Strain gauge, CSL, tip coring test, axial compressive load biện pháp đo biến dạng, siêu âm, khoan mũi cọc, nén tĩnh

Bản song ngữ Biện pháp thi công các công tác thí nghiệm cho cọc khoan nhồi: Đo biến dạng, Siêu âm, Khoan mùn mũi cọc, Nén tĩnh.Method Statement for testing works of bored pile: Strain gauge, CSL, tip coring test, axial compressive load

MỤC LỤC / LIST

A THÍ NGHIỆM ĐO BIẾN DẠNG (SENSOR) / STRAIN GAUGE TEST

I Tiêu chuẩn thí nghiệm / Applicable standards

II Mục đích thí nghiệm / Test purposes

III Khối lượng công việc / Work quantities

IV Thiết bị thí nghiệm / Test equipment

V Nguyên lý và quy trình thí nghiệm / Test principles and procedures

VI Báo cáo kết quả thí nghiệm / Test report

B THÍ NGHIỆM SIÊU ÂM CỌC KHOAN NHỒI / CROSSHOLE SONIC LOGGING

I Tiêu chuẩn thí nghiệm / Applicable standards

II Mục đích thí nghiệm / Test purposes

III Số lượng cọc và số mặt cắt thí nghiệm / Quantities of piles and cross-sections under test

IV Thiết bị thí nghiệm / Test equipment

V Nguyên lý và quy trình thí nghiệm / Test principles and procedures

VI Báo cáo kết quả thí nghiệm / Test report

C THÍ NGHIỆM KHOAN KIỂM TRA MŨI CỌC / TIP CORING TEST

I Tiêu chuẩn thí nghiệm / Applicable standards

II Mục đích thí nghiệm / Test purposes

III Số lượng cọc thí nghiệm / Quantities of piles under test

IV Thiết bị thí nghiệm / Test equipment

V Nguyên lý và quy trình thí nghiệm / Test principles and

procedures

VI Đánh giá kết quả / Result evaluation

D THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC KHOAN NHỒI / AXIAL COMPRESIVE LOAD

I Tiêu chuẩn thí nghiệm / Applicable standards

II Mục đích thí nghiệm / Test purposes

III Thời điểm tiến hành thí nghiệm / Time for test performance

IV Số lượng cọc và tải trọng thí nghiệm, chuyển vị đầu cọc lớn nhất theo dự kiến / Quantities of piles and loads, the highest estimated displacement of pile head

V Phương pháp và thiết bị thí nghiệm / Test method and equipment

VI Quy trình thí nghiệm / Test procedures

VII Bảng tính toán dầm / Calculation sheet for girders

VIII Báo cáo kết quả thí nghiệm / Test report

IX An toàn lao động / Occupational safety

E PHẦN PHỤ LỤC / ANNEXES

Phụ lục 1 Sơ đồ bố trí thiết bị thí nghiệm và dụng cụ đo lún

Annex No 01: Layout of test equipment and settlement measuring instrument

Phụ lục 2 Mẫu ghi kết quả thí nghiệm tại hiện trường

Annex No 2: On-site test record form

Phụ lục 3 Thông số đầu đo biến dạng (GV2410); bộ đọc (GK-404)

Annex No 3: Parameters of strain gauge (GV2410); Readout 404)

(GK-A: THÍ NGHIỆM ĐO ỨNG SUẤT THÂN CỌC / STRAIN GAUGE TEST

I Tiêu chuẩn thí nghiệm / Applicable standards:

- ASTM D1143-07e1 - Standard Test Methods For Deep Foundations Under Static Axial Compressive Load

II Mục đích thí nghiệm / Test purposes:

- Phương pháp thí nghiệm này được áp dụng nhằm xác định các giá trị biến dạng và chuyển vị của bê tông và cốt thép dọc theo chiều dài cọc, đưa ra các số liệu liên tục về sự làm việc của cọc dưới tác dụng của lực nén dọc trục tác dụng tại đỉnh cọc

This test method is applied to determine the deformation and displacement values

of concrete and reinforcement along the length of the pile, giving continuous data about the working of the pile under the action of strain applied at the top of the pile

III Khối lượng công việc / Work quantities:

- Tổng số đầu đo cho các cọc thí nghiệm dự kiến là 60 đầu đo Hàn Quốc loại GV2410 (xem bảng tổng hợp) Vị trí các đầu đo biến dạng được lắp đặt theo bản vẽ thiết kế

- The total number of sensor probes for test piles is expected to be 60 Korean probes with type of GV2410 (see the summary table as below) Positions of installing strain gauges shall follow the design drawings

Bảng 1 - Chi tiết cọc thí nghiệm Table No 1: Details of test piles

Số lượng đầu

đo (đầu đo/cọc) Gauge Q.ty (Gauges/pile)

Ghi chú Remarks

5 vị trí x 4 đầu đo/vị trí

5 positions x 4 probes/position

5 vị trí x 4 đầu đo/vị trí

5 positions x 4 probes/position

IV Thiết bị thí nghiệm / Test equipment:

- Thiết bị dùng trong thí nghiệm là máy đo biến dạng loại GK-404 do hãng Geokon Inc sản xuất, máy gồm các bộ phận sau:

The equipment used for the test is a strain gauge type GK-404 manufactured

by Geokon Inc., which includes the following parts:

+ Bộ ghi số liệu (Máy tính) / Recorder (computer);

+ Đầu đo biến dạng chôn trong bê tông (GV2410) / Embedment strain gauge (GV2410);

+ Cáp tín hiệu / Signal cable;

+ Bộ đọc số liệu (GK-404); Máy đọc ghi số liệu tự động Geokon Lc2x16 / Readout (GK-404); Datalogger Geokon Lc2x16

V Nguyên lý và quy trình thí nghiệm / Test principles and procedures

1 Nguyên lý đo / Gauge principles

Sử dụng các đầu đo chuyên dụng để xác định giá trị biến dạng tỉ đối trong khối bê tông Đầu đo được gắn sẵn trong cọc trước khi đổ bê tông Dưới tác dụng của tải trọng dọc trục, cọc và các đầu đo cùng bị biến dạng dọc theo chiều dài nhờ vào lực dính giữa bê tông và đầu đo Các đầu đo được cấu tạo để có thể xác định được các thay đổi trong bê tông và cốt thép và chuyển về máy chủ nhờ cáp tín hiệu Dựa vào các công thức quan hệ giữa ứng suất và biến dạng có thể dễ dàng xác định được nội lực phát sinh trong cọc tại các vị trí đầu đo

Use specialized probes to determine the relative strain value in the concrete The gagues are embedded in piles before casing concrete Under the action of axial load, the tested pile and gaugues are strained due to the adhesive force between the concrete and the gagues The gagues are configured to be able to identify changes

in concrete and reinforcement and transfer them to the computer via signal cables Based on a relationship formula between stress and strain, it is easy to determine the interal force of the tested pile at positions of the gaugues

2 Quy trỡnh thớ nghiệm / Test procedures

2.1 Chuẩn bị thớ nghiệm / Test preparation:

Cụng tỏc chuẩn bị bao gồm / The preparation includes following works: Lắp đặt đầu đo: Cỏc đầu đo biến dạng (sensor) được cố định vào thộp chủ (xem hỡnh vẽ) của cọc trước khi đổ bờ tụng Cỏc sensor đo biến dạng của cọc D1200

và cọc D1500 được đặt ở 05 độ sõu cần theo dừi khỏc nhau mỗi độ sõu sẽ lắp đặt 04 đầu đo.Vị trớ và số lượng cỏc đầu đo được xỏc định theo bản vẽ thiết kế (xem trong bảng 2) Việc cố định cỏp sẽ được thực hiện liờn tục trong giai đoạn hạ lồng thộp Cỏp phải được bú gọn và buộc cẩn thận dọc theo thộp chủ của cọc để dẫn lờn đầu cọc

Installation of gauges: Strain gauge sensors(sensors) are fixed to main rebars (see the below figure) of the pile before casting concrete The sensors of D1500 piles and D1200 piles are placed at 05 different levels to be monitored For each measured levels, there are 04 sensors The location and number of sensors are determined in accordance with the design drawings (see Table 2) Signal cables shall be fixed during the installation of rebar cages Signal cables should be tied carefully along main rebars of the tested pile

Hỡnh 1: Sơ đồ lắp đặt đầu đo biến dạng Figure 01: Installation layout of strain gauge sensors

đầu đo biến dạng Sensors

dây rút bằng lạt nhựa plastic cable ties

thép chủ Main rebars

thép đỡ d10 d10 rebar to support

ốc đỡ đầu đo crews to support cáp đo / cables

Hình 2: Số lượng đầu đo lắp đặt trên 1 mặt cắt Figure 2: Quantity of sensor per cross-section Bảng 2.1: Bảng tổng hợp số lượng, vị trí đặt đầu đo biến dạng cho cọc ULT1-

D1200mm (Model GV2410) Table 2.1: Sumary of quantity and positions of strain gauge sensors for pile

ULT1_D1200 (Model GV2410) STT

ULT2_D1200 (Model GV2410) STT

WLT1_D1500 (Model GV2410) STT

2.2 Tiến hành thí nghiệm / Test performance

Thí nghiệm được tiến hành ngoài công trường cùng công tác nén tĩnh theo các bước sau:

The test shall be carried out on site with steps as follows:

- Kết nối thiết bị ghi số liệu với các đầu đo để sẵn trong cọc / Connection between recorder and sensors;

- Khai báo các số liệu đầu vào (tên cọc, chiều dài, vị trí các đầu đo .) / Declaration of input parameters (pile code, length, sensor positions, etc.);

- Gia tải và ghi lại số liệu về biến dạng cho từng trường hợp tăng tải và giảm tải Để đọc số liệu biến dạng của đầu đo Hàn Quốc loại GV2410 dùng máy Geokon GK-404 đọc ở kênh D, đơn vị của số đọc là µε (Microstrain); Geokon Lc2x16 đọc

- Phân tích số liệu, lập báo cáo kết quả thí nghiệm / Data analysis and test report

2.3 Quy trình ghi số liệu / Data recording

- Trong quá trình gia tải và giảm tải, các số đọc thời gian, tải trọng và biến dạng được ghi lại tự động bằng máy Geokon Lc2x16 đồng thời với thí nghiệm nén tĩnh cọc; máy Geokon GK-404 ghi lại cho mỗi cấp tăng tải và giảm tải theo các khoảng thời gian 0, 30 và 60 phút cho giờ đầu tiên, một giờ một lần cho các giờ tiếp theo (nhưng nhỏ hơn 12 giờ) và 2 giờ một lần cho thời gian sau đó

During the increase and decrease of load, the reading parameters of time, load and strain readings are automatically recorded by Geokon Lc2x16; Geokon GK-404 shall record for each level of load increment and decrement at intervals of 0, 30 and 60 minutes for the first hour, and once for every next hour (but less than 12 hours) and once for every 2 hour after that

VI Báo cáo kết quả thí nghiệm / Test report

1 Phương pháp tính toán / Calculation method

- Kết quả thí nghiệm được xử lý trong phòng Từ các số liệu về biến dạng thu thập tại hiện trường có thể xác định được các giá trị nội lực xuất hiện trong cọc ứng với từng cấp tải tại các vị trí đặt đầu đo Sơ bộ mô tả được phân bố ma sát bên dọc theo chiều sâu cọc dựa vào các phương trình cân bằng lực

Test results are calculated From strain data collected on site, it is possible to determine the internal force appearing in the pile in correspondent with each load level

at sensor positions The distribution of lateral friction along the pile depth is based on the force balance equation

Lực kháng dọc trục tại mỗi vị trí phân bố tải trọng được tính theo công thức sau: The axial resistance force at each load distribution position is calculated in accordance with the following formula:

s

f

xq

i i i

P

1 ,

Pi = εi.Ei.A ; Pi-1 = εi-1.Ei-1.A : lực tại vị trí i, i-1 / Forces at position i and i-1

Sxq=.D.Li,i-1 (D: Đường kính cọc / D: pile diameter)

Ei, Ei-1 : Mô đun đàn hồi của cọc tại vị trí i, i-1 / Elastic modulus of pile at position i and i-1

εi, εi-1 : Biến dạng của cọc tại vị trí i, i-1 / Strain of pile at position i and i-1

2 Kết quả tính toán / Calculation results

Kết quả tính toán tính toán thu được sẽ được thể hiện dưới dạng các bảng tổng hợp và đồ thị như sau:

The obtained calculation results shall be presented in forms and graphs as follows:

- Biểu ghi số liệu tại hiện trường / Form of on-site recorded data;

- Bảng tổng hợp quan hệ biến dạng – tải trọng / Table of relationship between strain and load;

- Bảng tổng hợp lực theo chiều sâu (tại các vị trí lắp đặt đầu đo) tương ứng với từng cấp tải trọng thí nghiệm / Table of forces by depth (at positions of sensor installation) in equivalent to each level of load;

- Bảng tổng hợp ma sát đơn vị / Table of frictions;

- Đồ thị thể hiện quan hệ giữa / Graph representing relationship between: + Biến dạng – tải trọng – chiều sâu / Strain – load - depth;

+ Ma sát đơn vị – tải trọng / Friction - load

B: THÍ NGHIỆM SIÊU ÂM CỌC KHOAN NHỒI / CROSSHOLE SONIC LOGGING

I Tiêu chuẩn thí nghiệm / Applicable standards

Thí nghiệm siêu âm: TCVN 9396 : 2012 Cọc khoan nhồi – Xác định tính đồng nhất của bê tông - Phương pháp xung siêu âm

TCVN 9396 : 2012 Bored pile - Determination of homogeneity of concrete - Sonic pulse method

II Mục đích thí nghiệm / Test purposes

Thí nghiệm siêu âm là một trong những phương pháp thí nghiệm không phá hoại (NDT) nhằm đánh giá chất lượng của bê tông thân cọc thông qua giá trị của vận tốc truyền sóng âm trong bê tông Đây là một phương pháp tiên tiến và khá hiệu quả để kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi, đựơc áp dụng rộng rãi ở các nước phát triển cũng như trên toàn thế giới

Crosshole sonic logging (CSL) is one of the non-destructive testing methods to evaluate the concrete quality of pile through the value of sound propagation in concrete This is an advanced and quite effective method for inserting the intergrity of cocnrete of bored piles, widely applied in developed countries as well as all over the world

III Số lượng cọc và số mặt cắt thí nghiệm / Quantity of pile and section under test

- Thí nghiệm siêu âm cọc khoan nhồi: 02 cọc D1200 (06 mặt cắt/cọc) và 01 cọc D1500 (06 mặt cắt/cọc) Tổng cộng: 18 mặt cắt

CSL for bored piles: 02 D1200 piles (06 test cross-sections/pile) and 01 D1500 pile (06 test cross-sections/pile) Total: 18 test cross-sections

HÌNH 1 SƠ ĐỒ MẶT CẮT SIÊU ÂM CỌC D1200, D1500

FIGURE 1: LAYOUT OF TEST CROSS-SECTIONS OF CSL TEST FOR D1200

& 1500 PILES

IV Thiết bị thí nghiệm / Test equipment

- Thiết bị dùng cho thí nghiệm siêu âm cọc khoan nhồi tại công trình này là máy siêu âm loại CSL-1 của hãng OLSON INSTRUMEMTS sản xuất năm 2008 Đây là

hệ thiết bị hiện đại nhất cho đến thời điểm hiện nay với các chương trình phần mềm

hỗ trợ nhiều ưu việt Hệ điều hành windows XP thuận tiện cho việc sử dụng, bộ nhớ lớn cho phép lưu trữ nhiều dữ liệu và tốc độ xử lý rất mạnh

CSL equipment used for the project is CSL-1 manufactured by OLSON INSTRUMEMTS in 2008 This is the most modern equipment up to the present with software programs to supports It is equipmed with the OS Windows XP which is convenient to use, large memory to allows a lot of data storage and a high processing speed

- Thiết bị bao gồm / The equipment includes:

+ Hai đầu thu, phát sóng siêu âm / The source and receiver hydrophones + Bộ phận đo tốc độ dịch chuyển của đầu đo và độ sâu siêu âm / A gauge to meassure the lifting speed of hydrophones

+ Bộ phận đo, ghi, lưu trữ số liệu / A data recorder

+ Phần mềm chuyên dụng xử lý số liệu / A specialized software to process data

+ Máy in chuyên dụng / A specialized printer

+ Máy ổn áp / A voltage regulator

+ Bộ dây dẫn đặc chủng / A specialized cable set

- Khả năng của máy đo / Equipment capacity:

+ Hiển thị trực tiếp tín hiệu đo đựơc trên màn hình

Direct display of gauge signal on the screen

+ Lưu trữ và xuất dữ liệu sang máy tính để xử lý tiếp theo

Data storage and export in computer for next processing step

+ Độ sâu kiểm tra tới 100 m với bề dày bê tông tới 6 m

Gauge ability up to 100m of depth and 6m of concrete thickness

HÌNH 2 BỘ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM SIÊU ÂM

FIGURE 2: CSL TEST EQUIPMENT

V Nguyên lý và quy trình thí nghiệm / Test principles and procedures

1 Nguyên lý đo / Measurement principle:

- Phương pháp siêu âm xác định tính toàn khối của cọc dựa trên đặc điểm của quá trình truyền sóng siêu âm trong vật liêu bê tông Vật liệu bê tông có cấu tạo càng đặc chắc, thì tốc độ lan truyền sóng siêu âm trong chúng càng lớn Đối với bê tông đặc chắc, thông thường tốc độ lan truyền sóng siêu âm trong khoảng 3000 m/s -

5000 m/s phụ thuộc vào thành phần, cấp phối của cốt liệu

The CSL is for asserting the concrete integrity of pile based on the characteristics of the ultrasonic wave propagation in the concrete The higher the

concrete integrity is, the greater the speed of ultrasonic wave propagation is For solid concrete, normally the ultrasonic propagation speed is in the range of 3000 m/s - 5000 m/s, depending on the composition and grading of the aggregate

HÌNH 3 NGUYÊN LÝ ĐO SIÊU ÂM CỌC FIGURE 3 CSL TEST PRICIPLE

- Trong thí nghiệm siêu âm, hai đầu thu, phát sóng siêu âm được thả xuống đáy của ống đặt sẵn trong lòng cọc trước khi đổ bê tông (hai đầu đo phải luôn giữ cùng cao độ)

In the CSL test, the source and receiver hydrophones are dropped to the bottom

of the pre-installed access tubes (the two hydrophones must always be kept at the same level)

- Sau khi đầu thu đã nhận được tín hiệu của đầu phát, điều chỉnh để nhận được hình ảnh rõ nét nhất trên màn hình hiển thị Kéo cả hai đầu thu và phát lên với một vận tốc không đổi đặt trước phù hợp với chiều dài cọc và khả năng thực hiện của máy đo Trong quá trình đầu đo dịch chuyển lên đỉnh cọc tín hiệu được hiển thị trên màn hình và được ghi lại thành file dưới dạng số

When the receiver hydrophone has received the signal from the source hydrophone, it shall customize to receive the clearest image on the display screen

Máy đo Gauge machine

ống đo đầy nước / Access tubes filled with water

Cáp cấp điện cho đầu đo / Power cable

Đo vận tốc kéo cáp Hiển thị tín hiệu Ghi kết quả

đo / To measure cable lifting speed Signal display Record result

Both hydrophones should be lifted at a preset constant velocity appropriate to the pile length and work capacity of the gauge machine During the lift of hydrophones

up to the pile top, the signal shall be displayed on the screen and recorded as a digital format file

- Ống thả đầu dò được làm bằng vật liệu thép có đường kính phù hợp với kích thước đầu dò

The hydrophones are coved by steel material with a suitable diameter

- Tín hiệu máy CSL thu được thể hiện dạng sóng siêu âm (hình 4) Dữ liệu trên máy CSL được chuyển sang máy tính và được xử lý bằng phần mềm chuyên dụng cho ra kết quả là vận tốc của sóng siêu âm dọc theo chiều dài thân cọc Căn cứ vào giá trị của vận tốc và các đặc điểm khác của sóng siêu âm mà đánh giá

The signal received by the CSL machine shall be expressed under an ultrasonic waveform (Figure 4) Data on the CSL machine is transferred to the computer and processed by specialized software, resulting in the speed of ultrasonic waves along the length of the pile body Based on the value of the velocity and other characteristics of the ultrasonic wave, it shall be evaluated

HÌNH 4 DẠNG ĐIỂN HÌNH CỦA MỘT SÓNG SIÊU ÂM

FIGURE 4 A TYPICAL FORM OF ULTRASONIC WAVE

HÌNH 5 DẠNG ĐIỂN HÌNH CỦA BIỂU ĐỒ NĂNG LƯỢNG (PHỔ) FIGURE 5 A TYPICAL FORM OF ENERGY CHART (SPECTRAL FORM)

2 Quy trình kiểm tra mỗi mặt cắt tại hiện trường như sau / Procedure of CSL test per cross-section as follows:

- Thu thập hồ sơ và các tài liệu liên quan đến cọc thí nghiệm

Collect relevant documents of the tested pile

- Nghiệm thu cọc đủ điều kiện thí nghiệm: ống siêu âm thẳng, không bị tắc, nước trong ống đầy và sạch

Inspection on condition of the access tube: Straight, no congestion, water in access tube

- Lắp đặt thiết bị, kiểm tra các thông số hoạt động của thiết bị

Installation of equipment and inspection on working values of the equipment

- Nhập các thông số cọc thí nghiệm vào máy

Input data of the tested pile into the computer

- Tiến hành thí nghiệm, thu số liệu hiện trường

Proceed the test and record data

+ Làm trình tự từng mặt cắt Thả 2 đầu phát và thu đồng thời vào các ống đến đáy Cho chạy phát thử nếu tín hiệu tốt có thể bắt đầu ghi bằng cách kéo đồng thời 2 dây lên Trong trường hợp tín hiệu xấu không ghi được các đầu đo sẽ được căn chỉnh cho tới khi có tín hiệu ổn định Kéo 02 đầu thu và phát đồng thời phù hợp với chế độ làm việc của máy để thu tín hiệu Quá trình được tiếp diễn cho tới khi 2 đầu

đo được kéo lên khỏi ống siêu âm Lưu trữ tín hiệu trong máy

Carry out the test for each cross-section Drop the 2 hydrophones simultaneously into the access tubes until the bottom By trial operation, if the signal is good, it shall start recording by lifting up hydrophones at the same time In the event of a bad signal, the hydrophones shall be adjusted until a stable signal is available Lift up the hydrophones at the same time in accordance with the working mode of the machine to record signals The process shall be continued until the hydrophone are pulled up completely out of the access tubes The signal data shall

be stored in the computer

- Tiếp tục quy trình trên cho các mặt cắt tiếp theo cho đến hết Quy trình sử dụng và điều khiển máy tuân theo hướng dẫn sử dụng

Continue the above process for the next test cross-section until the end The operaton procedure of the machine shall follow the manual for machine use

- Xử lý số liệu trong phòng và in kết quả / Data analysis and result printout

HÌNH 6 SƠ ĐỒ MINH HỌA CÔNG TÁC THÍ NGHIỆM SIÊU ÂM

CỌC TẠI HIỆN TRƯỜNG FIGURE 6: ILLUSTRATON OF ONSITE CSL TEST

VI Phân tích, đánh giá kết quả siêu âm / Result analysis and evaluation:

- Tín hiệu mà máy siêu âm thu được thể hiện dưới dạng sóng siêu âm Dữ liệu trên máy được chuyển sang máy tính và được xử lý bằng phần mềm SONIC 97 cho

ra kết quả là vận tốc sóng siêu âm dọc theo thân cọc

The received signal is expressed in the form of ultrasonic waves The data on the machine is transferred to the computer and processed by the software SONIC 97

to give result of ultrasonic waves along the pile body

- Căn cứ vào giá trị của vận tốc và các đặc điểm khác của sóng siêu âm để đánh giá chất lượng của bê tông cọc

Based on the value of velocity and other characteristics of ultrasonic waves to evaluate the quality of pile concrete

- Tính đồng nhất của bê tông cọc được hiểu là sự đồng đều về chất lượng bê tông theo chiều dài thân cọc và mặt cắt tiết diện cọc Trong phương pháp xung siêu

âm vùng bê tông có tính đồng nhất thể hiện ở sự ổn định và đồng đều của vận tốc truyền xung Khi biểu đồ vận tốc truyền xung siêu âm có sự thay đổi theo chiều giảm lớn hơn 20 % thì xuất hiện khuyết tật Vùng bê tông không có khuyết tật xung

có biên độ biến đổi bình thường, vùng xuất hiện khuyết tật biên độ xung suy giảm rõ rệt Các biểu đồ biểu diễn sự thay đổi về thời gian, biên độ xung và vận tốc truyền xung (xem hình 1, hình 2, hình 3), trong đó trục tung của biểu đồ là biên độ xung hoặc độ sâu thí nghiệm trục hoành là thời gian hoặc vận tốc truyền xung

The concrete integrity of pile is understood as the uniformity of concrete quality along the pile length and cross-sections of the pile In the crosshole tomography (CT) method, the uniformity of the concrete area is reflected through the stability and uniformity of the pulse transmission velocity When the CT chart shows a decrease of wave amplitube of more than 20%, a defect shall be detected In the area without concrete defects, the wave amplitude shows a normal variation Otherwise, the wave amplitude is clearly reduced The graphs show the variation in time, wave amplitude and pulse propagation velocity (see figure 1, figure 2, figure 3), in which the vertical axis of the graph is the pulse amplitude and the horizontal axis is the tiem or pulse velocity

- Khi mức độ suy giảm vận tốc truyền xung lớn hơn 20 %, cần xem thêm các nguyên nhân khác như khả năng và điều kiện chịu lực của cọc, phạm vi vùng nghi

có khuyết tật của cọc cả theo chiều đứng cũng như trên toàn bộ tiết diện ngang của cọc, vai trò của cọc có khuyết tật và của cả móng cọc đó, khả năng sửa chữa Để kiến nghị cần hay không cần xử lý và phương pháp xử lý hoặc xét sự giảm yếu của cọc trong tính toán

When the attenuation of the pulse velocity is more than 20%, it is necessary to consider other causes such as the bearing capacity and condition of the pile, the scope of the suspected defect area of the pile both longitudinal direction and transverse direction, the capacity of the pile with defects and the pile foundation, and repairability so as to recomend the treatment, the treatment method or review the strength reduction of the pile in the calculation

- Trong quá trình xử lý kết quả thí nghiệm cần phân biệt để xử lý hoặc loại bỏ các xung bị ảnh hưởng do nhiễu (xem Hình 4)

In the process of processing test results, it is necessary to distinguish to process

or remove pulses affected by noise (see Figure 4)

Hình 1 - Biểu đồ xung siêu âm truyền qua vùng bê tông không có khuyết tật Figure 1 - Graph of ultrasonic pulses passing through a defect-free concrete area

Hình 2 - Biểu đồ xung siêu âm đi qua vùng bê tông có khuyết tật, biên độ giảm, thời

gian truyền xung tăng mạnh

Figure 2 - Graph of ultrasonic pulse passing through the concrete area with defects,

amplitude decreased, pulse propagation time strongly increased

Hình 3 - Sự suy giảm của vận tốc truyền xung siêu âm trong

vùng bê tông có khuyết tật

Figure 3 - The attenuation of the velocity of ultrasonic pulse transmission in the

defective concrete area CHÚ DẪN / Note:

1 Vùng bê tông thân cọc có khuyết tật / Defective concrete area

2 Vùng bê tông thân cọc đồng nhất, vận tốc truyền xung ổn định đồng đều

The area with concrete integrity, the pulse transmission speed is stable and uniform

Hình 4 - Biểu đồ xung siêu âm bị ảnh hưởng do nhiễu

Figure 4 – Graph of ultrasonic pulse affected by noise

- Kết hợp giữa năng lượng và vận tốc truyền xung sẽ cho phép người thí nghiệm đánh giá một cách có hiệu quả về khả năng xuất hiện khuyết tật trên thân cọc khoan nhồi Năng lượng truyền xung siêu âm là một giá trị đo sự vận động của môi trường mà xung truyền qua Năng lượng truyền xung được tính bằng tích phân các số liệu thu được trong một khoảng sử dụng mà nó được chỉ ra trong bộ đếm dữ liệu Năng lượng được đo bằng Volt - giây, nhưng trong thực tế giá trị thực bị bỏ qua Năng lượng thực tế được truyền và nhận bởi phần cứng của thiết bị rất khó để đánh giá một cách định lượng, vì vậy nó chỉ được đánh giá một cách định tính hoặc tương đối Thông thường giá trị năng lượng được biểu thị theo biểu đồ logarit Từ biểu đồ biến thiên năng lượng truyền xung siêu âm tại các độ sâu thí nghiệm (xem Hình 5), sự xuất hiện khuyết tật trong bê tông được đánh giá tương ứng với độ giảm

50 % năng lượng

The combination of energy and pulse velocity will allow the tester to effectively evaluate the possibility of defects in the body of bored piles The ultrasonic pulse transmission energy is a value that measures the movement of the medium through which the pulse travels The pulse transmission energy is calculated by integrating the data obtained over a usage interval indicated in the counter Energy is measured in Volts - seconds, but in practice the actual value is ignored The actual energy transmitted and received by the device's hardware is

difficult to quantify quantitatively, so it can only be assessed qualitatively or relatively Usually the energy value is expressed in a logarithmic scale From the graph of ultrasonic pulse transmission energy variation at the tested depths (see Figure 5), the appearance of defects in concrete is evaluated corresponding to a 50% reduction in energy

VII Xác định vị trí và hình dạng của khuyết tật / Determination of the location and shape of the defect:

- Sau khi xác định cọc bị khuyết tật, nếu như cần xác định hình dạng của khuyết tật dùng phương pháp quét xung siêu âm cả hai phía Việc xác định vị trí khuyết tật bê tông của cọc được thực hiện trên cơ sở các biểu đồ quan hệ tốc độ truyền sóng âm biến đổi theo vị trí và độ sâu đo Dựa vào tung độ chỉ độ sâu ta có thể xác định được vị trí khuyết tật tại mặt cắt đo Kết hợp nhiều mặt cắt đo trên cọc

có thể xác định được phạm vi phân bố, vị trí và chất lượng bê tông cọc

After determining the pile haing defects, if it is necessary to determine the shape of the defects by using the ultrasonic pulse scanning method on both direction The determination of the position of concrete defects of the pile is made

on the basis of the relationship graph of the sound wave propagation speed relationship which varies by location and measurement depth Based on the longitude indicating the depth, we can determine the position of the defect on the measuring section By combining multiple measurement sections on piles, it can determine the range, location and quality of the concrete

Hình 6 - Sơ đồ bố trí đầu thu, phát xung siêu âm để xác định vị trí Và hình dạng khuyết tật

Figure 6 - Diagram of the receiver and the source of the ultrasonic pulse to determine the position and shape of the defect

Hình 5 - Biểu đồ vận tốc và năng lượng

truyền xung siêu âm

Figure 5 - Ultrasonic pulse transmission velocity

and energy graph

Different defect locations in a concrete structure

1 Đầu phát / Source

2 Đầu thu / Receiver

3 Ống đo siêu âm / Access tubes

4 Khuyết tật trong bê tông / Defect

5 Vùng bóng / Test range

VI Báo cáo kết quả thí nghiệm / Test report:

- Tín hiệu mà máy siêu âm thu được thể hiện dưới dạng sóng siêu âm Dữ liệu trên máy được chuyển sang máy tính và được xử lý bằng phần mềm SONIC 97 cho

ra kết quả là vận tốc sóng siêu âm dọc theo thân cọc

Signals received by the machine is expressed in the form of ultrasonic waves The data on the machine is transferred to a computer and processed by software SONIC 97, resulting in the speed of ultrasonic waves along the pile body

- Căn cứ vào giá trị của vận tốc và các đặc điểm khác của sóng siêu âm để đánh giá chất lượng của bê tông cọc:

Based on the value of velocity and other characteristics of ultrasonic waves to evaluate the quality of piled concrete:

+ Đánh giá chất lượng cọc theo tốc độ truyền sóng có thể tham khảo theo bảng kinh nghiệm sau:

The evaluation on pile quality according to wave propagation speed can refer

to the following table:

Chất lượng cọc / Pile quality Tốc độ truyền sóng / Ultrasonic wave

The evaluation on the declination degree of ultrasonic wave speed at positions

of the pile body can refer to the following table

Chất lượng cọc / Pile quality Mức độ suy giảm vận tốc /

Declination of speed (%)

Khuyết tật nhẹ / Light defect 10 - 20

Khuyết tật nặng / Critical defect > 20

Cọc gẫy / Broken pile Mất tín hiệu / Lost signal Nội dung báo cáo của công tác thí nghiệm siêu âm kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi bao gồm:

The content of the report on ultrasonic test to check the quality of bored piles includes:

+ Giới thiệu tên công trình, địa điểm, hạng mục công trình

Project name, construction location, work item

+ Phương pháp, tiêu chuẩn thí nghiệm

Method and standards of the test work

+ Chủ đầu tư, Đơn vị thí nghiệm

Client, test agency

+ Các số liệu về cọc thí nghiệm như kích thước cọc, ngày thí nghiệm

Data of the test pile such as pile size, test date

+ Nguyên lý, trình tự thí nghiệm

Principle and procedure of the test

+ Thiết bị đo / Test equipment

+ Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm / Test result sumary

+ Biểu đồ phổ và vận tốc sóng các mặt cắt bê tông thân cọc

Spectrogram and wave velocity graths on concrete sections of pile body + Kết luận, kiến nghị về kết quả thí nghiệm, các nhận xét và đề xuất

Conclusion, recommendation, comments

C: THÍ NGHIỆM KHOAN KIỂM TRA MŨI CỌC KHOAN NHỒI / TIP CORING TEST

I Tiêu chuẩn thí nghiệm / Applicable standards:

- TCVN 9351 : 2012 - Đất xây dựng – Phương pháp thí nghiệm hiện trường - Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) / Soils - Field testing method - Standard penetration test

- TCVN 10303 : 2014 về Bê tông - Kiểm tra và đánh giá cường độ chịu nén / Concrete - Control and assessment of compressive strength

II Mục đích thí nghiệm / Test purposes:

Việc thí nghiệm kiểm tra đáy cọc khoan nhồi nhằm / Tip coring test is to:

- Xác định chất lượng bê tông đáy cọc, bao gồm: Khoan lấy mẫu; Gia công mẫu và nén xác định cường độ mẫu

Determine the concrete quality of the pile, including: Core drilling and sampling; Sample preparation and compression

- Xác định chiều dày lớp mùn lắng dưới đáy cọc (nếu có)

Identify the thickness of the soft soil layer under pile toe (if any)

III Số lượng cọc thí nghiệm / Quantity of test pile:

- Số lượng khoan lõi cọc thí nghiệm : 02 cọc D1200 và 01 cọc D1500

02 piles: one D1200 pile and one D1500 pile

IV Thiết bị thí nghiệm / Test equipment:

Máy khoan XY-1 Made in China, chiều sâu khoan tối đa 100m, các thiết bị chính của máy như sau:

Drilling machine XY-1 Made in China, the maximum drilling depth is 100m, the main equipment of the machine is as follows:

- Thiết bị chính: Bao gồm động cơ nối truyền hệ thống thuỷ lực tạo ra lực để đẩy cần khoan quay, động cơ là máy diezel 120 mã lực, hệ thống thuỷ lực gồm hộp

số, thanh truyền từ động cơ ra, bánh răng chờ nối cần khoan Toàn bộ được lắp đặt trên một giá đỡ chắc chắn

Main equipment: A motor to convert the force from a hydraulic system to generate force to rotate the drill shaft The motor is a 120-horsepower diesel engine, the hydraulic system includes a gearbox, a transmission rod to transmit force from the engine, gears All are mounted on a sturdy frame

- Thiết bị cần khoan / Drilling shaft:

+ Giá ba chân: Gồm 3 cây sắt ống có đường kính 10cm chia làm 2 nửa ráp với nhau được gia cố chắc chắn trên đầu có đặt các chốt để ghép lại thành hình kim tự tháp chắc chắn Trên 1 giá có hàn các nấc thang để tiện cho công việc lên xuống lắp cần chủ động, tháo cáp…

Tripod: Includes 3 iron tubes with diameter of 10cm assembled together, firmly reinforced at top by pins to shape into a solid pyramid On one rack, there are welded steps to facilitate the assembly and dismantlement of cable

+ Cần chủ động: là một thanh sắt chịu lực toàn bộ thân, có khoan lỗ để cho nước tuần hoàn qua, trên thân có khắc từng đoạn 10cm nhằm đánh dấu kiểm tra chiều sâu khi khoan

Drilling tube: An force-bearing iron tube with drilled holes on the body to allow the circulation of water The body is engraved each 10cm segment to mark the depth when drilling

+ Các đoạn cần: bao gồm nhiều đoạn chế tạo bằng thép chịu lực có chiều dài 3.1m (±5 cm) nối với nhau bằng khớp nối, toàn bộ thân đoạn chế tạo lỗ xuyên tâm

để cho nước tuần hoàn khi khoan

Tube sections: include many tube sections made of bearing steel with a length

of 3.1m (±5 cm) connected by joints There are drilled holes on the body to allow the circulation of water when drilling

+ Ống lấy lõi có chiều dài 1,8m (đường kính ngoài 76mm đến 90mm) một đầu lắp vào các đoạn cần khoan, đầu kia lắp vào lưỡi khoan

Split tube has a length of 1.8m (outside diameter is from 76mm to 90mm) with one end is attached to the drilling tube and the other end is attached to the drill blade

V Nguyên lý và quy trình thí nghiệm / Test principles and procedures:

- Nguyên lý của quá trình thí nghiệm khoan lấy lõi mũi cọc khoan nhồi bằng phương pháp khoan thổi rửa bằng nước, thí nghiệm tiến hành nén mẫu bê tông thu được tuân theo tiêu chuẩn TCVN 10303 : 2014: thời gian tiến hành thí nghiệm không sớm hơn 14 ngày kể từ khi đổ xong bê tông

Tip coring test applies the method of water drilling, the compression for the concrete core samples complies with the standard TCVN 10303: 2014, in which the

time to conduct the test is not 14 days earlier since the completion of concrete casting

Mô tả quy trình thí nghiệm tại hiện trường / On-site work description

- Việc thí nghiệm sử dụng máy khoan XY-1 đã nêu trên và hệ thống cần khoan chuyên dụng Dưới đây là các bước cơ bản quy trình thí nghiệm khoan lấy lõi của một cọc:

The test uses a drilling machine XY-1 and a specialized drilling system Below are the basic steps of a tip coring test for a pile:

- Vận chuyển bộ thiết bị thí nghiệm lắp đặt tại vị trí đầu cọc thí nghiệm

Take all test equipment for installation at the destinated position

- Lắp đặt giá khoan máy khoan

Install the drilling frame

- Thả ống khoan lấy lõi (kích thước mũi khoan hợp kim có đường kính 90mm, phụ thuộc độ thẳng của lỗ khoan mà lựa chọn đường kính cho phù hợp - thông thường ta lựa chọn đường kính 90 khi lỗ khoan thẳng đứng), lắp đặt cần khoan, đo chiều dài cần khoan thông qua số lượng cần và thước mét

76-Install the split tube (an alloy tube with a diameter of 76-90mm, depending on the straightness of the drill hole to select the appropriate split tube - normally the split tube with a diameter of 90mm will be selected when the hole is vertical), install the drill rod, measure the length of the drill rod through the number of rod sections and the meter ruler

- Tiến hành khoan thủng nắp bịt đáy ống khoan lõi

Start the drilling to break to endcap

- Tiến hành khoan thổi rửa tuần hoàn để lấy mẫu bê tông, tốc độ quay của cần khoan 140 vòng/1 phút Khi mũi khoan còn cách bê tông mũi cọc khoảng 20cm thì dừng lại và chia vạch lại 20cm còn lại trên cần khoan thành các đoạn nhỏ 2cm để theo dõi quá trình tụt của cần khoan khi hết bê tông

Carry out water circulating drilling to take of concrete samples The rotation speed of the drilling tube is 140 rpm per minute When the drill bit is about 20cm from the pile toe, stop drilling and divide the remaining 20cm on the drill tube into small segments of 2cm to monitor the travel status of the drill tube when finishing the concrete layer

Giá treo cần khoan

Chân máy

Lưỡi khoan ống lấy lõi

- Thu nhận mẫu, kiểm tra đo kớch thước, ký nhận lưu giữ mẫu thớ nghiệm Collect samples, measure, sign on the samples

- Xỏc định cỏc thụng số về mựn lắng mũi cọc (nếu cú)

Identify parameters of the soft soil layer under pile toe (if any)

- Ghi chộp số liệu hiện trường và lập biờn bản xỏc nhận quỏ trỡnh thớ nghiệm Record data and make on-site minutes to confirm the test

HèNH 2 SƠ ĐỒ MINH HỌA CễNG TÁC THÍ NGHIỆM KHOAN KIỂM TRA TIẾP XÚC CỌC TẠI HIỆN TRƯỜNG

FIGURE 2: DIAGRAM TO ILLUSTRATE THE TIP CORING TEST

VI Đánh giá kết quả / Result evaluation:

Kết quả thí nghiệm được trình bày trong bảng sau:

Test results are presented in the followng table:

Bảng 1: Bảng kết quả thí nghiệm

Table 1: Test table

Ký hiệu cọc khoan nhồi khoan lõi Tên cọc / Pile code

Chiều sâu khoan (m)

Drilling depth (m)

Cao độ đầu cọc (m)

Top level of pile (m)

Độ sâu bắt đầu khoan (m)

Depth of starting drilling (m)

Độ sâu kết thúc khoan (m)

Depth of finishing drilling (m)

Số mẫu lõi bê tông thu được

Number of concrete core sample

Căn cứ vào các mẫu thu được tại hiện trường có thể đánh giá độ đồng nhất

và chất lượng bê tông đáy cọc, chất lượng tiếp xúc giữa cọc và đất nền ở chân cọc

Based on the samples obtained at the site, it is possible to evaluate the uniformity and quality of the concrete at pile toe, the quality of the contact between the pile and the soil layer under the pile toe

Nội dung báo cáo của công tác khoan kiểm tra chất lượng bao gồm:

The test report includes:

+ Tên, địa điểm công trình

Name and address of the construction work

+ Chủ đầu tư, Đơn vị thí nghiệm

Client, testing agency

+ Các số liệu về cọc thí nghiệm như kích thước cọc, ngày đổ bê tông, ngày thí nghiệm

Data of the test pile such as dimension, date of concrete casting, date of test + Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm