(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Đề Xuất Quy Trình Quản Lý Nhằm Nâng Cao Chất Lượng Cọc Khoan Nhồi Ứng Dụng Cho Công Trình Times City.pdf

CHƯƠNG 1 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn, tác giả đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của PGS TS Nguyễn Hữu Huế những ý kiến về chuyên môn quý báu của các thầy cô giáo trong[.]

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn, tác giả đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Nguyễn Hữu Huế những ý kiến về chuyên môn

quý báu của các thầy cô giáo trong khoa Công trình – Trường Đại học Thủy lợi

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Trường đại học Thủy lợi đã chỉ bảo và hướng dẫn khoa học và cơ quan cung cấp số liệu trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Do trình độ, kinh nghiệm cũng như thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên Luận văn khó tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý độc giả

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Tác giả luận văn

Nguyễn Công Sáng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn này là sản phẩm nghiên cứu của riêng cá nhân tôi Các số liệu và kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được

ai công bố trong tất cả các công trình nào trước đây Tất cả các trích dẫn đã được ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Tác giả luận văn

Nguyễn Công Sáng

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU - 1 -

I Tính cấp thiết của đề tài 1

-II Mục đích của đề tài 2

-III Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2

-IV Kết quả dự kiến đạt được 3

-CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN BẰng CỌC KHOAN NHỒI - 4 -

1.1 Các công nghệ xử lý nền hiện nay ở việt nam 4

-1.1.1 Nhóm biện pháp cải tạo phạm vi nông - 6 -

1.1.2 Nhóm biện pháp cải tạo phạm vi sâu - 10 -

1.2 Quy trình khảo sát, thiết kế, thi công cọc khoan nhồi 15

-1.2.1 Quy trình khảo sát cọc khoan nhồi - 15 -

1.2.2 Quy trình thiết kế cọc khoan nhồi - 16 -

1.2.3 Quy trình thi công cọc khoan nhồi - 17 -

1.2.4 Các phương pháp thí nghiệm, kiểm tra trong quá trình thi công - 21 -

1.2.5 Các thí nghiệm, kiểm tra sau khi thi công cọc xong - 28 -

1.3 Quy trình quản lý chất lượng cọc khoan nhồi ở việt nam 32

-1.3.1 Quản lý thi công lỗ cọc - 32 -

1.3.2 Quản lý dung dich để giữ thành lỗ cọc - 35 -

1.3.3 Quản lý khung cốt thép - 36 -

1.3.4 Quản lý ống thăm dò - 37 -

1.3.5 Quản lý chất lượng thi công bê tông - 37 -

1.3.6 Quản lý chất lượng làm cọc - 39 -

Kết luận chương I 41

-CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ CÁC SỰ CỐ VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY HƯ HỎNG, GIẢM CHẤT LƯỢNG CỦA CỌC KHOAN NHỒI - 42 -

2.1 Các sự cố và khuyết tật của cọc khoan nhồi thường gặp 42

-2.2 Đánh giá nguyên nhân gây hư hỏng sự cố cọc khoan nhồi 50

-2.2.1 Đánh giá nguyên nhân gây hư hỏng sự cố cọc khoan nhồi trong công đoạn khoan tạo lỗ - 51 -

2.2.2 Đánh giá nguyên nhân gây hư hỏng sự cố cọc khoan nhồi trong công đoạn đổ

bê tông đúc cọc - 54 -

2.3 Đề xuất các biện pháp xử lý sự cố cọc khoan nhồi 56

-2.3.1 Biện pháp xử lý sự cố cọc khoan nhồi trong công đoạn thi công tạo lỗ - 56 -

2.3.2 Quy trình quản lý biện pháp xử lý sự cố cọc khoan nhồi - 58 -

2.3.3 Cách Ph òng ngừa sự cố - 63 -

Kết luận chương 2 75

-CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG CỌC KHOAN NHỒI - 76 -

3.1 Đề xuất quy trình quản lý trong bước khảo sát, thiết kế 76

-3.2.1 Quy trình quản lý trong bước khảo sát - 76 -

3.2.2 Đề xuất quy trình để quản lý trong bước thiết kế - 82 -

3.2 Đề xuất quy trình quản lý trong bước thi công, bảo dưỡng 86

-3.3.1 Đề xuất quy trình quản lý trong bước thi công - 86 -

3.3.2 Quản lý thi công khung cốt thép - 90 -

3.3.3 Quản lý chất lượng thi công bê tông - 91 -

3.3.4 Đề xuất quy trình quản lý trong bước bảo dưỡng - 93 -

3.3.5 Đề xuất quy trình quản lý trong bước thí nghiệm, kiểm tra - 96 -

3.3.6 Biên bản thi công - 107 -

3.3.7 Quản lý chất lượng bằng cọc mở đáy - 108 -

3.3 Giới thiệu chung về công trình 110

-3.1.1 Tổng quan về công trình Time city - 110 -

3.3.3 Quy mô dự án Times City - 111 -

3.4 Đề xuất quy trình quản lý chất lượng cọc khoan nhồi cho công trình Times City - 113 -

3.4.1 Nội dung của quản lý chất lượngcọc khoan nhồi - 113 -

Kết luận chương 3 134

-K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 135 -

1 Kết luận 135

-2 Kiến nghị 136

-TÀI LI ỆU THAM KHẢO - 137 -

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sự cố tụt lồng cốt thép (cọc bên tay trái) - 2 -

Hình 1.2 Các loại mũi khoan - 13 -

Hình 1.3 Sơ đồ quy trình thi công - 19 -

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình thi công - 87 -

Hình 3.2: Sơ đồ quy trình kiểm tra trong quá trình thi công - 103 -

Hình 3.3: Sơ đồ quy trình kiểm tra chất lượng cọc sau thi công - 104 -

Hình 3.4 Sơ đồ quy trình giám sát cọc khoan nhồi - 106 -

Hình 3.5 Quá trình thi công cọc mở đáy - 109 -

Hình 3.6 Mặt bằng tổng thể công trình - 111 -

Hình 3.7 Phối cảnh công trình [19] - 113 -

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Phân loại các kỹ thuật công nghệ xử lý nền - 5 -

Bảng 2.1 Tỉ trọng dịch của dung tươi - 57 -

Bảng 2.2 Trị số độ dính thích hợp của dung dịch dùng trong phương pháp không ống chống - 58 -

Bảng 3.1 Khối lượng và thành phần khảo sát tối thiểu cho cọc khoan nhồi công trình Times City - 78 -

Bảng 3.2 So sánh tính năng của dung dịch bentonit với dung dịch tổng hợp - 89 -

Bảng 3.3 Trị số độ dính thích hợp của dung dịch - 89 -

Bảng 3.4 Ví dụ hạng mục cần thí nghiệm - 92 -

Bảng 3.5 Ví dụ về hạng mục và số lần thí nghiệm quản lý thường ngày (xưởng sản xuất bê tông thương phẩm) - 93 -

MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển kinh tế xã hội, nhu cầu xây dựng công trình có tải trọng lớn như: Cầu, đường, nhà cao tầng, Đập thủy điện, Cống, Tràn và bến cảng ở nước ta ngày càng nhiều Quá trình xây dựng công trình

ở những vùng có điều kiện địa chất yếu, phức tạp trên toàn lãnh thổ Việt Nam như vùng châu thổ khắp Bắc, Trung, Nam đòi hỏi các nhà xây dựng phải tìm kiếm và áp dụng các phương pháp xử lý nền đất yếu phù hợp với điều kiện từng vùng để thỏa mãn các yêu cầu về kỹ thuật, thời gian và giá thành hợp lý Rất nhiều các biện pháp gia cố nền đất yếu đã được áp dụng như: bơm hút chân không, bấc thấm, cọc tre, cọc tràm, cọc cát, cọc vôi đất, cọc xi măng đất, cọc bê tông cốt thép, v.v Nhưng các biện pháp trên vẫn còn khá nhiều nhược điểm trong việc gia cố chịu lực ổn định đối với công trình có tải trọng lớn và có nhiều hạn chế, ảnh hưởng đến môi trường xung quanh, kéo dài thời gian thi công công trình, sức mang tải không lớn Do

đó, cọc khoan nhồi (tạo lỗ trong đất, đặt cốt thép rồi đổ bê tông vào) ngày càng được coi trọng và ưa chuộng trong việc xử lý nền móng ở nước ta

Tuy nhiên thực tế thi công cho thấy, bên cạnh những công nghệ làm cọc ngày càng tiên tiến và kinh nghiệm tốt ngày càng tích lũy, cũng đã bộc lộ nhiều sai sót về mặt kỹ thuật và đã xảy ra một số sự cố đáng tiếc Do đó cần phải quan tâm tới công tác quản lý, kiểm tra và đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi và đề ra các giải pháp khắc phục

Vì vậy để có một sản phẩm cọc khoan nhồi chất lượng cần phải cần phải nghiên cứu đề xuất quy trình quản lý phù hợp nhằm nâng cao chất lượng cho cọc

khoan nhồi

Hình 1.1 Sự cố tụt lồng cốt thép (cọc bên tay trái)

II Mục đích của đề tài

Nghiên cứu đề xuất quy trình quản lý nhằm nâng cao chất lượng cọc khoan nhồi

III Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

1 Cách tiếp cận

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là công nghệ thi công cọc khoan nhồi Vì vậy, hướng tiếp cận của đề tài sẽ là:

1.1 Tiếp cận từ tổng thể đến chi tiết (tiếp cận hệ thống)

Để thực hiện tốt đề tài thì việc tiếp cận các kết quả về cọc khoan nhồi đã được nghiên cứu trước đây, các công nghệ thiết kế, thi công trong và ngoài nước, nhằm đúc rút các kinh nghiệm và vận dụng thích hợp cho công trình nghiên cứu

1.2 Tiếp cận kế thừa

Có nhiều đề tài nghiên cứu, phân tích về các khía cạnh khác nhau của chất lượng cọc khoan nhồi cũng như các sự cố trong thi công cọc khoan nhồi Do đó, cần

kế thừa các kết quả nghiên cứu đó để giảm bớt khối lượng tính toán trong luận văn

2 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập các tài liệu liên quan: các tài liệu về cọc khoan nhồi, các khuyết tật thường gặp, các tài liệu liên quan đến công trình;

- Phương pháp phân tích thống kê: thống kê, phân tích các số liệu thu thập được;

- Phương pháp chuyên gia: trao đổi với thầy hướng dẫn và các chuyên gia có

kinh nghiệm nhằm đánh giá và đưa ra giải pháp kết cấu phù hợp nhất

IV Kết quả dự kiến đạt được

- Quy trình quản lý nhằm nâng cao chất lượng cọc khoan nhồi

- Đề xuất quy trình quản lý các biện pháp xử lý sự cố cọc khoan nhồi

- Ứng dụng kết quả nghiên cứu cho công trình Times city – Hà Nội

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN BẰNG CỌC

KHOAN NHỒI

1.1 Các công nghệ xử lý nền hiện nay ở việt nam

Hiện nay trên thế giới có nhiều công nghệ cải tạo nền và xử lý nền đất yếu Việc

xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào điều kiện như: Đặc điểm công trình, đặc điểm của địa chất nơi xây dựng công trình, không gian và thời gian Tùy theo từng điều kiện cụ thể mà lựa chọn các biện pháp xử lý nền cho hợp

lý Có nhiều biện pháp xử lý gia cố nền đất yếu cụ thể như: Bệ phản áp, đệm cát, đệm đất, đệm đá sỏi, cọc tre, cọc cừ tràm, gia cố nền bằng vải địa kỹ thuật, lưới địa

kỹ thuật, thiết bị tiêu nước thẳng đứng, bấc thấm, cố kết bằng hút chân không, cọc vôi đất, cọc xi măng đất, cọc cát, cọc bê tông cốt thép, cọc khoan nhồi Sau đây các công nghệ được khái quát như sau:

Tùy theo mục đích, tính chất và điều kiện thực tế có nhiều biện pháp công nghệ cải tạo và xử lý khác nhau cho nền đất yếu Việc áp dụng hợp lý các phương pháp

sẽ có tác dụng làm tăng cường độ của đất, giảm độ lún tổng cộng cũng như sự chênh lệch lún, từ đó đảm bảo được tính ổn định khi khai thác, rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí xây dựng cho công trình Chính vì vậy việc lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp cho từng loại đất riêng biệt là rất quan trọng, tùy vào từng điều kiện cụ thể mà người thiết kế đưa ra các biện pháp xử lý hợp lý và được phân loại như sau:

Phân loại các kỹ thuật công nghệ xử lý nền

Phương pháp

luận

pháp nổ mìn

2 Thoát nước + Phương pháp gia tải trước không hỗ trợ

thoát nước + Phương pháp gia tải trước với thoát nước đứng

+ Phương pháp cọc vôi đất + Phương pháp bơm hút chân không kết hợp gia tải

+ Giếng hạ mực nước + Giếng sâu

+ Đá dăm/sỏi thoát nước

Cố kết đất sét

* Hạ mực nước trong lớp cát để làm khô hoặc tăng

áp lực cố kết có hiệu trong đất sét nằm trên lớp cát

** Xử lý chống hóa lỏng

+ Phương pháp cọc cát nén chặt + Phương pháp đầm rung

+ Đầm nặng (Phương pháp cố kết động)

Tỉ trọng của cát rời

5 Xử lý nhiệt + Phương pháp nhiệt hóa

+ Phương pháp đông cứng

Cho xử lý tạm thời

6 Gia cường + Tấm phủ và lưới trên bề mặt toàn bộ yếu

+ Gia cố đất + Phương pháp cọc cát đầm chặt

Bao gồm vải địa gia cường

* Trong trường hợp đất dính

Đối với nền đất yếu có tính nén lún cao, để tăng nhanh tốc độ lún và giảm thiểu lún dư của nền đắp khi khai thác thì việc sử dụng các biện pháp tiêu nước thẳng đứng như bắc thấm, giếng cát kết hợp với gia tải đem lại hiệu quả kinh tế cao Để tăng cường độ chặt cho nền đất yếu cũng như đảm bảo tính ổn định của nền đắp thì các biện pháp như cọc đất gia cố xi măng, bệ phản áp, tường rọ đá là những giải pháp thông dụng

Ngoài ra việc cải tạo xử lý nền đất yếu còn được phân loại làm 2 nhóm biện pháp xử lý nền đất yếu là: Nhóm biện pháp cải tạo phạm vi nông và nhóm biện pháp cải tạo phạm vi sâu

1.1.1 Nhóm biện pháp cải tạo phạm vi nông

Đối với lớp đất yếu có chiều dày không lớn nằm trực tiếp dưới móng công trình thì có thể áp dụng các biện pháp xử lý như đệm cát, đệm đá, đệm đất, bệ phản

áp để gia cố nền Nhóm biện pháp này nhằm mục đích tăng cường khả năng chịu lực, hạn chế biến dạng (đặc biệt biến dạng không đồng đều) của nền đất dưới tác dụng của tải trọng công trình Trong thực tế đệm cát, đệm sỏi, đệm đất còn dùng để thay thế lớp đất yếu có chiều dày không lớn hơn 3m dưới móng tường, cột trong các công trình dân dụng, công nghiệp và dưới bản đáy các công trình thủy lợi Đối với nền đường đắp trên bùn lầy thì áp dụng bệ phản áp để khống chế khả năng phát triển của vùng biến dạng dẻo do lớp đất yếu gây ra là một trong những biện pháp xử

lý hiệu quả

1.1.1.1 Bệ phản áp

Sử dụng bệ phản áp là phương án thiết kế kinh tế và thông lệ nhất, ở những nơi có sẵn đất để đặt phản áp, và không có sự hạn chế nào khác về khoảng đất trống trong thi công cũng như thời gian vận hành sử dụng Phương pháp này đã được xem xét, áp dụng cho những nơi không tồn tại giới hạn về đất và khoảng trống.Việc tính toán bệ phản áp thường áp dụng cách tính dựa vào sự phát triển của vùng biến dạng dẻo dưới tác dụng của tải trọng công trình

1.1.1.2 Đệm cát

Phương pháp đệm cát là phương pháp thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới đáy móng công trình một lớp đệm cát đóng vai trò như một lớp chịu lực, giảm bớt

độ lún, làm tăng ổn định khi công trình chịu tải ngang Ngoài ra để tăng khả năng chịu tải của đất yếu và ngăn đất yếu hòa lẫn vào vật liệu đắp, vải địa kỹ thuật không dệt đã được áp dụng với đệm cát

Ưu điểm là thi công đơn giản, kích thước móng và chiều sâu chôn móng sẽ giảm vì áp lực tiêu chuẩn truyền lên lớp đệm cát sẽ tăng

Nhược điểm là không dùng cho các công trình có chiều dày lớp đất yếu lớn (>3m) và nơi nước ngầm có áp lực tác dụng trong phạm vi lớp đệm cát

1.1.1.3 Đệm đất

Khi công trình xây dựng trên nền đất đắp ở trạng thái ẩm ít và mực nước ngầm ở dưới sâu thì có thể dùng phương pháp đệm đất Đệm đất là phương pháp thay thế lớp đất yếu bằng lớp vật liệu đệm là đất sét pha cát lấy ở trong khu vực xây dựng

Vì phương pháp đệm đất tận dụng được vật liêu địa phương nên kinh tế hơn

so với phương pháp đệm cát Việc tính toán trong phương pháp đệm đất cũng tương

tự như việc tính toán đối với đệm cát

1.1.1.4 Cải tạo nền bằng cọc tre

Đóng cọc tre là một phương pháp gia cố nền đất yếu hay dùng trong dân gian thường chỉ dùng dưới móng chịu tải không lớn (móng nhà dân, móng dưới cống )Miền nam thường dùng cọc cừ hay cọc tràm do nguyên liệu sẵn có

Đóng cọc tre là để nâng cao độ chặt của đất, giảm hệ số rỗng dẫn đến nâng cao sức chịu tải của đất nền

Không đóng cọc tre trong đất cát vì đất cát không giữ được nước, thường chỉ đóng cọc tre trong nền đất sét có nước Thông thường người ta đóng 16 – 25 cọc/ m2 vì dễ chia (khoảng cách cọc 20 – 25cm)

1.1.1.5 Cải tạo nền đất bằng cọc tràm (cừ tràm)

Cọc cừ tràm được người Pháp sử dụng cách đây trên 100 năm, (ví dụ nhà hát Thành phố Hồ Chí Minh) Một thời gian rất dài khi mà cọc bê tông cốt thép chưa được sử dụng rộng rãi, những căn hộ ở Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng và miền Tây Nam Bộ nói chung thường dùng cừ tràm như một giải pháp gia cố móng khi

xây trên nền đất yếu.Trong số đó có những căn hộ cấp 4, đến những chung cư 3 đến

6 tầng đang tồn tại đến nay là một minh chứng cho kinh nghiệm của những người đi trước trong việc sử dụng cừ tràm như một giải pháp hiệu quả gia cố nền móng cho những công trình nhỏ và thấp tầng

Đa phần thiết kế móng cọc tràm theo kinh nghiệm vì thế nó chủ yếu được sử dụng cho nhà dân Thông thường 16 cọc/m2, cần thiết phải đóng cừ tràm rộng ra ngoài diện tích móng, mỗi cạnh từ 0,1 – 0,2m để tăng sức chống cắt của cung trượt

1.1.1.6 Cải tạo đất bằng cọc cát

Hiện nay, để xử lý đất yếu người ta có thể dùng công nghệ cọc cát đầm hay viết tắt là cọc cát Phương pháp cọc cát đầm là một phương pháp để làm ổn định nền đất yếu bằng cách thi công các cọc cát được đầm kỹ với đường kính lớn bằng quá trình lặp đi lặp lại rút hạ cọc ống thép được rung Phương pháp này tạo ra các ống mao dẫn (là cọc cát) làm giảm mực nước ngầm trong đất, làm chặt đất và cải thiện chỉ tiêu cơ lý của đất nền

Một vài dạng của phương pháp này đã có từ thế kỷ 19 do các kỹ sư trong quân đội Pháp dùng đầu tiên, nhưng phải tới 50 năm sau thì người Đức mới áp dụng các công nghệ hiện đại cho phương pháp này Cọc cát đã được thiết kế ở một số công trình xây dựng dân dụng và giao thông ở Việt Nam khi cần nhanh tiến độ thi công Cọc cát áp dụng cho nền đất yếu có chiều dày > 3m Mực nước ngầm (tại thời điểm thi công) phải ở sâu (nếu lớn hơn độ sâu đỉnh cọc cát thì tốt nhất)

Các lớp đất trong phạm vi gia cố bị ép chặt khi đóng lỗ tạo cọc cát (không xuất hiện tình huống gia tăng áp lực nước lỗ rỗng khi tạo lỗ, và giảm áp lực này khi kéo ống vách lên, đầm cát tạo cọc cát) Do đó nếu nước trồi lên mặt đất thì đây là quá trình tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng và hiệu quả nén chặt đất không cao Khi đó đất đang cố kết, mà với đất dính thì cần thời gian, không thể có hiệu quả tức thời

1.1.1.7 Gia cố nền đất bằng bấc thấm

Bấc thấm đứng được sử dụng để xử lý gia cố nền đất yếu, trong thời gian

ngắn có thể đạt tới 95% độ ổn định dài hạn, tạo khởi động cho quá trình ổn định tự nhiên ở giai đoạn sau Quá trình gia cố có thể được tăng tốc bằng gia tải

Sử dụng bấc thấm để xử lý gia cố nền đất yếu thu được các kết quả như sau: + Giảm thiểu tối đa sự xáo trộn các lớp đất

+ Khả năng tương thích cao của lõi cũng như vỏ bấc thấm với nhiều loại đất + Dễ dàng thi công, hiệu suất có thể đạt tới 8.000m/ngày

+ Không cần cấp nước khi thi công

+ Bấc có thể đóng được xuống độ sâu trên 40m

1.1.1.8 Cố kết bằng hút chân không

Phương pháp này được sử dụng thường xuyên tại Nhật Bản trong xây dựng công trình từ những năm 1960 đến năm 1980 Tại Trung Quốc, công trình sử dụng đường băng số 2 Sân bay Quốc tế Phố Đông Thượng Hải là một phương án “sân bay hướng ra đại dương” Sau khi sử dụng công nghệ này không chỉ giải quyết được vấn đề lún sâu của nền đất trên bờ biển mà còn tiết kiệm được cả nhiều triệu USD tiền vốn đầu tư Hơn nữa chất lượng công trình được các chuyên gia đánh giá “tốt nhất, vượt xa yêu cầu thiết kế” Ngoài ra còn có nhiều công trình khác như: Công trình xử lý nền đất ở cảng Tam Kỳ, công trình cảng Tân Thành, Ninh Ba, Chiết Giang (Trung Quốc) Tại Việt Nam, nhà máy khí điện đạm Cà Mau, nhà máy DAP,

dự án Long Thành – Dầu Giây, Nhà máy sợi Polyester Đình Vũ, nhà máy điện CTHH Nhơn Trạch Đồng Nai, Cảng Đình Vũ Hải Phòng đã dùng công nghệ bơm hút chân không để hút nước trong đất làm cho đất cố kết rất nhanh chỉ trong thời gian ngắn

Mặc dù đã ứng dụng cho một số công trình nhưng ứng xử thật sự của phương pháp này trong xây dựng chưa tốt vì một số nguyên nhân sau:

- Rất khó làm kín khí

- Có giới hạn về độ sâu gia cố

- Hiệu quả thấp đối với nền gồm các tầng cát với hệ số thấm cao nằm xen kẹp

- Giá thành cao do sử dụng các cọc cừ ngăn cách vùng cần gia cố nhằm làm tăng

độ chân không

1.1.1.9 Cọc xi măng đất

Từ rất lâu trên Thế Giới cọc xi măng đất đã được dùng để cải tạo đất Mục đích của phương pháp này là cải thiện các đặc trưng của đất, như tăng cường độ

kháng cắt, giảm tính nén lún, bằng cách trộn đất nền với xi măng (vữa xi măng) để chúng tương tác với đất Sự đổi mới tốt hơn nhờ trao đổi ion tại các hạt sét, gắn kết các hạt đất và lấp các lỗ rỗng bởi các sản phẩm của phản ứng hóa học Trộn sâu phân loại theo chất kết dính (xi măng, vôi, thạch cao, tro bay ) và phương pháp trộn (khô/ướt, quay/phun tia, guồng xoắn hoặc lưỡi cắt) Ở Việt Nam phổ biến hai công nghệ thi công cọc xi măng đất là: Công nghệ trộn khô (Dry Jet Mixing) và công nghệ trộn ướt (Wet Mixing hay còn gọi là Jet grouting: khoan phụt vữa cao áp) là công nghệ của Nhật Bản Khoan phụt vữa cao áp là một quá trình bê tông hóa đất Nhờ có tia nước và tia vữa phun ra với áp suất cao (200 – 400 atm), vận tốc lớn

≥ 100 m/s, các phần tử đất xung quanh lỗ khoan bị xói tơi ra và hòa trộn với vữa phụt đông cứng tạo thành một khối đồng nhất “xi măng – đất” [9]

1.1.2 Nhóm biện pháp cải tạo phạm vi sâu

1.1.2.1 Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn

Nhóm biện pháp cải tạo phạm vi nông tuy có những hiệu quả nhất định nhưng còn rất nhiều hạn chế đối với việc xử lý các công trình ở mức tương đối lớn chúng chỉ có khả năng xử lý nền trong phạm vi nông Do đó để xử lý nền trong phạm vi sâu phải sử dụng đến cọc bê tông cốt thép đúc sẵn và cọc khoan nhồi Ngày nay cọc

bê tông cốt thép được dùng phổ biến nhất ở Việt Nam để xử lý tầng đất yếu có chiều sâu lớn nằm dưới móng các công trình loại lớn và quan trọng

Cọc thường có tiết diện vuông 20x20cm hoặc 30x30cm Số lượng và chiều dài cọc được xác định thông qua tính toán thiết kế Cọc bê tông cốt thép có thể là cọc chống hoặc cọc treo tùy thuộc vào đặc điểm của nền và tải trọng công trình đặt trên nó Trên thế giới cũng như ở Việt Nam giải pháp này được dùng từ lâu và đã cơ bản hoàn thiện các quy trình từ khảo sát, thiết kế cho đến thi công và nghiệm thu Tuy vậy trong quá trình sử dụng để xử lý nền móng vẫn còn nhiều hạn chế nhất định không thể khắc phục được dẫn đến hiệu quả sử dụng cọc chưa cao Ví dụ như dễ làm cho đất xung quanh đẩy trồi, tiếng ồn lớn, không dễ dàng đóng xuyên qua được tầng đất cứng, thi công cọc dễ bị xiên, tiết diện cọc không lớn, số lượng cọc trong

đài móng nhiều,…Do đó cọc khoan nhồi là giải pháp xử lý nền móng hiệu quả nhất

1.1.2.2 Cọc khoan nhồi

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của các công trình xây dựng quy mô lớn, móng cọc khoan nhồi ngày càng trở thành một hình thức móng sâu được dùng nhiều cho các công trình xây dựng, giao thông, thủy lợi, công nghiệp, đặc biệt là trong các công trình cầu và nhà cao tầng

Cọc khoan nhồi được ứng dụng lần đầu tiên ở Việt Nam vào đầu những năm

90 với đường kính Φ 1,4m hạ sâu 30m khi thi công cầu Việt trì Ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp bắt đầu ứng dụng vào năm 1996 đó là công trình nhà máy

xi măng Tam Điệp – Ninh Bình do Đan Mạch thiết kế và giám sát thi công Từ đó đến nay công nghệ thi công cọc khoan nhồi được phát triển rất nhanh Bên cạnh đó cũng có nhiều khuyết điểm trong thi công, trong quản lý dẫn đến chúng ta chưa thể làm chủ toàn bộcông nghệ cọc khoan nhồi Cọc khoan nhồi hiện nay có thể nói là

giải pháp chủ yếu để giải quyết kỹ thuật móng sâu, trong các điều kiện địa chất đất yếu hoặc địa chất phức tạp, đặc biệt là trong vùng hang động casto Sở dĩ việc áp dụng cọc khoan nhồi trong xây dựng nhà cao tầng và cầu ở nước ta phát triển mạnh chủ yếu vì cọc khoan nhồi có các ưu điểm cơ bản như: tiến độ thi công nhanh(đặc biệt là thi công topdown, hầm, cầu, cảng…), điều kiện áp dụng rất phổ biến áp dụng rộng rãi với tất cả các loại đất nền, thích hợp với các loại kết cấu khoan được vào

đá, sức chịu tải lớn, kích thước cọc lớn, thiết bị đơn giản có thể dùng các máy khoan thăm dò địa chất, trong quá trình thi công vẫn có thể tiếp tục kiểm tra địa tầng, có thể căn cứ theo cấu tạo địa tầng và yêu cầu thiết kế để điều chỉnh chiều dài và đường kính cọc và đặc biệt là biến các công việc thi công dưới nước trở thành thi công trên mặt nước, nó phù hợp với thực tế của Việt Nạm Vì thế sử dụng cọc khoan nhồi đã đẩy nhanh được tiến độ thi công, có tác dụng lớn trong việc hạ giá thành xây dựng cầu

Cọc khoan nhồi là: Loại cọc tiết diện tròn được thi công bằng cách khoan tạo

lỗ trong đất sau đó lấp đầy bằng bê tông cốt thép.Thông thường có đường kính lớn đến 3m, chiều sâu đến 120m (Cầu Cần Thơ), sức chịu tải của một cọc có thể đạt tới

4000 tấn

Phương pháp thi công thường là khoan tạo lỗ bằng thiết bị khoan chuyên dụng đặc biệt giữ ổn định thành vách bằng ống chống thép hoặc một đoạn ống vách kết hợp với dung dịch bentonite Tuỳ theo điều kiện địa chất và điều kiện thi công

mà sử dụng các loại thiết bị khác nhau, nhưng chủ yếu gồm các dạng chính như sau:

- Máy khoan gầu xoay được sử dụng đối với địa chất là cát, đất sỏi sạn, cát pha cuội sỏi (các mố trụ trên cạn hoặc khi có thể đắp đảo để thi công) ví dụ như Sany 150, Bauer

- Máy khoan theo nguyên lý tuần hoàn ngược được dùng cho các công trình dưới sông, có nước ngập, khoan vào tầng đá gốc hay đá phong hoá như trường hợp trụ 2, trụ 3 cầu Việt-Trì, các trụ cầu Hàm rồng, cầu Gianh, ví dụ: máy khoan xoay mài RCD ANNY 2500, RCD 2000

- Máy khoan vách xoay được dùng cho các công trình có tầng địa chất phức tạp, ví dụ có tầng cát chẩy, hoặc các công trình gần những công trình đã hiện có trước như trong các dự án cầu đường sắt Hà nội - TP Hồ chí Minh,v.v ví dụ: Lefer, CZ30

Tuy nhiên trong nhiều dự án xây dựng đã sử dụng kết hợp các loại thiết

bị khác nhau để phát huy thế mạnh của mỗi loại, ví dụ : dùng máy khoan gầu xoay

ED 4000 để khoan tầng đất cho các trụ trên cạn của cầu Hàm-rồng vì tốc độ khoan đất của loại, máy này rất nhanh, sau đó dùng máy khoan theo nguyên

lý tuần hoàn ngược TRC để khoan tiếp vào tầng đá gốc

Đối với nước ta, công nghệ móng cọc khoan nhồi đã được các Nhà thầu

áp dụng mạnh mẽ trong xây dựng Tuy nhiên vì kinh nghiệm thiết kế, thi công và kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi chưa nhiều nên thường gặp một số sự cố trong thi công làm ảnh hưởng đến chất lượng và giá thành xây dựng

Cọc khoan nhồi đòi hỏi công nghệ và thiết bị thi công phức tạp, giá thành cao

và thường dùng cho công trình có tải trọng và áp lực đáy móng lớn như các nhà cao tầng, móng trụ cầu, cảng vv…

Cọc khoan nhồi có ưu điểm hơn so với các loại cọc đóng cọc ép được thi công theo công nghệ đặc biệt với các thiết bị đặc biệt Người ta dùng loại máy khoan chuyên dụng với các dạng mũi khoan khác nhau để tạo lỗ

Hình 1.2 Các loại mũi khoan

a) Ưu điểm của cọc khoan nhồi:

- Về mặt kết cấu:

+ Căn cứ vào tài liệu khảo sát địa chất, người thiết kế có thể xác định được chiều sâu cọc sao cho sức chịu tải của đất nền tương đương với sức chịu tải do vật liệu làm cọc (Pvl≈ Pđn) Điều này với phương pháp cọc đóng, nén tĩnh hoặc ép neo không thực hiện được Đó là điều kiện đưa đến giải pháp nền móng hợp lý và kinh

tế hơn

+ Khả năng chịu lực cao hơn 1,2 lần so với các công nghệ khác,

+ Cọc khoan nhồi có thể được đặt vào những lớp đất rất cứng, thậm chí tới lớp

đá mà cọc đóng không thể tới được

+ Có tiết diện và độ sâu mũi cọc lớn hơn nhiều so với cọc chế tạo sẵn do vậy sức chịu tải lớn hơn nhiều so với cọc chế tạo sẵn

+ Số lượng cọc trong một đài cọc ít, việc bố trí các đài cọc (Cùng các công trình ngầm) trong công trình được dễ dàng hơn

+ Sức chịu tải ngang của cọc khoan nhồi là rất lớn, việc thi công cọc nhồi có chấn dung nhỏ hơn nhiều so với cọc đóng, thi công cọc nhồi không gây hiện tượng trồi đất ở xung quanh, không đẩy ngang các cọc sẵn có xung quanh

+ Thích hợp với các loại nền đất đá, kể cả vùng có hang castơ

+ Thích hợp với các công trình lớn, tải trọng nặng, địa chất nền móng là đất hoặc có địa tầng thay đổi phức tạp

+ Không gây ảnh hưởng đến các công trình xây dựng liền kề (lún nứt, hiện tượng trồi đất, lún sụt cục bộ, ) Xây dựng nhà cao tầng tại các khu dân cư đông đúc, nhà xây chen, nhà xây liền kề mặt phố, nhà biệt thự vì nó khắc phục được các

sự cố lún nứt các nhà liền kề, lấy lại thăng bằng các nhà đã xây dựng bị nghiêng lún trong khi sử dụng, gia cố móng nhà bị yếu, có thể thi công tại các địa điểm chật hẹp hoặc trong ngõ ngách nhỏ

+ Công nghệ này tạo ra một khối cọc bê tông đúc liền khối (không phải hàn nối như công nghệ đóng cọc khác), cho nên tăng khả năng chịu lực và độ bền cho móng của các công trình công nghiệp, cầu giao thông quy mô lớn,

- Về mặt thi công

+ Công nghệ này đảm bảo việc khoan nhồi cọc bê tông theo phương thẳng đứng, không bị xiên nghiêng như các phương pháp khác

+ Chi phí: giảm được 20-30% chi phí cho xây dựng móng công trình

+ Độ chính xác của cọc theo phương thẳng đứng cao hơn so với công nghệ ép cọc khác

+ Công nghệ thi công cọc khoan nhồi đã tạo thế chủ động cho ngành xây dựng công trình giao thông, không những trong thi công các công trình cầu lớn mà cho cả công trình cầu cảng, cảng biển, cảng sông nhà cao tầng

b) Nhược điểm:

- Đòi hỏi thiết bị tốt và chuyên gia có nhiều kinh nghiệm

- Thi công khá phức tạp khi vùng địa chất là hang casto

- Khó kiểm tra chất lượng lỗ cọc và thân cọc sau khi đổ bê tông cũng như sự tiếp xúc xấu của mũi cọc

Thông qua việc phân tích ưu nhược điểm của cọc khoan nhồi ở trên đã khẳng định rằng cọc khoan nhồi là công nghệ phù hợp, tối ưu nhất trong việc xử lý nền móng Những nhược điểm của cọc khoan nhồi phần lớn là do chưa có một quy trình quản lý chất lượng cọc tốt Các nhược điểm về quản lý chất lượng cho loại cọc này

là có thể khắc phục được

Ở Việt Nam đây là công nghệ xử lý nền móng mới Có một số tập đoàn, công

ty, đơn vị tư vấn lớn đang sử dụng nhưng nhìn chung chưa am hiểu sâu sắc và chưa

có nhiều kinh nghiệm về ứng dụng cọc nên vẫn còn nhiều lúng túng và bỡ ngỡ Do

đó khi sử dụng công nghệ cọc khoan nhồi vào xử lý nền móng cũng đã mang lại những hiệu quả nhất định nhưng vẫn còn nhiều sự cố đáng tiếc xảy ra làm ảnh hưởng đến chất lượng cọc khoan nhồi Vì vậy để nâng cao chất lượng cọc khoan nhồi cần phải nghiên cứu đề xuất quy trình quản lý chặt chẽ trong các khâu khảo sát, thiết kế thi công, thí nghiệm kiểm tra để cọc khoan nhồi hiệu quả hơn nữa trong việc xử lý nền móng và phổ biến hơn trong toàn nghành xây dựng

1.2 Quy trình kh ảo sát, thiết kế, thi công cọc khoan nhồi

1.2.1 Q uy trình khảo sát cọc khoan nhồi

Khảo sát để thiết kế cọc khoan nhồi nằm trong khảo sát xây dựng công trình theo TCVN 4419 – 1987 và theo thông tư số 06/2006/TT – BXD (về việc khảo sát thực hiện các bước thiết kế công trình) đã quy định và được thực hiện theo các bước như sau:

Khảo sát xây dựng gồm khảo sát địa hình, khảo sát địa chất công trình, khảo sát địa chất thuỷ văn, khảo sát hiện trạng công trình và các công việc khảo sát khác phục vụ cho hoạt động xây dựng

Khảo sát xây dựng được tiến hành theo nhiệm vụ khảo sát đã được phê duyệt Phải đi thị sát, đo vẽ, thăm dò, thu thập, phân tích, nghiên cứu và đánh giá tổng hợp điều kiện thiên nhiên của vùng, địa điểm xây dựng về địa hình, địa mạo, địa chất, địa chất thủy văn, địa chất công trình, các quá trình và hiện tượng địa chất vật

lý, khí tượng thủy văn, hiện trạng công trình để dự báo sự biến đổi và ảnh hưởng

của chúng đối với công trình xây dựng, trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình, lập các giải pháp đúng đắn về kỹ thuật và hợp lý nhất về kinh tế khi thiết kế, xây dựng công trình Đặc biệt chú ý phát hiện quy luật phân bố theo diện và chiều sâu của các phân vị địa tầng yếu, quy luật hoạt động của các quá trình địa chất tự nhiên bất lợi như cactơ, lún, trượt, trồi, xói lở, nước ngầm

Thành phần công tác khảo sát phục vụ bước thiết kế kỹ thuật bao gồm khoan, thí nghiệm hiện trường, thí nghiệm trong phòng, được lựa chọn phù hợp với yêu cầu

xử lý nền, móng, kết cấu chịu lực của công trình Phải đảm bảo cung cấp đủ số liệu

để tính toán xử lý nền móng, kết cấu chịu lực của công trình với đầy đủ kích thước cần thiết; đề xuất các giải pháp thi công xử lý nền, móng, kết cấu chịu lực của công trình một cách hợp lý, đảm bảo an toàn cho công trình và các công trình lân cận

1.2.2 Q uy trình thiết kế cọc khoan nhồi

Quy trình thiết kế cọc khoan nhồi được quy định trong TCXD 195-1997 Để quyết định sử dụng cọc khoan nhồi trong việc gia cố móng, cần phải có đầy đủ các kết quả khảo sát địa chất và các kết quả thí nghiệm cần thiết Đơn vị thiết kế tiến hành tính toán sức chịu tải của cọc phải được thực hiện theo trạng thái giới hạn của hai nhóm:

1.2.2.1 Nhóm thứ nhất:

- Về độ bền của kết cấu cọc

- Về sức chịu tải của đất nền

- Về ổn định của đất nền quanh cọc khi cọc chịu tải trọng ngang

1.2.2.2 Nhóm thứ hai:

- Về độ lún của nền móng cọc do tải trọng thẳng đứng gây ra

- Về chuyển vị của cọc (hướng thẳng đứng, nằm ngang và góc xoay của đầu cọc) cùng với đất nền do tác dụng của tải trọng thẳng đứng, tải trọng ngang và mômen

- Về hình thành và mở rộng vết nứt trong các cấu kiện bê tông cốt thép của móng cọc

- Đối với công trình xây chen, cần xét đến những yếu tố có ảnh hưởng bất lợi đến người và các công trình ở khu vực lân cận và dự kiến những biện pháp xử lý thích hợp

1.2.3 Q uy trình thi công cọc khoan nhồi

Quy trình thi công cọc khoan nhồi gồm các công việc sau:

1.2.3.1 Chuẩn bị thi công

Trước khi thi công cọc khoan nhồi phải thi công các công trình phụ trợ và chuẩn bị các trang thiết bị, máy móc, vật tư, thí nghiệm, kiểm định cần thiết phục vụ cho thi công, ) Kiểm tra vật liệu chính (thép, xi măng, dung dịch khoan, phụ gia, cát, đá, nước sạch ), chứng chỉ chất lượng của nhà sản xuất, và kết quả thí nghiệm kiểm định chất lượng Dụng cụ và thiết bị kiểm tra chất lượng phải có kiểm chuẩn của cơ quan đủ thẩm quyền

1.2.3.2 Công tác trắc địa, định vị

Căn cứ vào bản vẽ đã được phê duyệt cho việc thi công, đội trắc đạc sẽ đánh dấu vị trí tim cọc để khoan, sử dụng máy kinh vĩ và thước thép để định vị Chọn hai trục trên bản vẽ vuông góc tạo thành hệ tọa độ khống chế, 4 mốc của hệ trục này được gửi lên chỗ an toàn nhất (có thể ở bên ngoài khu vực xây dựng) Tim cọc được xác định bằng 2 tim mốc kiểm tra A và B vuông góc với nhau và đều cách tim cọc 1 khoảng L bằng nhau Từ đây sẽ dùng thước đo để xác định vị trí của gầu khoan và Casing Trước khi tiến hành khoan tại vị trí mỗi tim cọc phải kiểm tra lại một lần nữa

1.2.3.3 Lắp đặt thiết bị thi công

Trong thi công cọc khoan nhồi việc thao tác lắp đặt thiết bị làm lỗ là nhân tố quan trọng cho sự ổn định của máy, độ chính xác và năng suất thi công của hai cọc trái và phải Việc quyết định hướng lắp đặt thiết bị theo đặc tính của từng loại thiết

bị, phải căn cứ vào tình hình cụ thể của hiện trường thi công, hiệu suất thi công và trình tự thi công, đường chuyển thiết bị vào hiện trường, v.v

1.2.3.4 Khoan tạo lỗ để hạ ống vách tạm (đối với phương pháp khoan có ống vách)

Tiến hành khoan tạo lỗ đúng vị trí tim cọc với đường kính lớn hơn đường kính lí thuyết từ 10 ÷ 20cm với độ sâu theo thiết kế để hạ ống vách tạm

1.2.3.5 Tiến hành khoan tạo lỗ

Trước khi khoan tạo lỗ phải kiểm tra độ thẳng đứng dây dọi của tháp dẫn hướng cần khoan để đảm bảo lỗ khoan không bị xiên lệch quá độ nghiêng cho phép (1/100)

Phương pháp khoan tạo lỗ có những loại sau đây:

- Thiết bị làm lỗ trong phương pháp thi công có ống chống

- Thiết bị làm lỗ trong phương pháp khoan phản tuần hoàn

- Thiết bị làm lỗ trong Phương pháp khoan lỗ bằng guồng xoắn

Trong quá trình khoan cao độ dung dịch khoan trong lỗ phải cao hơn mực nước ngầm ít nhất là 1.5 m Khi có hiện tượng thất thoát dung dịch trong hố khoan thì phải có biện pháp xử lý kịp thời

1.2.3.6 Đo đạc xác định độ sâu khoan

Chủ động đo đạc độ sâu các lớp đất qua mùn khoan lấy ra và độ sâu hố khoan theo thiết kế Các lớp đất theo chiều sâu khoan phải được ghi chép trong nhật

ký khoan và hồ sơ nghiệm thu cọc Cứ khoan được 2 m thì lấy mẫu đất 1 lần Nếu phát hiện thấy địa tầng khác so với hồ sơ khảo sát địa chất thì báo ngay cho thiết kế

và chủ đầu tư để có biện pháp điều chỉnh, xử lý kịp thời

1.2.3.9 Lắp Hạ ống đổ bê tông

Ống đổ bê tông được chế bị trong nhà máy thường có đường kính từ 219 mm đến 273 mm theo tổ hợp 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 và 6,0 m, ống dưới cùng được tạo vát hai bên để làm cửa xả, nối ống bằng ren hình thang hoặc khớp nối dây rút đặc biệt, đảm bảo kín khít, không lọt dung dịch khoan vào trong Đáy ống đổ bê tông phải luôn ngập trong bê tông không ít hơn 1,5 m [5]

1.2.3.10 Rút ống vách, lấp đầu cọc

Sau khi kết thúc đổ bê tông từ 15 min đến 20 min cần tiến hành rút ống chống tạm (casing) bằng hệ thống day (rút + xoay) của máy khoan hoặc đầu rung theo phương thẳng đứng, đảm bảo ổn định đầu cọc và độ chính xác tâm cọc

Quy trình thi công trên được thể hiện lại bằng sơ đồ như sau

Thực trạng hiện nay sơ đồ quy trình thi công trên đang được tất cả các đơn vị

thi công cọc khoan nhồi áp dụng Mặc dù các đơn vị thi công theo đúng quy trình nhưng vẫn gây ra khuyết tật cho cọc trong từng bước thi công ở trên, các khuyết tật này do nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra Chẳng hạn quy trình thi công chưa được hoàn chỉnh cũng là một nguyên nhân gây ra khuyết tật cho cọc Đây cũng là một tồn tại lớn trong thi công chưa được giải quyết Do quy trình chưa tối ưu nên việc quản lý chúng cũng gặp nhiều khó khăn

Các bước thi công trong sơ đồ trên đều có những sự cố, tồn tại nhất định mà chúng ta chưa thể khắc phục hết ngay được mà phải giải quyết từng bước Sự chưa hoàn chỉnh ở quy trình thi công thể hiện rõ trong công tác khoan tạo lỗ và thổi rửa

- Trong quá trình khoan xảy ra sập thành vách là do các chỉ tiêu kỹ thuật của dung dịch bentonit không thích hợp với địa tầng cần khoan, do áp lực thủy động trong tầng cát, cát pha sét quá lớn, do gặp tầng cát có chứa nước ngầm với áp lực lớn, do chọn kỹ thuật, thiết bị khoan không phù hợp với đất nền, do độ dài của ống vách tầng địa chất phía trên không đủ qua các tầng địa chất phức tạp Bất kể là nguyên nhân nào gây ra cũng đều xuất phát từ nguyên nhân chính là do không đánh giá được chi tiết và mức độ chính xác của địa tầng nên mới xảy ra sự cố nói trên Khuyết tật do sự cố sập thành hay vét lắng không sạch để lại mùn mũi cọc quá nhiều Chúng được phát hiện qua việc đo kiểm tra bề dày của lớp bùn lắng đọng ở đáy lỗ khoan hoặc từ việc kiểm tra chất lượng của dung dịch v.v sự cố này nếu không được khắc phục ngay sẽ gây khuyết tật rất nghiêm trọng làm giảm sức chống mũi cọc Khuyết tật này thường gặp ở tất cả các cọc nhưng hiện nay chỉ những cọc thí nghiệm mới được đặt ống khoan kiểm tra đáy cọc sau đó được xử lý mùn mũi cọc và bơm vữa, còn cọc không được thí nghiệm thì không được đặt các ống chờ khoan lõi và cũng không được khoan lõi suốt chiều dài cọc để xử lý mùn ở mũi Do

đó chỉ dựa vào nhật ký thi công hay những tài liệu ghi chép được thì không thể đánh giá được chính xác mức độ mùn mũi cọc được, vì việc ghi chép này cũng không chắc đã chính xác Việc không đặt ống khoan lõi hay không khoan lõi để xử lý mũi cọc là do nhà thầu, chủ đầu tư tiết kiệm chi phí hoặc không am hiểu sâu sắc về công

nghệ xử lý nền móng bằng cọc khoan nhồi, hoặc do cố ý làm giảm giá thành cọc do phải tốn thêm một khoản chi phí cho khoan và do phải tốn thêm khoản chi phí cho việc bơm xử lý Ngoài ra có thể do tư vấn thiết kế dựa trên các tiêu chuẩn, quy trình

về thiết kế thi công cọc khoan nhồi trong đó có quy định số lượng cọc cần đặt ống khoan lõi và ống siêu âm nên đã thiết kế theo các tiêu chẩn đó Bên cạnh đó cũng chưa có cách để kiểm tra độ hút sạch của việc thổi rửa mà hiện nay phổ biến vẫn là

sử dụng chùy đo để kiểm tra Những khuyết tật này là hoàn toàn khắc phục và kiểm soát được nếu chúng ta có một quy trình thi công tốt thì hoàn toàn có thể quản lý lường trước được các sự cố đáng tiếc này Qua thực trạng về mặt quy trình thi công nói trên chúng ta cần phải có một quy trình trong bước thi công thật hoàn chỉnh thì mới quản lý được chất lượng cọc khoan nhồi

1.2.4 C ác phương pháp thí nghiệm, kiểm tra trong quá trình thi công

Công tác kiểm tra chất lượng trong quá trình thi công cần được thực hiện nghiêm túc Với công nghệ thi công thích hợp và quy trình kiểm tra chất lượng chặt chẽ, khả năng hư hỏng của cọc có thể được giảm đến mức tối thiểu Tại hiện trường cần kiểm tra các yếu tố sau:

1.2.4.1 Thí nghiệm kiểm tra dung dịch khoan

- Khối lượng riêng được kiểm tra bằng tỉ trọng kế dung dịch sét hoặc Bomeke

- Độ nhớt được kiểm tra bằng phương pháp phễu 500/700cc

- Hàm lượng cát được kiểm tra bằng dụng cụ lọc

- Tỷ lệ keo được kiểm tra bằng phương pháp đong cốc

- Lượng mất nước được kiểm tra bằng dụng cụ đo độ mất nước

- Độ dày của áo sét được kiểm tra bằng dụng cụ đo độ mất nước

- Lực cắt tĩnh được kiểm tra bằng lực kế cắt tĩnh

- Tính ổn định được kiểm tra bằng dụng cụ kiểm tra tính ổn định

- Trị số PH được kiểm tra bằng giấy thử pH

Mục đích của việc kiểm tra dung dịch là đảm bảo cho thành hố khoan không

bị sập trong quá trình khoan cũng như khi đổ bê tông và kiểm tra việc thổi rửa đáy

hố khoan trước khi đổ bê tông

Hình 1.4 Khuyết tật do sập thành vách trong quá trình khoan

1.2.4.2 Kiểm tra chất lượng lỗ cọc: Kiểm tra bằng mắt và đèn dọi hoặc dùng

phương pháp siêu âm hoặc camera ghi chụp thành lỗ khoan

1.2.4.3 Kiểm tra kích thước và tình trạng thành vách lỗ cọc

- Đo đường kính lỗ cọc: Sử dụng mẫu, calip, thước xếp mở và tự ghi độ lớn nhỏ của đường kính hoặc theo đường kính ống vách hoặc theo độ mở của cánh mũi khoan

- Độ nghiêng và tình trạng thành vách lỗ cọc: So sánh khối lượng đất lấy lên với thể tích hình học của cọc, dùng quả dọi hoặc dùng máy đo độ nghiêng hoặc phương pháp siêu âm

1.2.4.4 Đo bề dầy lớp cặn lắng ở đáy lỗ cọc

- Phương pháp chùy rơi

- Phương pháp điện trở

- Phương pháp điện dung

- Phương pháp âm

Phần lớn các thiết bị hiện đại nói trên chúng ta chưa có đầy đủ Do chi phí cho các thiết bị đó là tốn kém do đó các nhà thầu hiện nay thường dùng phương pháp chùy rơi, đôi lúc còn tận dụng đoạn thép ngắn tại công trường để buộc một đầu thước dây vào và thả xuống để đo Trong quá trình đo thao tác không cẩn thận làm lọt qua lồng thép dẫn đến kết quả đo không chính xác Ngoài ra mỗi lỗ khoan nhà thầu và tư vấn cũng chỉ tiến hành đo một lần mà không đo hai, ba lần hay dùng thiết bị khác để xác nhận lại Nếu cặn lắng có thế nằm nghiêng hay đầu mũi cọc bị sạt lở nhưng quá trình thả chùy đo lại rơi vào vị trí sâu nhất thì kết quả hoàn toàn không chính xác được Thiết bị để kiểm tra độ hút sạch cặn đáy lỗ khoan còn hạn chế nên rất khó kiểm tra được độ hút sạch Vì thế quy trình thi công trong bước này cũng cần phải có sự hoàn chỉnh hơn và phải có phương pháp để kiểm tra

độ hút sạch đáy lỗ Đây cũng là một tồn tại ở bước xử lý, kiểm tra cặn lắng trong quy trình thi công chưa hoàn chỉnh

1.2.4.5 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 còn phải phù

hợp yêu cầu sau đây:

a) Sai số cho phép trong chế tạo lồng cốt thép: theo TCXD 206:1998 Cọc khoan nhồi

b) Sai số cho phép của lớp bảo vệ cốt thép chủ của lồng thép

- Cọc đổ bê tông dưới nước ± 20 mm

- Cọc không đổ bê tông dưới nước ± 10 mm [4]

c) Ống thăm dò

Thông thường các ống đo dùng để kiểm tra chất lượng bê tông thân cọc (bằng tia gamma hoặc siêu âm) được gắn vào lồng cốt thép và thả vào lỗ cọc cùng với

việc hạ lồng Số lượng cọc hoặc cấu kiện móng để kiểm tra bằng phương pháp truyền qua (siêu âm, tia gamma), do kỹ sư tư vấn quyết định

Các ống đo được làm bằng thép hoặc nhựa PVC (có khả năng giữ đúng vị trí khi vận chuyển đổ bê tông) được nối với nhau bằng măng sông (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, 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 đảm bảo 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 0,2m Đường kính trong tối thiểu của ống đo là 50mm, khoảng cách giữa các ống đo đối với mọi cấu kiện móng nằm trong khoảng 0,3m – 1,5m

Trong TCXDVN 358:2005 siêu âm cọc khoan nhồi quy định đối với cọc có tiết diện ngang hình tròn, đường kính D số lượng ống như sau

+ Hai ống nếu D ≤ 0,6 m

+ Ba ống nếu 0,6 < D ≤ 1,0 m

+ ≥ 4 ống nếu D > 1,0 m

Đối với cọc thí nghiệm 100% đặt ống siêu âm [2]

Trong giai đoạn thi công cọc đại trà quy định số lượng cọc đặt ống siêu âm là 50% tổng số lượng cọc trong đó số lượng cọc cần tiến hành kiểm tra xác định một cách ngẫu nhiên tối thiểu lấy bằng 25% tổng số lượng cọc có trong công trình Không có một tiêu chuẩn nào quy định số tỷ lệ cọc cần đặt ống khoan kiểm tra đáy Trên thế giới ngoài việc cọc khoan nhồi được thi công, kiểm tra bằng các thiết

bị hiện đại, tiên tiến sẵn có nhương trong tiêu chuẩn của họ vẫn quy định tỷ lệ đặt ống siêu âm với 100% số cọc và rất cụ thể Theo TCXD 206:1998 yêu cầu về chất lượng cọc khoan nhồi phụ lục E

Quy định tỉ lệ % cọc cần đặt sẵn ống và kiểm tra đối với công trình thông thường

Bảng 1.2 Quy định tỷ lệ đặt ống thăm dò (DTU 13.2, P1-212, 9-1992, Pháp)

(N-Tổng số cọc thi công, n- số cọc trong 1 móng trụ)

ống 50/60

Ống 102/114

Thăm

dò thân cọc NDT

Khoan lấy lõi tại mũi cọc

Các ống 50/60

Ống 102/114

Thăm

dò thân cọc NDT

Khoan lấy lõi tại mũi cọc

cọc

≤50 100 100 100 50-100 100 50-100 50-100 ≥30

>50 100 50-100 50-100 ≥30 50-100 ≥30 50-100 ≥20

Với quy định về số lượng cọc được đặt ống siêu âm và số lượng kiểm tra còn

hạn hẹp như trên thì chất lượng cọc hoàn toàn chưa thể tốt được do số lượng cọc quy định để kiểm tra quá ít Đây cũng là một tồn tại trong văn bản pháp lý

1.2.4.6 Kiểm tra chất lượng đổ 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 theo các giai đoạn

a) Kiểm tra bê tông trước khi đổ: gồm các thông số sau

- 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 xi măng

- 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

Bê tông đem đi thử cường độ phải lấy từ xe trộn và từ bê tông thân cọc 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 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

lượng 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 đúng với độ sụt quy đinh đảm bảo sự liên tục của cọc và phải kiểm tra chặt chẽ trước khi

đổ, và lượng xi măng thường không nhỏ hơn 350kg/ bê tông

Bảng 1.3 Độ sụt của bê tông cọc nhồi (theo TCXD 205 – 1998)

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 -12,5

Khi bê tông được đổ dưới nước hoặc

trong môi trường dung dịch sét

bentonite 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 bằng thông số vận tốc chuyển động cực đại của hạt

Bảng 1.4 Mức vận tốc chấn động cho phép đối với bê tông

Tuổi của bê tông Vận tốc cực đại của hạt đất (mm/giây)

b) Kiểm tra khối lượng đổ bê tông

Để xác định tình hình ống dẫn tiếp xúc vào trong bê tông và lượng bê tông

thừa sau khi kết thúc việc đổ bê tông, cần phải kiểm tra khối lượng đổ bê tông Phương pháp kiểm tra thông thường là đếm số xe chuyển bê tông đến và phiếu vận chuyển đã nhận được, có khi do thành lỗ bị sụt làm cho đường kính lỗ bị

to ra nên cần phải dùng dây thường xuyên đo xem mặt bê tông dâng lên được bao nhiêu mỗi khi đổ hết một xe bê tông

Số liệu đo được ghi chép vào sổ theo dõi, đồng thời cũng phải thường xuyên đối chiếu tương quan giữa số lượng đã vận chuyển với số lượng theo kế hoạch Nếu thấy giữa khối lượng bê tông đã vận chuyển với khối lượng bê tông theo kế hoạch có chênh lệch lớn thì phải kiểm tra lại: có khi là sai sót giữa số xe chuyển bê tông với số thực tế của bê tông đã đổ xuống, cũng có khi phải xem xét

về thiết bị, kỹ thuật, chất lượng quản lý ngay tại trạm trộn bê tông, hoặc kiểm tra lại thiết bị đo đếm

- Ghi chép trong quá trình thi công

Trong quá trình thi công cần ghi chép thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc và các sự cố xảy ra trong quá trình thực hiện các công việc sau:

+ Đặt ống chống

+ Khoan bằng guồng xoắn (phần hạ casing)

+ Bơm dung dịch bentonit

+ Khoan bằng gầu múc

+ Thổi rửa đáy hố khoan

+ Đặt lồng thép

+ Đặt ống đổ bê tông

+ Rút ống chống

+ Thể tích bê tông cho từng cây cọc

+ Sự cố và cách xử lý (nếu có)

1.2.5 Các thí nghiệm, kiểm tra sau khi thi công cọc xong

Cọc khoan nhồi là loại kết cấu để mang tải của các kết cấu chủ yếu, cho nên việc quản lý chính xác trong thi công là điều không thể thiếu được Quan trọng hơn nữa sau khi hoàn công cũng phải căn cứ tình hình cụ thể để kiểm tra lại xác định tính tin cậy của nó

Cọc khoan nhồi khác với cọc đúc sẵn, nếu muốn xác định lực tải của cọc khoan nhồi phải cần rất nhiều công cụ thiết bị và tốn nhiều kinh phí, cho nên không thể chỉ bằng phương pháp quan sát mà kiểm tra được chất lượng cọc đã thi công xong Vì vậy cọc khoan nhồi phải lấy quản lý thi công làm trọng điểm, sau khi hoàn thành Việc kiểm tra chất lượng cọc cần được tiến hành nhằm đánh giá chất lượng

bê tông cọc tại hiện trường, phát hiện các khuyết tật và xử lý các cây cọc bị hư hỏng (nếu điều kiện cho phép) Hiện nay có hai nhóm thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc là: Nhóm thí nghiệm xác định sức chịu tải của cọc đơn và nhóm thí nghiệm kiểm tra

độ đồng nhất của bê tông

1.3.2.1 Nhóm thí nghiệm xác định sức chịu tải của cọc đơn gồm:

- Nén tĩnh truyền thống

- Thí nghiệm cọc có gắn thiết bị

- Thí nghiệm hộp tải trọng Osterberg

- Thử tĩnh động Stanamic

1.3.2.2 Nhóm thí nghiệm kiểm tra độ đồng nhất của bê tông

- Khoan lấy mẫu

- Quan sát bằng thiết bị vô tuyến

- Đo đường kính thực tế thân cọc

- Phương pháp siêu âm

- Phương pháp phóng xạ

- Phương pháp hiệu ứng điện thủy lực

- Phương pháp sóng ứng suất:

+ Phương pháp biến dạng nhỏ PIT

+ Phương pháp biến dạng nhỏ: Phương pháp dao động trở kháng cơ học

(Phương pháp rung)

- Phương pháp kiểm tra chất lượng đầu cọc như sau:

+ Kiểm tra tầng bảo vệ, đường kính và hình dạng bê tông ngoài của cốt thép ở chỗ đầu cọc

+ Dùng súng bật nẩy để kiểm tra chất lượng bê tông trên đầu cọc

a) Gia tải bằng tải trọng tĩnh: Dùng để kiểm tra khả năng chịu tải của cọc.Số lượng cọc thí nghiệm thường lấy bằng 1% tổng số cọc nhưng không ít hơn 2 cọc và

vị trí cọc thí nghiệm được thiết kế và tư vấn chỉ định

- Cọc được coi là bị phá hoại khi :

+ Cọc bị phá hỏng do vật liệu và kích thước cọc không đảm bảo

+ Độ lún lớn nhất của cọc tại cấp tải trọng dặt lên gấp 2 lần tải trọng thiết kế sau 24h lớn hơn 2% đường kính cọc

+ Độ lún lớn nhất của cọc tại cấp tải trọng bằng 2,5 lần tải trọng thiết kế sau 24h lớn hơn 2,5% đường kính cọc

+ Độ lún dư lớn hơn 8mm

b) Khoan lấy mẫu: Để đánh giá độ liên tục của cây cọc và xác định cường độ bê tông Có thể lấy mẫu từ 50-150mm từ những độ sâu khác nhau, cũng có thể lấy mẫu liên tục theo chiều sâu Trường hợp cần thiết có thể nén các mẫu để kiểm tra cường

độ bê tông Thông thường cần khoan sâu hơn đáy cọc 0,5m

c) Quan sát bằng thiết bị vô tuyến (góc quan sát của camera 360ᵒ) Quan sát chi tiết thành hố khoan Thiết bị khoan dùng cho trường hợp này có thể sử dụng khoan thổi.Dùng để phát hiện các vị trí bê tông khuyết tật của cọc

d) Siêu âm

Dùng để phát hiện các khuyết tật của bê tông và đánh giá được cường độ bê tông thông qua tương quan giữa tốc độ truyền sóng siêu âm với cường độ bê tông Có 2

loạithiết bị là: Loại có đầu thu và đầu phát riêng biệt, loại có đầu thu và đầu phát gắn trên cùng một thanh

- Loại thứ nhất đầu thu và đầu phát được hạ xuống 2 lỗ khoan hoặc ống đặt sẵn khi thí nghiệm thì dầu thu và đầu phát luôn được giữ ở cùng độ sâu, bằng cách này người ta đánh giá được chất lượng bê tông nằm trong khoảng 2 lỗ khoan

- Loại thiết bị thứ 2 có đường kính 55mm, dài 2m, hai đầu thu và phát gắn trên cùng một thanh chế tạo bằng vật liệu cách âm Trước khi thí nghiệm phải bơm đầy nước đầy hố khoan để tạo môi trường truyền sóng âm Trong quá trình thí nghiệm đầu đo được hạ xuống với tốc độ không đổi Tốc độ và cường độ truyền sóng âm từ đầu phát qua bê tông đến đầu thu cho phép đánh giá chất lượng bê tông và khuyết tật cọc theo chiều sâu

Số lượng cọc thí nghiệm hường lấy bằng 2% tổng số cọc nhưng không ít hơn

3 cọc

e) Bức xạ hạt nhân (Phương pháp phóng xạ tia γ): Dùng để kiểm tra phát hiện khuyết tật cọc (Do trung tâm an toàn bức xạ hạt nhân đã nghiên cứu ứng dụng phương pháp này) Nguyên tắc giống như phương pháp siêu âm, trong đó đầu phát nguồn bức xạ hạ xuống lỗ khoan hoặc ống đặt sẵn, đầu thu hạ xuống lỗ khác Cường độ bức xạ xuyên qua bê tông trong khoảng giữa đầu phát và đầu thu cho phép đánh giá độ đặc chắc của bê tông trong khoảng này Khi trong bê tông có lỗ rỗng cường độ bức xạ tăng mạnh do khả năng cản bức xạ của chất lỏng và chất khí thấp hơn Khi bê tông đặc chắc cường độ bức xà sẽ giảm đi

f) Đo đường kính, độ nghiêng lỗ khoan và độ sạch đáy lỗ: Dùng để kiểm tra đường kính lỗ khoan trước khi đổ bê tông và dùng để phát hiện những khuyết tật có kích thước trung bình và lớn.Đầu đo 3 cánh bằng thép rất mảnh, có thể thay đổi hình dạng tùy theo đường kính vách lỗ khoan Tín hiệu đầu đo được truyền qua dây dẫn đến thiết bị tự ghi đặt trên mặt đất Kết quả đo được thể hiện dưới dạng biểu đồ quan hệ giữa đường kính và độ sâu

g) Rung cưỡng bức: Dùng để phát hiện khuyết tật bê tông của cọc.Cọc thí nghiệm được rung cưỡng bức với biên độ không đổi trong khi tần số được thay đổi

trong một dải tương đối rộng trong quá trình thí nghiệm vận tốc chuyển dịch của đầu cọc được theo dõi bằng các đầu đo chuyên dụng

h) Hiệu ứng Điện – Thủy lực: Dùng phát hiện khuyết tật trên thân cọc Việc phân tích tần số dao động và phổ năng lượng của hệ thí nghiệm chó phép phát hiện các khuyết tật trên thân cọc

i) Đo sóng ứng suất biến dạng nhỏ PIT: Dùng kiểm tra mức độ hư hỏng của cọc

và vị trí của khuyết tật, và cường độ bê tông.Bộ thiết bị gồm: búa gây chấn động 2kg, đầu đo gia tốc đầu cọc, các bộ phận ghi và phân tích kết quả Trong quá trình thí nghiệm đầu đo gia tốc được gắn vào đầu cọc rồi dùng búa cầm tay đập vào đầu cọc tạo sóng ứng suất Kết quả đo được phân tích bằng phần mềm CAPWAPC hoặc TNOWAVE

j) Đo sóng ứng suất biến dạng lớn PDA: Dùng để đánh giá sức mang tải và khuyết tật của cọc ở độ sâu không hạn chế Xung chấn động tạo ra bởi búa có trọng lượng đủ lớn để huy động toàn bộ khả năng chịu tải của đất nền với cọc có đường kính lớn trọng lượng búa có thể lên tới 15-20 tần Yếu tố quan trong nhất trong thí nghiệm là búa phải đủ năng để cọc đạt chuyển dịch cần thiết huy động toàn bộ khả năng của đất nền Mỗi thí nghiệm chỉ cần 2-3 nhát búa là đủ Kết quả đo được phân tích bằng phần mềm CAPWAPC hoặc TNOWAVE Trong đó sóng gia tốc được sử dụng làm đầu vào để tính toán sóng biến dạng

k) Thí nghiệm hộp tải trọng Osterberg : Dùng kiểm tra sức chịu tải của cọc Dùng một hay nhiều hộp tải trọng OSTERBERG (hộp thủy lực làm việc như một kích thủy lực) đặt ở mũi cọc khoan nhồi hay ở hai vị trí mũi và thân cọc Sau khi đổ bê tông đã đủ cường độ, tiến hành thử tải bằng bơm dầu thủy lực để tạo áp lực trong hộp kích Đối trọng chính là trọng lượng cọc và sức chống ma sát hông.Theo nghuyên lý phản lực, lực truyền xuống đất mũi cọc bằng lực truyền lên thân cọc Việc thử sẽ đạt tới phá hoại khi một trong hai phá hoại xảy ra ở mũi cọc

và quanh thân cọc Dựa theo các thiết bị đo chuyển vị và đo lực gắn sẵn 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 Tùy theo trường hợp phá hoại có thể thu được một

trong hai biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị Việc gia tải và đo đạc, áp dụng theo tiêu chuẩn ASTM D1143-1995 “Trình tự thử tải nhanh” của Mỹ

Phương pháp này phù hợp với các cọc có sức chống giới hạn thành bên và mũi cọc tương đương nhau Còn trong trường hợp sức chống giới hạn của mũi nhỏ hơn sức chống thành bên thì có thể đặt hai tầng ở mũi cọc và thân cọc để thử

l) Phương pháp thử tĩnh động Statnamic: Để kiểm tra sức chịu tải cọc

Dựa trên nghuyên tắc phản lực của động cơ tên lửa, người ta tạo ra một thiết

bị đặt trên đầu cọc có kèm theo đối trọng vừa đủ, cho nổ gây phản lực trên đầu cọc

có thiết bị ghi chuyển vị của cọc trong quá trình nổ, kết hợp đo các thông số biến dạng và gia tốc đầu cọc Sau đó dùng các phương pháp như phương pháp phương trình truyền sóng hoặc độ cứng động sẽ tính được sức chịu tải của cọc [4]

1.3 Quy trình quản lý chất lượng cọc khoan nhồi ở việt nam

Ở Việt Nam việc quản lý việc quản lý chất lượng cọc khoan nhồi qua các tiêu chuẩn xây dựng nhà nước đã ban hành.: TCXD 196 -1997, TCXD 197 - 1997, TCXD 359 -2005, TCXD 206 – 1998, TCXD 326 -2004, TCXD 358 – 2005, 22TCN 257-2000 Trong các tiêu chuẩn này vẫn còn nhiêu bất cập như không quy định cụ thể tỷ lệ đặt ống kiểm tra mũi cọc, tỷ lệ đặt ống siêu âm quá ít, quy trình thi công chưa chặt chẽ, chưa, chỉ có tiêu chuẩn về phương pháp thí nghiệm chứ chưa có các tiêu chuẩn riêng cho các phương pháp thí nghiệm thí nghiệm mà vẫn phải sử dụng tiêu chuẩn của nước ngoài

1.3.1 Quản lý thi công lỗ cọc

Lỗ cọc có thể được tạo ra trong lòng đất bằng các công nghệ khoan khác nhau nên cần quy định các thông số khoan cụ thể để đảm bảo lỗ cọc có chất lượng quy định

Sai số cho phép của lỗ cọc khoan nhồi đã thi công xong không được vượt quá các quy định nêu trong bảng sau

Bảng 1.5 - Sai số cho phép của lỗ cọc khoan nhồi (Theo TCXDVN 326:2004)

Phương pháp tạo lỗ

Sai số đường kính cọc,

mm

Sai số độ thẳng đứng%

Sai số về vị trí cọc, mm Cọc đơn , cọc

dưới móng băng theo trục ngang, cọc biên trong nhóm cọc

Cọc đướ móng bang theotrục dọc, cọc ở trong nhóm cọc

D/4 nhưng không >150

Giá trị âm ở sai số cho phép về đường klinhs cọc là chỉ chỗ mặt cắt cá biệt, khi có

mở rông đáy cọc thì sai số cho phép ở đáy cọc mở rộng là ±100mm

Sai số về độ nghiêng của cọc nghiêng không lớn hơn 15% góc nghiêng của cọc Sai số cho phép về độ sâu lỗ khoan ±100mm

H là khoảng cách giữa cốt cao mặt đất hiện trường thi công với cốt cao đầu cọc quy định trong thiết kế

D:Đường kính thiết kế cọc

Khi thi công trên nước (biển, sông, hồ lớn ) kĩ sư tư vấn về thiết kế có thể nới rộng sai số cho phép nêu ở bảng 1.5 này

Trước khi đổ bê tông cần phải thực hiện kiểm tra lỗ cọc theo các thông số nêu

ở bảng 2 và lập thành biên bản để làm căn cứ nghiệm thu

Bảng 1.6 - Các thông số cần kiểm tra về lỗ cọc (Theo 22TCN257-2000)

1 Tình trạng lỗ

- Kiểm tra bằng mắt và đèn dọi

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

2 Độ thẳng đứng và độ sâu

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

- Theo lượng dung dịch giữ thành vách

- Theo chiều dài cần khoan

và độ sâu của mũi cọc

- Lấy mẫu và so sánh với đất, đá lúc khoan Đo độ sâu trong khoảng thời gian không nhỏ hơn 4 giờ

- Độ sạch của nước thổi rữa

- Dùng phương pháp thả quả rơi hoặc xuyên động

- Phương pháp điện (điện trở, điện rung v.v…)

1.4.2 Quản lý cặn lắng trong lỗ

Cần dùng các phương pháp thích hợp (vét bằng thủ công hoặc máy, thổi rửa, bơm hút ) để làm sạch đáy lỗ khoan trước khi đổ bê tông Độ dày của lớp đất rời hoặc cát chìm dưới đáy lỗ (nếu còn) phải ghi vào nhật kí tạo lỗ và không vượt quá quy định sau:

Cọc chống ≤ 50mm;

Cọc ma sát + chống ≤ 100mm;

Cọc ma sát ≤ 200mm Khi thiết kế không kể đến sức chống ở mũi (cọc mở rộng từng đoạn ở thân) thì không cần hạn chế chiều dày lớp đất rời và cặn lắng ở đáy lỗ