống bê tông bị rời khỏi bê tông

    Như mục 3

    Như mục 2

     

     

     

    7

     

     

    Hư hỏng ngoài lồng thép

     

     

    Do độ sụt của bê tông thấp hoặc cốt thép quá dày

     

     

     

    Như mục 3

    Kiểm tra chất lượng bằng quan sát kết hợp bằng siêu âm hoặc gamma trong các ống hoặc các lỗ khoan nằm ngoài lồng thép

     

     

    8

    Rỗ tổ ong hoặc mất vữa hoặc tạo thành hang trong bê tông

    Do lượng nước không cân bằng hoặc đổ bê tông trực tiếp vào nước

     

    Như mục 3

     

    Như mục 2

     

    9

     

    Lẫn các mảnh vụn

     

    Do không làm sạch mùn khoan

    Đo cẩn thận khối lượng bê tông cộng với như mục 3

    Đo cẩn thận khối lượng bê tông cộng với như mục 2

    công đoạn tạo lỗ, những hư hỏng có thể là do hậu quả của:

    - Kỹ thuật thiết bị khoan hoặc loại cọc đã lựa chọn không thích hợp với đất nền;

    - Mất dung dịch khoan đột ngột (khi gặp hang các-tơ hoặc thạch cao) hoặc sự trồi lên nhanh chóng của đất bị sụt lở vào thành lỗ khoan, 2 sự cố này dễ tạo thành “ngoài dự kiến thiết kế”;

    - Sự quản lý kém khi khoan tạo lỗ do sử dụng loại dung dịch có thành phần không tương ứng với điều kiện đất nền và công nghệ khoan hoặc kiểm tra không tốt sự biến đổi thành phần dung dịch (nhất là mật độ và độ nhớt);

    - Sự nghiêng lệch, bấp bênh của hệ thống máy khoan lỗ khi gặp đá mồ côi hoặc lớp đá nghiêng. Những sai lệch vị trí kiểu này phụ thuộc vào hiệu quả và vào sự kiểm soát của thiết bị dẫn hướng, điều đó ắt dẫn đến tình trạng không tôn trọng độ thẳng đứng của cọc và vượt quá độ nghiêng dự kiến (cho phép) của thiết kế;

    - Làm sạch mùn khoan trong lỗ cọc không tốt, đáy lỗ khoan có lớp cặn dày, sinh ra sự tiếp xúc xấu với lớp đất chịu lực tại mũi cọc, làm nhiễm bẩn và giảm chất lượng bê tông;

    công đoạn đổ bê tông vào cọc thường gặp những sai sót do một số nguyên nhân sau:

    - Thiết bị đổ bê tông không thích hợp hoặc tình trạng làm việc xấu;

    - Chỉ đạo công nghệ đổ bê tông kém: sai sót trong việc cung cấp bê tông không liên tục, gián đoạn trong khi đổ, rút ống đổ quá nhanh;

    - Cấp liệu không đều sẽ dẫn đến lượng bê tông chiếm chỗ ban đầu không đủ do đổ quá nhanh;

    - Sử dụng bê tông có thành phần không thích hợp, độ sụt hoặc tính dẻo không đủ và dễ bị phân tầng.

    Một số nguyên nhân khác làm hỏng cọc hoặc làm giảm sức chịu tải của cọc có thể là:

    - Sự lưu thông mạch nước ngầm làm trôi cục bộ bê tông tươi;

    - Sự sắp xếp lại đất nền do chấn động sẽ dẫn đến sự suy giảm ma sát của mặt bên hoặc sức chống ở mũi cọc;

    - Thời gian dãn cách kéo dài quá quy định giữa khâu khoan tạo lỗ và đổ bê tông vào cọc gây ra sự sụt lở ở vách lỗ khoan và lắng đọng cặn quá dày ở đáy;

    - Sử dụng khoan địa chất đối với cọc có đường kính quá bé, lúc đó bê tông không có đủ thời gian để chiếm chỗ trong lỗ cọc sẽ gây ra cho cọc bị gián đoạn ở thân hoặc xốp ở mũi.

    Như vậy, 3 nhóm nguyên nhân nói trên (quản lý và trình độ, trong lúc tạo lỗ và giai đoạn đổ bê tông) thường chiếm tỷ trọng đáng kể gây ra sự cố chất lượng cho cọc khoan nhồi. Thường người thi công đã dự kiến trước các tình huống, chuẩn bị sẵn biện pháp xử lý hoặc khắc phục, nhưng điều đó không phải lúc nào cũng tiên liệu hết, nên kinh nghiệm trong và ngoài nước đều chỉ ra rằng phải lấy việc giám sát chặt chẽ và ghi chép đầy đủ là cách bảo đảm chất lượng cọc tin cậy nhất.

    3.9. Nghiệm thu cọc khoan nhồi và đài

    Theo TCXD 206: 1998 trong đó cần chú ý các nội dung chính sau đây:

    Phần tạo lỗ:

    - Mực nước ngầm hoặc mực nước sông biển;

    - Tốc độ và quá trình thi công tạo lỗ;

    - Kích thước và vị trí thực của lỗ cọc (mức lệch tâm và độ thẳng đứng);

    - Đường kính và độ sâu làm lỗ, đường kính và độ dài của ống chống hoặc ống định vị ở tầng mặt; độ dài thực tế của cọc, độ thẳng đứng của cọc;

    - Biên bản kiểm tra chất lượng, sự cố và cách xử lý (nếu có).

    Phần giữ thành và cố thép:

    - Loại dung dịch giữ thành và biện pháp quản lý dung dịch;

    - Thời gian thi công cho mỗi công đoạn;

    - Bố trí cốt thép, phương pháp nối đầu và độ cao đoạn đầu phần đổ bê tông;

    - Biên bản kiểm tra chất lượng cọc;

    - Những trục trặc và sự cố (nếu có) và cách xử lý;

    - Loại thợ và số người tham gia thi công.

    Phần kiểm tra chất lượng cọc:

    - Báo cáo kiểm tra chất lượng cọc và sức chịu tải của cọc đơn;

    - Bản vẽ hoàn công móng cọc khi đào hố móng đến cốt thiết kế và bản vẽ cốt cao đầu cọc;

    Nghiệm thu đài cọc gồm các tài liệu sau đây:

    - Biên bản thi công và kiểm tra cốt thép bê tông đài cọc;

    - Biên bản về cốt neo giữa đầu cọc với đài cọc, cự ly mép biên của cọc ở mép đài, lớp bảo vệ cốt thép đài cọc;

    - Bản ghi về độ dày, bề dài và bề rộng của đài cọc và tình hình ngoại quan của đài cọc.

     

    3.10 . Kiểm tra chất lượng các loại cọc bằng phương pháp “ Biến dạng lớn” còn được gọi là PDA ( Pile dynamic analyze)

     

CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG THẠCH BÀN

Thiết kế & Phát triển bởi ICT Group