Luận văn Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục

lý tưởng. Từ các kết qủa của lý thuyết phương trình truyền sóng ta có thể xác định được sức kháng tổng cộng của đất khi đóng cọc như sau : Trong đó : R - sức kháng tổng cộng của đất; F - lực đo được tại đầu cọc; v - vận tốc đo được tại đầu cọc; M - trọng lượng cọc; L - chiều dài cọc; C -tốc độ truyền sóng ứng suất trong cọc; t1 - thời điểm va chạm toàn phần (lực va chạm cực đại); t1 - thời điểm sóng ứng suất đi hết 1 chu kỳ từ đầu cọc đến mũi cọc và phản xạ trở lại. Phương pháp Case : Xét theo bản chất vật lý ta có : R = Rs + Rd Trong đó : R - sức kháng tổng cộng của đất; Rs- sức chịu tải tĩnh, là giá trị người thiết kế quan tâm và thu được khi thử tải tĩnh, phụ thuộc vào chuyển vị; Rd - sức chịu tải động, do việc đóng cọc, sức cản động phụ thuộc vào tốc độ; Quy trình thí nghiệm : Phương pháp thử động biến dạng lớn được thực hiện theo quy trình ASTM D4945-00 [12] hoặc theo các Tiêu chuẩn riêng do Tư vấn thiết kế quy định. Thực hiện thử tải và phân tích kết quả : Các thiết bị : Thiết bị tạo lực va chạm (búa nặng gây được dịch chuyển cọc); Thiết bị đo (lực, gia tốc, chuyển vị); Thiết bị ghi, biến đổi và trình diễn số liệu. Sơ đồ nguyên lý thử tải theo phương pháp PDA được thể hiện trên hình. Sơ đồ nguyên lý thử động PDA 1. Búa; 2. Cọc; 3. Đầu đo gia tốc; 3A. Máy đo gia tốc; 4. Đầu đo ứng suất; 4A. Máy đo ứng suất; 5. Thiết bị phân tích (máy tính+phần mềm); 6. Máy in kết quả. Các bước tiến hành thí nghiệm : Bắt chặt 2 cặp đầu đo gia tốc và biến dạng vào thân cọc đối xứng qua tim cọc, cách đỉnh cọc tối thiểu 2 lần đường kính cọc. Vào máy các thông số, kiểm tra tín hiệu các đầu đo. Bắt lại đầu đo nếu cần thiết. Dùng búa đóng cọc đóng lên đầu cọc 5 nhát. Kiểm tra chất lượng tín hiệu ghi được của từng nhát búa, nếu tín hiệu không được tốt cho đóng lại. Tắt máy chuyển sang cọc khác. 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 lớn nhất của cọc, sức chịu tải Case-Goble, hệ số độ nguyên vẹn... được quan sát trong quá trình thí nghiệm trên máy tính 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 phân tích bằng phần mềm CAPWAP Nhờ phần mềm CAPWAP có thể in hoặc biểu thị ra được các kết quả dưới đây : Sức chịu tải của cọc đơn : Sức chịu tải của cọc tại từng nhát búa, từng cao độ ngập đất của cọc; Ma sát thành bên; sức kháng của mũi cọc; ứng suất trong cọc : ứng suất nén lớn nhất, ứng suất kéo lớn nhất; ứng suất nén tại mũi cọc; Sự hoạt động của búa : Năng lượng truyền lớn nhất của búa lên đầu cọc (hiệu quả đóng cọc); Lực tác dụng lớn nhất lên đầu cọc; độ lệch giữa búa và cọc; Tổng số nhát búa; số nhát búa trong một phút; Chiều cao rơi búa hoặc độ nảy của phần va đập; Hệ số hoàn chỉnh b của mặt cắt thân cọc. Như vậy, phương pháp này ngoài việc xác định được sức chịu tải của cọc còn có thể phán đoán mức độ khuyết tật (có tính định tính) của cọc theo hệ số hoàn chỉnh b Bảng : 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 Tốn thất ít Phá hỏng Nứt gãy Báo cáo kết quả : Báo cáo kết quả thí nghiệm thử động PDA gồm có các nội dung sau : Tên, vị trí công trình. Chủ đầu tư, tư vấn thiết kế/giám sát, nhà thầu thi công cọc, đơn vị thí nghiệm. Số liệu về cọc thí nghiệm như kích thước cọc, ngày đổ bê tông, ngày thí nghiệm. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm. Các biểu đồ quan hệ lực, vận tốc, sức chịu tải, năng lượng... theo thời gian. Biểu đồ quan hệ tải trọng-biến dạng và các bản tính. Kết luận và kiến nghị. Phương pháp thử tải trọng tĩnh bằng hộp tải trọng Osterberg : Để thay thế cho việc sử dụng các kích truyền thống, dầm neo và hệ thống neo người ta đã sử dụng kích và hộp tải trọng đặt sẵn trong cọc trước khi thi công để thực hiện thử tải thẳng đứng cọc. Kích và hộp tải trọng này được gọi là hộp tải trọng Osterberg. Nguyên lý của phương pháp : Về nguyên lý phương pháp này khá đơn giản. Dùng một hay nhiều hộp tải trọng Osterberg (hộp thuỷ lực làmn việc như một kích thuỷ lực) đặt ở mũi cọc hay hay ở hai vị trí mũi và thân cọc trước khi đổ bê tông cọc khoan nhồi. Sau khi bê tông dủ cường độ tiến hành thử tải bằng cách bơm dầu thuỷ lực để tạo áp lực trong hộp kích. Đối trọng chính là trọng lượng cọc và sức chống ma sát hông. Theo nguyên lý phản lực, lực truyền xuống đất mũi cọc bằng lực truyền lên thân cọc. Việc thử tải sẽ đạt tới phá hoại khi một trong hai phá hoại xẩy ra ở mũi cọc và quanh thân cọc. Dựa theo các thiết bị đo chuyển vị và lực gắn trong hộp tải trọng Osterberg sẽ vẽ ra được các biểu đồ quan hệ giữa lực tác dụng và chuyển vị mũi cọc và thân cọc. Từ các biểu đồ này tiến hành phân tích để xác định được sức chịu tải của cọc. Bố trí hộp tải trọng ở đáy lỗ khoan Thiết bị kiểm tra : Hộp tải trọng : Hộp tải trọng Osterberg là thiết bị quan trọng nhất trong phương pháp này. Một hộp tải trọng Osterberg gồm hai pít tông, giữa chúng có một khoang có thể chứa chất lỏng (thường là dầu). Hai pit tông của hộp tải trọng được hàn vào các tấm thép dày đến 50 mm và có đường kính xấp xỉ đường kính cọc kiểm tra. Hộp tải trọng sẽ được tăng áp lực bằng việc bơm dầu thuỷ lực bằng một bơm ở trên mặt đất. Vì diện tích mặt cắt ngang của hộp bé hơn rất nhiều so với tấm thép nên sẽ tạo ra được một áp lực rất lớn lên cọc kiểm tra. Hình ảnh hộp tải trọng Osterberg Bảng: Các thông số kỹ thuật của hộp tải trọng Osterberg Khả năng chịu tải (T) Đường kính (inch) Chiều cao (inch) Hành trình (inch) Tự trọng (kg) 40 75 200 400 1000 3000 4 5-1/4 9 13 21-1/4 34-1/4 5-3/16 5-3/16 10-3/4 11-5/8 11-5/8 12-1/8 3 3 6 6 6 6 9 14,5 86 135 360 495 Hiện nay, công ty LOADTEST đang giữ độc quyền về công nghệ này. Dưới đây giới thiệu một số thông số kỹ thuật chính của hộp tải trọng Osterberg do công ty này sản xuất. Bơm áp lực và thiết bị đo lực : áp lực thử được truyền xuống hộp tải trọng nhờ bơm thuỷ lực đặt trên mặt đất. Tải trọng này được điều chỉnh bằng việc đo áp suất chất lỏng trong bơm. Do đó hộp tải trọng Osterberg cần phải được kiểm định bằng một máy thí nghiệm trước khi lắp đặt để tìm được mối liên hệ giữa áp suất đo được và tải trọng cung cấp bởi hộp tải trọng. Thông thường thì việc kiểm định được thực hiện bởi nhà cung cấp. Chú ý rằng khi thực hiện thí nghiệm thì áp lực dầu được đo trên mặt đất, còn hộp tải trọng thì được đặt dưới sâu. Do đó áp lực thực tế ở hộp tải trọng là áp lực đo được cộng với áp lực cột chất lỏng từ thiết bị đo xuống đến tâm hộp tải trọng. Việc hiệu chỉnh này cần phải được thực hiện trước khi vẽ đồ thị quan hệ tải trọng-chuyển vị. Thiết bị đo chuyển vị : Chuyển vị có thể được đo tại đỉnh hộp qua các đồng hồ đo được điều khiển bởi các cảm biến chuyển vị được treo trên các thanh dầm ổn định trên mặt đất. Tương tự như vậy, chuyển vị cũng có thể được đo ở đầu cọc thí nghiệm bằng các cảm biến chuyển vị được treo ở các dầm chuẩn, và chuyển vị của đáy tấm bản có thể được đo bằng việc đo chuyển vị của đầu hộp tải trọng Osterberg và đo chuyển vị tương đối giữa hai mặt của hộp bằng các cảm biến chuyển vị bằng điện gắn giữa đỉnh và đáy của tấm. Các thiết bị khác : Hệ thống ống dẫn phục vụ cho hộp tải trọng; Máy bơm vữa áp lực cao và hệ thống ống dẫn vữa, các ống có măng sét để chôn sẵn trong cọc; Thiết bị ghi nhận và xử lý tại chỗ; Máy tính với phần mềm xử lý kết quả; Trình tự tiến hành : Bước 1 : Lắp sẵn các hộp Osterberg, các đường dẫn áp lực và các thiết bị khác được gắn vào các khung thép của cọc khoan nhồi. Bản gia cường của hộp tải trọng được hàn chặt vào khung cốt thép đảm bảo trùng với truục của khung trước khi hạ cốt thép vào trong hố cọc. Trong trường hợp có tầng hộp đặt ở giữa khung thì phải tiến hành cắt hết các cốt thép chủ tại cao trình đặt hộp sao cho hai đoạn cọc cho thể dịch chuyển ngược chiều nhau. Bước 2 : Khi thi công xong hố cọc, tiến hành đổ một lớp bê tông hay vữa thích hợp xuống đáy hố. Khi bê tông hay vữa còn tươi tiến hành đặt khung cốt thép đã gắn đầy đủ thiết bị xuống. Bước 3 : Đổ bê tông thân cọc. Bước 4 : Tiến hành bơm áp lực thử tải. Bước 5 : Sau khi thử tải xong cần thu dọn ngay các thiết bị, vật tư... để không ảnh hưởng đến các bước thi công sau. Nếu cọc thử sẽ được dùng lại trong công trình thì cần phải tiến hành bơm vữa vào trong hộp và xung quanh hộp theo một công nghệ bơm đã được chuẩn bị trước. Phân tích, xử lý số liệu : Trên hình, hộp tải trọng được đặt ở đáy lỗ khoan để khi nó hoạt động sẽ truyền lực đều lên cọc ở phía trên hộp (theo hướng từ dưới lên) và địa tầng đáy cọc (theo hướng từ trên xuống). Do đó sức kháng thành bên và sức kháng đáy cọc là tương đương. Với việc bố trí như vậy sẽ xác định được quan hệ giữa sức kháng thành bên với chuyển vị thành bên và giữa sức kháng đầu cọc và chuyển vị đầu cọc cho đến khi thành bên hoặc đáy cọc bị phá vỡ như trên hình dưới đây. Theo sơ đồ chất tải này thì nếu gọi tổng các lực ma sát thành bên trên toàn bộ chiều dài cọc là Pms và lực chống ở đầu cọc là Pd, lực do hộp tải trọng Osterberg gây ra là P0 ta có nhận xét như sau : Khi tạo lực P0 trong hộp tải trọng Osterberg, theo nguyên lý cân bằng phản lực một lực P0 truyền lên thân cọc và hướng lên trên sẽ được cân bằng bởi lực ma sát thành bên và tải trọng bản thân cọc G. Phần phản lực P0 hướng xuống phía dưới và được cân bằng với sức chống của đất nền dưới đầu cọc. Như vậy trong quá trình chất tải (tăng dần P0) ta luôn có : P0 = (G + Pms) < G + Pmsgh hoặc : P0 = Pd < Pdgh Cọc thí nghiệm sẽ đạt đến phá hoại khi đạt đến cân bằng của một trong hai biểu thức nêu trên, tức là khi bị phá hoại đầu cọc trước (đất dưới đầu cọc đạt đến trạng thái phá hoại) hoặc bị phá hoại ở thành bên trước (cọc và đất bao quanh có chuyển dịch dẻo). Đường cong tải trọng - chuyển vị khi tải trọng giới hạn xuất hiện ở mũi cọc Cách xác định tải trọng giới hạn của cọc : Do kết quả thu được là hai biểu đồ tải trọng-chuyển vị mũi cọc và đầu cọc độc lập nhau nên để sử dụng và so sánh với với thử tải truyền thống phải dựng được biểu đồ tải trọng chuyển vị tương đương như trong thử tải tĩnh truyền thống. Để thực hiện được điều đó phải dựa vào các giả thiết cơ bản sau đây: Đường cong tải trọng-chuyển vị mũi trong cọc được chất tải tĩnh truyền thống giống như đường cong tải trọng chuyển vị được xây dựng với dịch chuyển đi xuống của hộp tải trọng. Đường cong tải trọng-chuyển vị ma sát bên của dịch chuyển đi lên trong this nghiệm hộp tải trọng được giống như dịch chuyển đi xuống trong thí nghiệm truyền thống. Bỏ qua độ nén trong thân cọc khi coi nó là vật rắn. Sau khi lập được biểu đồ tải trọng-chuyển vị đầu cọc tương đương, do chỉ xác định được một tải trọng giới hạn nên phải ngoại suy tìm giá trị tải trọng giới hạn thứ hai. Khi đó tải trọng giới hạn của cọc sẽ là : Pcọcgh = Pmũigh + Pthângh Nếu không tin tưởng ở giá trị ngoại suy và thiên về an toàn (lấy trị số bé) thì ta có thể lấy: Pcọcgh = 2.Pthuđượcgh Bố trí hộp tải trọng để chỉ xác định sức chịu tải thành bên Điều đặc biệt là cả sức kháng tới hạn của thành bên và đáy cọc đều có thể xác định được theo cách bố trí này. Nếu chỉ cần xác định sức kháng thành bên thì có thể bố trí hộp tải trọng như hình trên. Theo cách bố trí này thì hộp tải trọng không bố trí ở đáy cọc mà được đặt trên đỉnh của một đoạn đầu cọc. Đoạn cọc ở phía dưới hộp tải trọng để tăng phản lực ở dưới hộp và để chắc chắn nếu thiết kế hợp lý thì sự phá hoại sẽ xuất hiện ở phần cọc thí nghiệm phía trên hộp chứ không phải là phá hoại trong tổ hợp giữa sức kháng đầu cọc và thành bên ở đoạn cọc phản lực ở dưới hộp. Đóng Hoạt động Đóng Hoạt động Phá hoại Thành bên Phá hoại mũi cọc Mở Hoạt động Mở Hoạt động Phá hoại thành bên (chiều ngược lại) Phá hoại thành bên A B A B A A B B Bước 1 Bước 2 Bước 3 Bước 4 Trình tự chất tải khi sử dụng hai hộp tải trọng Cũng có thể có nhiều cách bố trí khác nhau để thực hiện thí nghiệm hộp tải trọng Osterberg. Trên hình trên cho phép đo được đầy đủ sức kháng thành cọc và sức kháng đáy cọc. Phải có hai hộp tải trọng được đặt ở hai độ sâu khác nhau. Với việc bố trí như thế thì có thể tạo được tải trọng thí nghiệm rất lớn. Cao trình đặt ở tầng thân phải đảm bảo điều kiện Pmũigh ³ PA-Bgh. Tuy nhiên trình tự trong trường hợp này sẽ phức tạp hơn. ở cầu Mỹ Thuận người ta đã tiến hành thử tải trọng cọc khoan nhồi theo phương pháp này. Một điều quan trọng cần lưu ý khi sử dụng kết quả của tải trọng thử bằng phương pháp Osterberg là lực thử tác dụng lên cọc là lực nén nhờ việc đẩy cọc hướng lên phía trên (trừ đoạn cọc nằm dưới hộp tải trọng). Đây là loại tải trọng khác so với tải trọng trong giai đoạn sử dụng và do đó một số hiệu ứng vật lý nhất là hệ số Possion của đất đá xung quanh sẽ rất khác so với giai đoạn sử dụng. Do đó cũng cần phải nghiên cứu sâu hơn nữa về vấn đề này khi áp dụng phương pháp hộp tải trọng Osterberg xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi. Ưu nhược điểm của phương pháp : Phương pháp thử tải trọng tĩnh bằng hộp tải trọng Osterberg cho đến nay đã được áp dụng rộng rãi và được đưa vào quy trình của nhiều nước nhờ các ưu điểm chính sau đây : Chi phí thấp hơn nhiều so với thử tải tĩnh truyền thống; Tiết kiệm được thời gian; Không chiếm dụng mặt bằng trên đầu cọc, có thể thực hiện được đối với các cọc trên sông nước; Có thể thử tải đối với cả cọc xiên; Có khả năng tạo được tải trọng thử lớn; Xác định được một cách riêng rẽ thành phần kháng lực thành bên và sức kháng mũi cọc. Bên cạnh các ưu điểm nổi bật trên, phương pháp thử tải trọng Osterberg cũng có những nhược điểm cần lưu ý sau : Cách xây dựng các chuẩn phá hoại của hai thành phần sức kháng thành bên và sức kháng mũi cọc khá khó khăn. Khi cọc bị kéo lên, một vài hiệu ứng vật lý có thể khác so với tải trọng tác dụng thực tế của cọc. Phương pháp thử tải tĩnh động Statnamic : Phương pháp được tiến hành lần đầu tiên vào năm 1988 ở Canada với tải trọng thử là 10 T. Đến năm 1989 thì phương pháp này đã được áp dụng trên thực tế ở một số nước như Canada, Hà Lan, Mỹ, Nhật Bản,...Từ đó đến nay đã có các kết quả nghiên cứu ứng dụng phương pháp Statnamic (STN) trong nhiều loại hình cọc ở các nước trên thế giới. Phương pháp STN được thực hiện không cần đến các thiết bị chất tải tốn kém. Ưu điểm của phương pháp STN so với phương pháp hộp tải trọng Osterberg là không cần thiết bị tải trọng đặt sẵn trong cọc. Có nghĩa là phương pháp thử tải tĩnh động STN có thể thực hiện đối với các cọc không có kế hoạch thử tải trước khi thi công. Nguyên lý của phương pháp : Phương pháp này được trình bày trên hình. Cũng giống như phương pháp Osterberg, phương pháp này khá đơn giản. Tải trọng tĩnh được đặt lên trên đầu cọc. Dưới tĩnh tải đặt một khối nhiên liệu rắn và một hộp tải trọng. Khối nhiên liệu này được đốt cháy tạo ra một lực lớn đẩy khối tính tải phía trên. Khi đó đầu cọc sẽ nhận một phản lực bằng trọng lượng tĩnh tải nhân với gia tốc ban đầu gây ra bởi nhiên liệu bị đốt cháy. Lực này tăng dần trong thời gian từ 1 đến 120 mili giây, làm cho cọc lún xuống. Khi nhiên liệu được đốt hết, phản lực giảm một cách nhanh chóng và cọc sẽ phục hồi vị trí. Độ lún của đầu cọc sẽ được đo bằng tia laze nhờ một gương đặt trên đầu cọc. Có thể vẽ được đồ thị quan hệ giữa tải trọng và thời gian cũng như độ lún ngay lập tức. Với gia tốc ban đầu gây ra là 20g (g là gia tốc trọng trường) thì một khối tĩnh tải 30 T sẽ tạo ra được một áp lực lên cọc thử là 600T. Có nghĩa là để tạo ra dược một tải trọng thử tương đương thì khối tĩnh tải theo phương pháp STN chỉ bằng 1/20 của khối tĩnh tải theo thí nghiệm truyền thống. Tải trọng STN được tăng tuyến tính và việc dỡ tải từ từ được đảm bảo do khống chế áp suất tạo ra. Phương pháp thử tải tĩnh động STN Trình tự lắp đặt thiết bị thử tải STN Phương pháp STN có thể được giải thích bằng một trong 3 định luật chuyển động của Newton như sau : Định luật 1 Newton (Định luật quán tính) : Một vật sẽ giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động đều mãi mãi nếu trừ khi có ngoại lực tác động làm thay đổi trạng thái đó. SF = 0; Trong thí nghiệm, có hai ngoại lực tác động lên cọc: tải trọng thử gây cho cọc chuyển động và sức kháng của cọc cản trở chuyển động ấy. Sức kháng của cọc là một hàm của khối lượng cọc với độ cứng của cọc và đất đá xung quanh dọc theo suốt chiều dài cọc và tại chân cọc. Bằng việc đo chuyển vị của cọc trong quá trình thử tải có thể xác định được sức kháng của cọc và do đó sự làm việc giữa đất và cọc cũng được xác định. Định luật 2 Newton (Định luật về gia tốc) : Khi chịu một ngoại lực tác dụng, vật rắn sẽ được gia tốc theo phương của ngoại lực đó và tỷ lệ với độ lớn của lực đó: F = ma. Khối tĩnh tải phía sau và khối tải STN tương đương Định luật 3 Newton (Định luật tác động và phản lực) : Mỗi tác động sẽ có một phản lực cân bằng và ngược hướng : F1.2 = - F2.1 Trong thử tải STN, buồng ứng suất tạo ra một lực đẩy lên trên khối tĩnh tải đồng thời một phản lực tương đương và ngược hướng sẽ tác động lên đầu cọc. Hơn nữa, vì phương của lực là dọc theo trục xi lanh nên tải trọng thử tác dụng lên cọc là hoàn toàn đúng tâm. Thời lượng chất tải : Mỗi phương pháp thử tải có một thời lượng tải trọng khác nhau. Thời lượng chất tải có ảnh hưởng đến kết quả của thí nghiệm thử tải. Đối với tải trọng tĩnh thì do vận tốc và gia tốc gần như bằng không nên ảnh hưởng sức cản động và thế năng là không đáng kể. Tuy nhiên khi thời lượng tải trọng giảm đối với các thử tải tĩnh nhanh thì kết quả có thể khác so với thử tải tĩnh truyền thống do mức độ ứng suất phụ tuộc vào bản chất của đất. Thời lượng tải trọng trong thử tải STN là 120 mili giây. Đây là thời lượng khá dài so với thử tải động biến dạng lớn. Đối với thử tải động thì thời lượng tải trọng chỉ là 4 mili giây. Thời lượng tải trọng ngắn sẽ tạo ra sóng ứng suất trong cọc và do đó sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sự làm việc của cọc và đất. Sức cản động và thế năng sẽ có ảnh hưởng lớn đến kết quả thí nghiệm và rất khó xác định. Năm 1995, Middendorp đã đưa ra khái niệm về chỉ số sóng Nw được xác định như sau : ; Trong đó : T - thời lượng tải trọng, mili giây; L - chiều dài cọc, m; C - Vận tốc của xung trong bê tông, m/mili giây. Nếu: Nw < 6 thí nghiệm được coi là động Nw > 1000 thí nghiệm được coi là tĩnh Nw=(12 ¸ 15) thí nghiệm STN Nw=(6 ¸ 12) thí nghiệm được coi là giả STN vì tồn tại vấn đề sóng ứng suất. Để giải quyết vấn đề này phải dùng phương pháp dỡ tải và các công cụ và các công cụ phân tích truyền sóng ứng suất như trong phương pháp thử động biến dạng lớn. Vấn đề sóng ứng suất trong thử nghiệm STN : Trong thử nghiệm chất tải tĩnh truyền thống, cọc được nén trong suốt quá trình chất tải và có thể được nghiên cứu như một vật rắn. Khi thời lượng chất tải giảm sẽ xuất hiện sóng ứng suất trong cọc và ảnh hưởng đến sự làm việc giữa cọc và đất. Sóng ứng suất truyền dọc theo chiều dài cọc với tốc độ âm thanh trong vật liệu cọc. ; Trong đó : C - tốc độ sóng ứng suất, m/s; E - mô đun đàn hồi của hệ cọc/đất; r - tỷ trọng của hệ thống cọc đất. Đối với các cọc bê tông cốt thép thì C vào khoảng 3500 đến 4000 m/s. Đối với các cọc tương đối dài thì sóng ứng suất ban đầu ở đỉnh cọc sẽ truyền tới mũi cọc trong vòng 6 mili giây, tương ứng với chu kỳ tự nhiên của cọc. Thời lượng chất tải của phương pháp STN là 120 mili giây, dài hơn chu kỳ tự nhiên của ngay cả các cọc cứng nhất. Do đó ảnh hưởng của sóng ứng suất đã giảm nhiều và cọc được nghiên cứu như là như là một vật rắn và áp dụng các phân tích tĩnh truyền thống. Thu nhận và phân tích số liệu : Thu nhận số liệu : Các số liệu về tải trọng và chuyển vị được đo tại vị trí đầu cọc bởi một hộp tải trọng và đầu đo laze. Số liệu đo này sẽ được xử lý bởi một hệ thống thiết bị thí nghiệm STN là hệ thống FPDS của Công ty xây dựng TNO (Hà Lan). Với hệ thống thiết bị đo đạc của phương pháp STN thì số liệu tải trọng có độ chính xác là 0,1% còn số liệu chuyển vị có độ chính xác là 0,1 mm. Các thiết bị ghi nhận số liệu gồm có: Hộp tải trọng : Tải trọng thử STN được đo bằng hộp tải trọng đặt giữa piston và đầu cọc. Một số thiết bị đo biến dạng được gắn trên chu vi của hộp tải trọng để giảm ảnh hưởng của các tải trọng không đúng tâm. Các số liệu đo từ các thiết bị sẽ được trung bình hoá và khuếch đại trong hộp tải trọng để giảm sai số và lại được khuếch đại một lần nữa bằng FPDS. Đầu đo laze : Người ta gắn một đầu đo laze kiểu ảnh điện thế vào tâm của đáy piston để đo các chuyển vị đầu cọc. Đầu đo này được điều khiển từ xa bởi một nguồn laze. Trong quá trình thử tải sự thay đổi vị trí tương đối của đầu đo laze so với nguồn laze cố định sẽ được ghi lại. Trong suốt quá trình thử tải, các tín hiệu tải trọng và chuyển vị được số hoá và ghi vào một tệp số liệu điện thế thô. Sau khi thử tải xong, các tín hiệu thô này sẽ được chuyển đổi thành các giá trị tải trọng và chuyển vị. Ngay sau đó các đồ thị quan hệ tải trọng - chuyển vị sẽ được lập tại hiện trường. Các đồ thị bổ sung như đồ thì về vận tốc và gia tốc cũng được lập ra. Tất cả các số liệu được lưu giữ cho việc phân tích và tham khảo sau này. Phân tích số liệu : Hiện nay đang có nhiều phương pháp để phân tích tín hiệu thu của STN. Tất cả các phương pháp đều mô hình hoá hệ cọc và đất như là khối cọc đơn được giữ bởi một lò xo và một tụ song song (Hình dưới). Cọc được mô hình hoá như một khối cứng có khối lượng M. Lò xo thể hiện sự biến dạng của đất cũng như của cọc. Chuyển vị đầu cọc đo được sẽ coi là chuyển vị của lò xo. Phản lực hình thành trong lò xo thể hiện sức kháng tĩnh Fu. Tụ thể hiện sức kháng đất, Fv = C.v phụ thuộc vào mức độ xuyên v của cọc. Tuy nhiên các phương pháp này lại sử dụng các cách tính các giá trị độ cứng lò xo K và sức cản động C khác nhau. Mọi phương pháp nêu trên tuy có khác nhau nhưng đều sử dụng phương trình cân bằng sau : FSTN = Fđất + Fa = Fđất + M.a; Trong đó : FSTN - lực đặt vào đầu cọc khi thử tải STN; Fđất - sức kháng tổng cộng của đất; Fa = M.a - lực ban đầu của cọc; a - gia tốc của khối cọc. Mô hình cọc và đất khi thử tải STN Bảng: Các phương pháp phân tích tín hiệu STN TT Phương pháp Năm Các tác giả Lò xo Tụ 1 Phương pháp độ cứng ban đầu 1993 Middendord và những người khác Tuyến tính/ phi tuyến Tuyến tính/ phi tuyến 2 Phương pháp độ cứng ban đầu có sữa đổi 1994 1995 Masumoto và những người khác Tuyến tính/ phi tuyến Tuyến tính/ phi tuyến 3 Phương pháp khối thay thế 1995 Uno và những người khác Tuyến tính/ phi tuyến Tuyến tính/ phi tuyến 4 Phương pháp điểm cân bằng 1993 Horvath và những người khác Tuyến tính/ phi tuyến Tuyến tính/ phi tuyến 5 Phương pháp điểm dỡ tải 1994 Nhóm nghiên cứu các phương pháp thử tải nhanh của Kusakabe Tuyến tính/ phi tuyến Tuyến tính/ phi tuyến Các ưu nhược điểm của phương pháp STN : Nhìn chung so với các phương pháp thử tĩnh và động đã trình bày, phương pháp thử tải STATNAMIC có những ưu điểm sau : Phương pháp STN có thể tạo ra lực thử tải lớn tới hơn 3000 T. Có thể thử tải móng cầu, cả nhóm cọc, cọc mở rộng đáy và các cọc ở ngoài biển. Có thể kiểm tra sức chịu tải ngang của cọc. Có thể kiểm tra các cọc không có kế hoạch kiểm tra trước đó. Có thể đo đạc trực tiếp tải trọng và biến dạng nhờ các hộp tải trọng và đầu dò lazer. Có thể lập được đồ thị tải trọng-biến dạng ngay lập tức tại công trường. Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là tính chất động của nó và cần phải đánh giá lực động tạo ra trong quá trình thử tải. Khuyết tật của cọc khoan nhồi– các vấn đề thường gặp, nguyên nhân và giảI pháp khắc phục Một số hình ảnh về khuyết tật trong cọc khoan nhồi đối với cọc khoan nhồi, do bê tông được đổ tại chỗ (thường là thi công trong dung dịch vữa khoan) nên chất lượng bê tông thân cọc và khả năng làm việc thực tế của cọc phụ thuộc nhiều vào điều kiện địa chất và phương pháp thi công cọc. Dưới đây là hình ảnh một số khuyết tật đối với cọc khoan nhồi: -Trong thi công cọc nhồi : công đoạn đổ bê tông cọc thường dễ làm sai qui trình thi công và để lại kích thước thân cọc hầu hết bị biến dạng thu hẹp, không thẳng. Hình1. Kích thước thân cọc bị biến dạng thu hẹp do áp lực nước ngầm cao -Trục cọc biến dạng không còn thẳng, cường độ bê tông biến động giảm yếu trên suốt chiều dài thân cọc Hình 2. Tình trạng bêtông thân cọc bị lồi lõm và không thẳng,giảm cường độ Hình 3. Phương pháp siêu âm phát hiện thân cọc có khuyết tật. Hình 4. Khuyết tật đáy cọc do sập vách cốt thép không bêtông bám dính Hình 5. Thân cọc nhồi đứt đoạn trơ cốt thép do rút ống sai qui trình. - Các ống chống lại đặt ở vùng biên cọc nên quá trình đổ bê tông cọc vữa ximăng khó chảy đến vùng biên hoặc khi bê tông chảy đến nơi mất hết xi măng kết dính do ảnh hưởng bùn betonit tràn vào hoặc nước ngầm cuốn hết vữa ximăng làm trơ cốt thép cọc Hình 6. Bê tông không chảy đến biên làm cọc trơ cốt thép - Tại các cọc có lấy được mẫu lõi khoan cho thấy chất lượng bê tông không đều, nõn khoan bị gãy thành nhiều đoạn ngắn ở nhiều chỗ bê tông kết dính kém Hình 7. Các nõn khoan bị gãy khi khoan lấy mẫu từ cọc công trình ở Hà Nội. - Đất dưới mũi cọc sau khi thi công bê tông cọc hầu như chỉ là cặn lắng mùn cát, betonit hoặc trống rỗng. Hình 8. Mũi cọc bị rỗng không có bê tông. - Khuyết tật thường xẩy ra ở công nghệ ướt dung dịch bentonite để giữ đất cát hoặc cát lẫn cuội sỏi trên thành vách khoan làm bê tông thân cọc đứt đoạn, thu hẹp, độ đặc chắc của bê tông cục bộ kém và lớp cặn lắng ở dưới đáy hố khoan quá dầy Hình 9. Thân cọc bị hang hốc cát sỏi, đoạn gần đầu cọc nằm trong đất yếu bị phình và đáy cọc bị lắng mùn cát . Hình 10. Phần cọc trong bùn thân cọc bị biến dạng và bị phình Hình 12. Cọc nhồi thi công đạt chất lượng Các vấn đề sự cố trong thi công cọc thường gặp, nguyên nhân và các biện pháp giải quyết: Vấn đề thường gặp, nguyên nhân và biện pháp xử lý cọc nhồi khoan lỗ tuần hoàn thuận Vấn đề thường gặp Nguyên nhân chủ yếu Biện pháp xử lý 1 2 3 Khoan trong đất sét tiến vào rất chậm Độ dính bùn quá lớn Điều chỉnh tính năng dung dịch đất áp lực quá lớn, cặn khoan đáy lỗ không ra kịp Điều chỉnh tham số khoan vào Bị bết đất hoặc đầu khoan có bùn bọc Điều chỉnh tỷ trọng và độ dính của dung dịch sét, tăng thoả đáng kượng bơm, hoặc bỏ 1 lượng vừa phải cát đá vào lỗ để trừ bỏ bùn bọc đầu khoan. Trong tầng cuội cát, khoan tiến vào chậm chạp Tốc độ chảy ngược lên của dịch nước rửa nhỏ Tăng thêm lượng bơm, tăng tốc độ chảy ngược lên Cặn khoan không thể đẩy lên kịp thời Mỗi đợt khoan vào 4-6m làm sạch cặn 1 lần Đầu khoan bị mài mòn nghiêm trọng Sửa chữa hoặc thay đầu khoan Dụng cụ khoan nhẩy lên mạnh, lực cản quay lớn. Dụng cụ gọt bị long rơi ra Trong lỗ có nhiều cuội sỏi to nhỏ khác nhau Dùng ống vớt cặn côn cào rửa để vớt đá to lên Trong lỗ có gạch đá lấp lẫn vào Có thể dùng đầu khoan xung kích phá vỡ hoặc đẩy cho hòn đá chạy qua tầng đất ấy. Vấn đề thường gặp, nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc nhồi bằng gầu khoan Vấn đề Nguyên nhân chủ yếu Biện pháp xử lý 1 2 3 Lỗ cọc nghiêng lệch Máy khoan lắp dựng không cân bằng Điều chỉnh cho cân bằng Cần khoan hình vuông không thẳng đứng Bảo đảm cho thẳng đứng Sụt lở thành lỗ Vị trí chôn ống giữ thành không hợp lý như ống chôn trong tầng cát bột hoặc cát thô, đất cát bị thấm nước sẽ dễ sinh sụt lở.Ngoài ra do ảnh hưởng của chấn động và xung kích làm nhão đất ở xung quanh ống và đất nền ở dưới đáy nên bị sụt lở. Cho ống giữ thành sâu vào trong tầng đất sét khoảng 0.5m trở lên. Do chấn động của các máy nặng thi công trên mặt đất và các loại thao tác khác cộng với ảnh hưởng của ứng suất trọng lượng bản thân thường dẫn tới ảnh hưởng sụt lở thành lổơ chỗ độ sâu lỗ khoảng 10-15m. Trước khi thi công phải điều tra kỹ xem chất đất ở độ sâu khoảng 10-15m có phải là tầng đất cát xốp dễ sụt lở không, cố gắng giảm ảnh hưởng của chân động khi thao tác thi công Tốc độ lên xuống gầu khoan quá nhanh, làm cho dòng nước chảy nhanh trong khi giữa thành gầu với thành lỗ khoan, tát vào thành hố. Có khi nâng gầu lên, dưới gầu có áp lực âm làm sụt lở thành lỗ. Phải điều chỉnh tốc độ lên xuống của gầu theo điều kiện chất đất và đường kính lỗ khoan, phải dựa vào lực cản lỗ khoan để tính toán mômen quay cần thiết, quyết định số vòng quay gầu khoan. Quản lý không tốt ổn định của dịch sét thi công Tỉ lệ pha chế dịch sét ổn định thành, đặc biệt là về các mặt: độ nhớt, độ qua sáng, tính ổn định lý hoá...phải tính đến điều kiện của nền đất và điều kiện của thiết bị thi công để từ đó định ra những số liệu hợp lý rồi lấy đó làm mục tiêu quản lý chất lượng Có tầng cát sỏi ngấm nước mạnh Cho dịch giữ thành có tỷ trọng và độ nhớt lớn hơn Hạ lồng côt thép va vào thành hố, làm cho màng bùn và thành hố bị phá vỡ Chú ý thật đầy đủ đến việc tự buộc, cẩu hạ cốt thép, đến đặt bản đệm... Lưỡi dao của gầu khoan bị mài mòn, khi gầu khoan lên xuống quay tròn va vào thành lỗ. Hàn đắp vào lưỡi dao theo yêu cầu, điều chỉnh khoảng cách giữa đường kính ngoài của gầu khoan với lưỡi dao. Mặt cắt thân cọc thiếu khuyết Sự thế đổi giữa bê tông và dịch giữ thành không đựơc hoàn chỉnh ăn khớp Chọn loại dịch giữ thành không dễ trộn lẫn vào bê tông Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý cọc nhồi khoan lỗ bằng máy thả chìm trong nước Vấn đề Nguyên nhân chủ yếu Biện pháp xử lý 1 2 3 Đồng hồ Ampe ba pha không cân bằng Ba pha nguồn điện bên ngoài điện áp không cân bằng Báo cho bộ phận điều chỉnh Đầu áp có chỗ không tiếp xúc Dỡ đầu nối cáp ra, kiểm tra, sửa chữa hoặc thay thế Đồng hồ Ampe hai pha có 1 pha không Nguồn điện 1 pha bị đứt dây chì Thay dây chì, kiểm tra lại mạch điện Đầu nối cáp 1 pha bị tuột Kiểm tra kỹ mạch điện từ nguồn điện đến cuộn dây môtơ Khoan bị cháy một pha cuộn dây Kiểm tra kỹ mạch điện từ nguồn điện đến cuộn dây môtơ Khi nối điện môtơ kêu u u, trục chính rung lên chứ va không quay Do máy khoan quay ngược, nắp bên trên đè chặt Thay đổi chiều quay của máy khoan ổ trục trong hộp số bị hỏng, bị rơi bi Sau khi mở nắp bên trưên ra, nếu trục vẫn không quay được thì mở hộp số ra kiểm tra bánh xe hành trình và ổ trục xem có hư hỏng không Máy khoan giảm áp, toàn áp khởi động đều không thể quay được Đứt dây nguồn điện Kiểm tra và sửa chữa Dây cuón 3 pha mô tơ đều đã cháy Sửa chữa hoặc thay thế Máy khoan giảm áp, khởi động không quay, sau toàn áp có thể quay được Dầu bánh xe trong hộp số đặc quá hoặc quánh lại (thường vào mùa đông) Toàn áp khởi động, cho máy khoan chạy không tải 15 phút Điện áp nguồn thấp quá Kiểm tra điện áp nguồn Đang chạy đột nhiên dừng máy Đứt dây nguồn điện Kiểm tra sửa chữa đường dây Đầu nối cáp điện bị tuột hoặc môtơ cháy Mở bọc đầu nối cáp ra, nếu vẫn không có điện mà trục chính có thể quay được thì mở môtơ ra kiểm tra Đang chạy đột nhiên ỳ máy, đồng hồ Ampe nhảy kim Bánh xe hoặc ổ trục trong hộp số bị hỏng Thay bánh xe hoặc ổ trục Đầu khoan gặp chướng ngại vật Khắc phục chướng ngại vật Máy khoan dò điện Bọc cách điện đầu nối cáp bị hỏng, nước ngấm vào trong Thay bọc cách điện mới, xử lý lại đầu nối Cáp điện có chỗ bị mài vỡ hoặc bị xoắn đứt Kiểm tra bọc lại hoặc thay đổi cáp bị hỏng Dây dẫn ra của cuộn dây môtơ và đầu nối cáp nguồn bị hở điện Thay đổi dây dẫn ra của cuộn dây môtơ và dầu nối môtơ Cách điện của môtơ bị hỏng Kiểm tra và xử lý Hố khoan nghiêng lệch Nền đỡ giá khoan không phẳng Đệm lại, kê lại cho phẳng Lỗ cọc khoan vào một bên đất cứng một bên đất mềm Quét lại lỗ nhiều lần để điều chỉnh, nếu không dược thì lấy đất sét đắp vào lỗ cho đến bên trên chỗ nghiêng lệch 0.5m rồi khoan lại Sụt thành hố khoan Tỉ trọng và độ dính nhớt của dung dịch khoan không đủ Tăng thêm tỉ trọng của dung dịch khoan hoặc vứt đất sét bùn nhão vào hố Dung dịch khoan đột nhiên chảy mất Phải lập tức lấp đất sét vào, chờ thành hố ổn định rồi khoan lại Nguyên nhân và biện pháp xử lý khi ống khô nhỏ hoặc không nhổ lên được trong phương pháp dùng ống chống giữ thành Vấn đề Nguyên nhân chủ yếu Biện pháp xử lý 1 2 3 (1) Khi lực ma sát ở xung quanh ống lớn hơn nhiều so với năng lực nhổ lên của thiết bị Khi thấy là khó nhổ lên: khó nhổ lên bao giờ cũng gắn với khó lắc. Vì vậy trước tiên là phải làm cho nó ở trạng thái có thể lắc được Lợi dụng van chuyển thao tác, lúc lắc với một độ góc nhỏ làm cho lực cản giảm đi, để cho nó từ từ trở lại trạng thái bình thường rồi lại nhổ lên (2) Khi thấy không thể nhổ lên được : phải làm cách khác như kích, nếu cứ lắc bừa. a. Khi ống nhọn của ống chống bị mài mòn làm hẹp khoảng cách với đường kính ngoài của ống Để đảm bảo khoảng cách giữa đường kính ngoài của ống với đường kính ngoài của lưỡi nhọn, có thể hàn chống lưỡi nhọn lên theo yêu cầu cần thiết b. Khi lực cản của ma sát xung quanh lưỡi khoan lớn quá Khi nhổ mãi mà vẫn tháy khó khăn thì phải nghĩ đến khả năng đã chọn sai phương pháp c. Khi phương thức làm lỗ không phù hợp Mặc dù đất sét hoặc bùn tích là loại chất đất dễ làm lỗ, cũng phải đưa ống chống xuống một cách thoả đáng, phải bảo đảm cho gầu ngoạm và đầu nhọn của ống có cùng một độ sâu. Trong khi làm lỗ phải nhiều lần cẩn thận lắc ống chống, vừa nhắc lên hạ xuống vừa làm lỗ đi thì phía sau của máy sẽ bị trượt hoặc làm cho máy không ổn định, hoặc làm cho bộ phận lắc bị sự cố hoặc làm cho khoá cố định bị hỏng. Khi nhận thấy đã thể hiện trạng thái có thể nhổ lên được thì phải chuẩn bị trước các điều kiện có thể nhổ liên tục d. Khi phương pháp dổ bêtông không đúng, tác dụng dính ở phía trong ống quá lớn (1) Không nên để cho mặt dâng lên của bê tông có độ cao tiếp xúc với lưỡi nhọn của ống chống dài quá (2) ở đầu trên của ống chống lắp một đoạn ống ngắn, khi bắt đầu đổ bê tông thì cho ít hơn để hình thành ngay được trạng thái có thể nhổ lên (3) Sau khi trộn xong, nếu thời gian để hơi lâu mới đổ thì phải đặc biệt chú ý đến đặc tính của bêtông Làm cho hướng nhổ lên của máy trùng với hướng nhổ lên của ống (2) Khi máy không thể phát huy được hết năng lực nhổ lên hoặc năng lựe của máy bị giảm đi Trước khi bắt đầu làm việc, nhất là trước khi bắt đầu đổ bêtông, nhất định phải làm động tác rung lắc để nhổ lên Trường hợp này nếu ống bị nghiêng lệch thì phải sửa đổi thế của máy cho chuẩn a. Khi ống chống lệch, không cùng hướng với hướng nhổ của máy Bất cứ trường hợp nào,nếu để cho hướng nhổ lên của máy chệch với hướng của ống cũng dẫn đến trở lực của đất tăng lên rất nhiều, cho nên phải làm cho nền đất của máy đặt máy thật vững chắc đảm bảo độ thẳng đứng của ống chống b. Khi nền đất chỗ đặt máy không tốt hoặc do lắp máy không dùng làm cho máy bị nghiêng không trùng với hướng của ống chống c. Khi mặt trong tay cầm để lắc bị mài mòn không lắc được , không nhổ lên được Nhất thiết phải thay đổi tấm đệm ở mặt trong tay cầm Biện pháp ứng cứu tức là cho một tấm sắt đệm mỏng vào giữa tay cầm và ống chống d. Sự cố ở bộ phận áp lực dầu ( nhấc lên, rung lắc) Phải duy tu dảo dưỡng thường xuyên Sửa ngay thiết bị Vấn đề thường xuyên gặp, nguyên nhân, biện pháp xử lý cọc nhồi tạo lỗ bằng xung kích Vấn đề thường gặp Nguyên nhân chủ yếu Biện pháp xử lý 1 2 3 Lỗ cọc không tròn, ống vớt cặn khó xuống Cái quay đầu khoan không nhậy, khi xung kích đầu khoan không quay Thường xuyên kiểm tra độ nhạy của cái quay đầu khoan Độ dính của bùn cao quá, lực cản quay xung kíck quá lớn, đầu khoan khó quay Điều chỉnh độ nhớt và tỉ trọng của dung dịch sét Lỗ khoan nghiêng lệch Khi xung kích gặp đá to nhỏ không đều, đầu khoan chịu lực không đều Phát hiện đá, phải lấp đá vụn vào hoặc chuyển nhẹ máy khoấnng bên có đá, xung kích cao đánh mạnh vào đá, phá vỡ đá rồi khoan tiếp Mặt đá gốc có dạng khá dốc Gặp đá dốc thì dùng xung trinh thấp, đồng thời cho đầu khoan quay mạnh, tăng nhanh tần số xung kích, sau khi tiếp vào đá gốc thì dùng xung trình cao để khoan, nếu thấy lỗ bị nghiêng phải lấp vào khoan lại Để máy khoan đặt không cân bằng hoặc bị lún xuống không đều Thường xuyên kiểm tra kịp thời điều chỉnh Đàu khoan xung kích bị kẹt không nâng lên được Hố khoan không tròn, đầu khoan bị kẹp ở chỗ hẹp (gọi là kẹt dưới) Nừu hố không tròn, phía dưới đầu khoan còn có chỗ để quay, có thể cho đầu khoan xuống và quay đến chỗ đường kính hố to hơn thì nâng khoan lên Đầu khoan xung kích gặp phải đá trong lỗ (gọi là kẹt trên) Cho đầu khoan hoạt động trở xuống để thoát khỏi điểm kẹt Rơi đầu khoan Đá rơi vào giữa đầu khoan và thành hố Cho đầu khoan hoạt động lên xuống để đá rơi ra Không kịp thời hàn bù đầu khoan, đường kính đầu khoan nhỏ dần, đầu khoan vào lỗ xung kích bị kẹt Kịp thời tu sửa đàu khoan nếu lỗ đã bị nhỏ, phải nghiêm khắc khống chế đường kính đầu khoan và xung nạo đi lại nhiều lần ở chỗ bị nhỏ cho hố to ra Thành hố bên trên bị kẹt lấy đầu khoan Dùng móc neo hoặc vòng leo để trợ lực kéo lên Xung trình trong đất sét cao quá, độ dính của bùn cao quá mức hút chặt lấy đầu khoan Dùng bơm dung dịch sét dẻo bơm loại dịch sét tốt vào hố, dọn các thứ sụt lở, thay đổi loại dung dịch bị quá dính trong hố Thả dây nhiều quá, đầu khoan xung kích bị nghiêng và kịch vào thành hố Dùng loại dụng cụ gia công chuyên dụng dể kéo thẳng đầu vào khoan lên Dây bị mài đứt ở chỗ nối bộ chuyển hướng hoặc bị vặn đứt ở gần chỗ nối bộ chuyển hướng, hoặc dây bị tuột kẹp, hoặc bản thân trùng xung bị gẫy ở chỗ yếu hơn. Chỗ nối bộ chuyển hướng với trùng bị tuột ra Dùng vòng vớt để vớt len, dùng móc vớt để vớt lên. Dùng đầu ngoạm để ngoạm lấy đoạn bị rơi kéo lên. Phòng ngừa trùng bị rơi, thường xuyên kiểm tra những chỗ mau hỏng. Sụt lở thành hố Đầu khoan xung kích hoặc ống vớt cặn bị nghiêng va vào thành hố Tìm đúng chỗ sụt lở, lấy cát và sét ( hoặc cát cuội và hoàng thổ) lấp lại cho đến chỗ cao hơn chỗ sụt lở 1-2m, chờ cho vật lấp lún chặt xuống rồi xung lại hố Tỉ trọng dung dịch sét thấp không giữ được thành hố Sử dụng các loại dung dịch có tỉ trọng khác nhau cho từng loại tầng đát khác nhau Mặt dung dịch sét trong hố thấp hơn mặt nước ngoài hố. Gặp các địa tầng cát chảy,bùn nhão, đá vụn hoặc cát lỏng mà tốc độ khoan vào quá nhanh Nâng cao mặt dung dịch sét Bị sụt nghiêm trọng,ném sét, bùn vào, chờ thành hố ổn định rồi khoan với tốc độ thấp. Cọc treo chân Sau khi dọn hố, tỉ trọng dung dịch sét quá thấp, thành hố sụt lở hoặc đáy h bị bùn cát ào vào, hoặc không đổ bê tông ngay lập tức Làm kỹ việc dọn hố đạt yêu cầu, đổ bê tông ngay lập tức. Dọn cặn không sạch, cặn tồn lại quá dày Chú ý mật độ dung dịch sét, kịp thời dọn cặn Hạ khung thép, ống dẫn va vào thành hố làm thành sụt lở xuống đáy hố Chú ý thành hố, không cho vật nặng va vào thành hố Cát chẩy áp lực nước ngoài hố lớn hơn trong hố, thành hố bị xốp lỏng, nhiều cát chảy ào vào đáy hố Khi nước chảy mạnh có thể cho đá vụn, đất sét vào hố, dùng búa xung vào tầng cát chảy làm thành khối kết bùndể làm cứng thành hố ngăn chảy vào. Vấn đề thường gặp, nguyên nhân và biện pháp xử lý cọc nhồi làm bằng lỗ phá nổ. Vấn đề thường gặp Nguyên nhân chủ yếu Biện pháp xử lý 1 2 3 Lỗi cọc bị di chuyển hoặc nghiêng lệch Giá máy lắp đặt không thẳng, không ổn định Phải lắp cho chắc chắn, thẳng và ổn định Khoan xoắn ốc làm việc đã lâu ngày, các chi tiết bị mài mòn nhiều độ chính xác kém Khống chế độ cao rơi búa, thường không quá 1.5m Khi dùng trùng xung ngoạm, đầu truỳ còn đang đung đưa đã vội hạ xuống Độ cao nâng đầu truỳ là 1.5-2.5m, chờ đầu truỳ giữ yên đã mới hạ xuống Một bên cửa lỗ cọc gặp phải đá to Kịp thời loại bỏ đá to Khi mở rộng hố bằng bộc phá, lỗ dẫn không thẳng Làm sao cho lỗ dẫn không nghiêng, không lệch, ống thuốc nổ đặt thẳng, lấp chặt Chất đất mềm cứng khác nhau rõ rệt Chú ý biến đổi của chất đất kịp thời kiểm tra xử lý Không nổ (bấm điện mà gói buộc phá xịt) Thuốc nổ hoặc kip nổ bị quá hạn, hỏng Thuốc và kip phải có người chuyên kiểm tra Thuốc nổ hoặc kip nổ bị ẩm , quá hạn, hỏng Thuốc bị ẩm hoặc lạnh băng kết cục phải sấy khô nghiền nhỏ rồi mới dùng, kiểm tra kỹ kíp Gói thuốc nổ bị ngấm nước hỏng Phải dùng loại bao có chống thấm để bọc thuốc nổ Nước ngầm Mặt đất ngấm nước Nếu làm lỗ xong mấy giờ mới ngấm nước thì làm lỗ xong đổ bêtông ngay lập tức Lượng nước ngấm không lớn Nếu trong hố đựng nước có thể dùng máy bơm trục mềm hút ra Lượng nước ngấm lớn Hạ ống giữ thành xuống đã rồi rút nước ra Lượng nước ngầm quá lớn không thể hút ra hết được Dùng kiểu rút nước bằng điểm giếng hoặc dùng phương pháp đổ bê tông dưới nứơc Đá mồ côi Khi làm lỗ gặp đá mồ côi, khoan vào gặp trở ngại Căn cứ vào hòn đá cụ thể to nhỏ cứng mềm, thường có thể dùng thuốn sắc chọc và lấy lên, đá to thì bộc phá cho vỡ ra rồi lấy lên Vấn đề thường gặp, nguyên nhân, biện pháp xử lý khi đổ bê tông dưới nước Vấn đề thường gặp Nguyên nhân chủ yếu Biện pháp xử lý 1 2 3 Nút cách nước kẹt trong ống dẫn 1.Nút cách nước chế tạo không thích hợp (1) Đường kính nút to quá, không rơi xuống được trong ống Lấy ra, thay nút khác (2) Vòng đệm cao su của nút to quá Lấy ra, sửa lại đường kính vòng đệm cao su (3) Đường kính nút bé quá hoặc thiếu chiều dài, nút bị quay kẹt trong ống Lấy ra, thay nút khác 2. Chất lượng gia công ống dẫn kém Sửa chữa hoặc thay đổi (1) ống dẫn gia công độ đòng tâm kém, biến dạng Chỗ đầu nối có khấc Trong ống thô nhám Mặt pích không tiện vòng Mặt pích hàn không thẳng Mặt phẳng của mặt pích không vuông góc với đường tim của ống 3. Bị vật lạ kẹt lại Lấy que dài chọc hoặc lắc ống, nếu không được thì nâng ống dẫn lên lấy vật lạ ra ống dẫn rỉ nước Chỗ nối ống dẫn không kín Vòng đệm đặt không phẳng Vòng đệm bị lôi ra hoặc hỏng Bulông mặt pích bị lỏng Kiểm tra, đặt lại Kiểm tra đặt lại hoặc thay đổi Nhắc ống lên vặn lại thật đều 2. Lượng đổ đầu tiên không đủ, không giữ được ống dẫn, nước rửa từ đáy ống dẫn vào Nhấc ống dẫn lên,làm sạch bê tông đã đổ, bắt đầu đổ lại 3. ống dẫn nâng lên nhiều quá, chôn xuống ít quá, nước rửa ngấm vào theo vữa nổi Nếu trong hố đã đổ vào 1 lượng nhỏ bê tôngthì phải làm sạch đi rồi mới đổ.Nếu đã đổ vào khá nhiều bê tông thì phải tạm ngưng đổ, cho 1 đầu khoan nhỏ hơn cũ 1 cấp vào khoan đến độ sâu nhất định thì nhấc khoan lên, dùng nước cao áp rửa sạch mặt bê tông, hút hết cặn lên, cho ống dẫn xuống đến giữa trong lỗ nhỏ rồi đổ lại bê tông Tắc ống (Bê tông trong ống không ra được) Bê tông trộn không hợp lý Tỉ lệ trộn bê tông không đạt yêu cầu, tỉ lệ nước xi măng nhỏ quá, độ sụt quá thấp, tính lưu động kém Cốt liệu thô vượt quá yêu cầu quy định Thao tác kỹ thuật trộn không thành thạo hoặc nạp liệu không đúng định lượng, thời gian trộn ngắn quá, hỗn hợp không đều, hoặc bị phân tầng mạnh khi vận chuyển Trộn lại theo đúng tỉ lệ yêu cầu và kiểm tra độ sụt Chọn cốt liệu thô theo yêu cầu quy định Trộn và vận chuyển theo đúng yêu cầu quy định Thời gian trộn nhiều quá, bê tông trên mặt đát đã sơ mình Chuẩn bị không đầy đủ nên thời gian đổ kéo dài Xẩy ra một trở ngại nào đó, đổ bê tông giữa chừng phải ngừng lại Phân công công việc cho rõ ràng, phối hợp chặt chẽ, bảo dảm đổ liên tục. Các loại thiết bị dụng cụ, đường điện đường nước phải qua kiểm tra kỹ lưỡng 4. Không kịp thời phát hiện nước vào trong ống, bê tông bị quá lỏng, nước vữa xi măng tách khỏi cát đá Cho lên xuống hoặc lắc ống dẫn làm cho ống thông tắc. Nếu không được thì kéo ống lên làm sạch rồi cắm lại vào đủ độ sâu trong bê tông, dùng bơm nước chìm hoặc máy hút bùn không khí hút sạch vữa, tạp vật trong ống đổ, đổ lại bê tông 5. Bê tông tiết nước phân tầng nghiêm trọng Trộn lại bê tông theo nguyên tắc không tăng tỷ lệ nước:XM 6. Kết thành lớp trong ống, bê tông bị lắc Mùa hè nhiệt độ cao, nước trong bê tông dễ bốc hơi, ống dẫn nóng lên ko kịp nguội đi làm cho bê tông kết ở trong thành ống thành lớp rắn chắc, bê tông không đi qua được Thi công mùa hè tránh đổ bê tông khi thường dau quá, thường lên đổ sau 4 giờ chiều Dây dẫn bị đứt Không dùng dây dẫn để kéo gói thuôc nổ, gói thuôc xuống hồ dây dẫn phải thả lỏng phòng bị đứt Nối dây sai Sửa lại cach nối dây Pin yếu điện Khi dùng pin khô -khi dùng pin co gây ra>nếu điện yếu tì ngay thay oin mới Không rơi (kẹt cổ, nổ rồi mà bê tông không rơi) Đường kính côt liệu bê tông to quá, độ sụt nhỏ quá Chọn độ sụt và đường kính hạt cho thích hợp Khối lượng bê tông đổ đợt 1 lớn quá Chọn lượng đổ cho thích hợp Khi dẫn nổ bê tông đã quá hạn sơ minh Nên làm trước khi bê tông sơ minh Trong đất có kẹp tầng mềm yếu, sau khi nổ sinh ra co cổ Khi có kẹp tầng mềm yếu phải hạ ống bảo vệ thành, trước khi nổ nâng ống lên với độ cao bằng 1.2 lần đường kính đầu mở rộng. Sau đó vừa đổ bê tông vào vừa nhổ ống lên Đất rơi ( hố bị sụt lở, đất rơi xuống) Chất đất thành hố tơi xốp Hạ ống để giữ thành ảnh hưởng chấn động khi nổ cọc lân cận Khi có ảnh hưởng của nổ cọc bên cạnh, có thể 2 hố cọc cùng đổ bê tông Khi nổ miệng hố chưa tạo thành hình loa Đào miệng hố thành hình loa Miệng hố hoặc thành hố bị nước mưa ngấm vào Nổ mở rộng hố ngay ngày hôm ấy Co nổ Chất đất không tốt, có tầng mềm yếu, đất mềm bão hoàbị chèn ép chấn động sinh ra tác dụng áp lực nước lỗ rỗng, làm trọn bùn chảy vào trong hố Làm lỗ nhanh, đổ bê tông nhanh, tranh thủ hoàn thành toàn bộ cọc mở lỗ trước khi xẩy ra co cổ, hoặc vừa làm lỗ vừa hạ ống, hoặc làm lỗ rồi hạ ống ngay, hoặc dùng phương pháp đóng kép ảnh hưởng của bộc phá lân cận Khi có ảnh hưởng bộc phá cọc bên cạnh thì dùng cách bộc phá cùng nhiều cọc Rút ống lên quá gấp Khống chế tốc độ rút ống và độ sâu chôn ống trong bê tông Lệch đầu ( đầu mở rộng lệch về 1 bên) Chất đất chỗ dầu mở rộng không đều Lựa chọn tầng có chất đất đồng đều, cường độ cao hơn để làm tăng sức chịu đựng đầu cọc Vị trí đặt thuốc nổ và kíp nổ không đúng Khi bọc thuốc, vị trí kip phải ở đúng giữa gói thuốc, gói thuốc phải đặt giữa tim hố và cố định chặt Cự ly cọc nhỏ quá Tăng cự ly cọc hoặc thi công nhảy quẳng (tức thi công cách 1 hố cọc) Trình tự dẫn nổ không đúng Xác định đúng trình tự dẫn nổ Đứt cọc Khi đổ bê tông ống dẫn nhấc lên cao quá, phần đáy tách khỏi tầng bê tông Đo độ sâu bê tông trong ống không đúng dẫn đến phán đoán sai Thao tác không chuẩn nhấc lên mạnh quá, ống bị nâng lên quá bê tông chỉ chìm xuống ít quá Tăng cường tập huấn kỹ thuật cho người đo sâu, đo thật kỹ mặt bê tông, vẽ tỉ mỉ đường cong đổ bê tông, chỉ đạo chính xác việc nhấc ống lên Nghiêm khắc tuân thủ qui trình đổ bê tông. Nhấc ống lên phải đều tay, ổn định, từ tốn. Chất lượng đổ bê tông kém (1) Do sự cố nên đổ bê tông bị ngừng giữa chừng lâu quá, bê tông mặt đã mất tính lưu động, bê tông mặt đã mất tính lưu động, bê tông đốt tiếp vào đội trên lớp mặt, bao bọc lấy lớp mặt có lớp vữa cặn nổi thành ra đứt cọc Kiểm tra kỹ các khâu thao tác trước khi đổ bê tông, có các biện pháp dự phòng hữu hiệu, khi đổ phải theo đúng qui trình, bảo đảm thao tác nhịp nhàngliên tục (2)Chất lượng bê tông đổ xuống kém Tắc ống mà không giải quyết kịp sinh ra đứt cọc Tăng cường quản lý chất lượng bê tông. Trước khi bê tông sơ minh thì có thể dùng phương pháp rửa, phương pháp ống chìm (P.P bao bọc bịt kín) để nối cọc. Sau khi bê tông sơ sinh thì có thể dùng các phương pháp rửa, P.P ngàm để nối cọc Kẹp tầng 1. Độ sâu chôn không đủ, bùn lẫn vào Xác định độ sâu chôn ống theo đường kính cọc và ống đổ cụ thể 2.Thành hố bị sụt lở, đất kẹp lẫn vào trong bê tông Phát hiện sụt lở, phải dừng đổ bê tông, đo lấy vị trí mặt bê tông trong hố, nâng ống dẫn lên, đổi dùng nước sạch để rửa hố, đẩy các chất bẩn bỏ đi, giữ vững thành hố, dùng đầu khoan nhỏ hơn 1 cấp khoan lỗ nhỏ, làm sạch hố xong, hạ ống đổ tiếp 3. Nước vào trong ống làm cho bê tông bị nhão lỏng nghiêm trọng Giải quyết việc nước vào ống xem mục 2 trong biển này “ ống dẫn rỉ nước” Co cổ Nước có áp lực ở địa tầng xâm thực vào bê tông xung quanh cọc Xác định dúng vị trí nước có áp lực, trước khi đổ bê tông hạ ống bảo vệ xuống để ngăn cách nước. Sau khi đổ bê tông cọc kiểm tra thấy có co cổ, nếu ở nông thì đào đất lên vá lại, nếu ở sâu mà co cổ nghiêm trọng thì phải tính việc bu cao Bê tông ly tán nghiêm trọng 1. ống dẫn dò nước Giải quyết ống dẫn dò nước, xem mục 2 trong biểu này 2.Tỉ lệ trộn bê tông không hợp lý (1) Cấp phối cốt liệu không tốt (2) Tỷ lệ Nước: XM quá cao (3) Xi măng kém chất lượng hoặc không đúng loại 3. Bê tông trộn không đều Chọn cốt liệu cho hợp lý cấp phối Khống chế chặt tỉ lệ N:XM Chọn đúng loại XM và có chất lượng tốt Kiểm tra chặt chẽ, trộn đúng qui định Khung cốt thép sai vị trí Khung cốt thép tụt xuống Chủ yếu xảy ra trong lỗ mà chiều dài khung thép chỉ có nửa cọc, khi hạ khung thao tác không tốt, không cố định khung lại nên bị tụt xuống Khi hạ ống dẫn bị mắc vào khung nên kéo cả khung xuống Hạ khung thép thật chặt chẽ tỉ mỉ, buộc hoặc hàn chặt vào trên miệng lỗ Khi hạ ống phải chõuongs theo đúng tim lỗ. Khi đổ bê tông cọc nghiêng, ở mỗi chỗ đầu nối của ống dẫn phải có 1 cái trao có mặt ngoài trên nhẵn để tránh móc vào khung thép Khung cốt thép nổi lên Khi đổ mẻ bê tông đầu tiên vào lỗ sẽ có lực đẩy lên, nếu khung thép không cố định lại sẽ nổi lên Khi nhấc ống dẫn lên móc cả khung kéo lên theo Khung thép lệch về 1 bên thành hố Khi hàn khung thép không đổi chuẩn trên dưới Cục định vị cốt thép hoặc cục bảo vệ bê tông không đủ số lượng Đường kính lỗ cọc bị quá to làm cho khung thép đổ về 1 bên Buộc chặt hoặc hàn chặt khung cốt thép vào miệng hố Nt Hàn theo đúng qui định Tăng thêm thoả đáng cục định vị hoặc cục bảo vệ Đối chiếu cho thật đúng giữa Kết luận và kiến nghị - Do sự phức tạp cũng như vai trũ to lớn và giỏ thành của cọc khoan nhồi đối với công trỡnh nờn cụng tỏc kiểm tra chất lượng cũng như xác định sức chịu tải của cọc là hết sức quan trọng. Trong quỏ trỡnh thi cụng, cỏc cụng đoạn yêu cầu phải được thi công đúng quy trỡnh một cỏch nghiờm ngặt, bất cứ một sự hư hỏng nào cũng dẫn đến hậu quả khó sửa hoặc nếu sửa được thỡ sẽ rất tốn kộm. - Nhất thiết phải đề ra quy trỡnh thi cụng cọc khoan nhồi và phải tuõn thủ nghiờm ngặt quy trỡnh đó. - Việc nghiờn cứu ỏp dụng cỏc phương pháp mới để phát hiện và khắc phục các khuyết tật cọc khoan nhồi cần được đầu tư và cập nhật liên tục. Do thời gian làm ngắn nên không thể tránh khỏi các sai sót, rất mong mọi người có ý kiến đóng góp và chỉ bảo. MỤC LỤC