Nghiên cứu xử lý kết quả kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp biến dạng nhỏ (pit),đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ KẾT QUẢ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG NHỎ PIT.. Qua thí nghiệm đã cho ra được những biểu đồ kết quả và nhóm nghiên cứu đã so sánh với các biểu đồ mẫ

Tổng quan tình hình nghiên cứu lĩnh vực thuộc đề tài

Cải cách mở cửa không chỉ mang lại thành tựu về kinh tế xã hội mà còn làm thay đổi mạnh mẽ các hoạt động nghề nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực khảo sát, thiết kế và thi công công trình xây dựng Vào cuối những năm 1980, chúng ta còn gặp khó khăn trong việc thực hiện khảo sát địa kỹ thuật theo yêu cầu của tư vấn nước ngoài, nhưng hiện nay, chúng ta đã có khả năng đáp ứng cho mọi cấp độ công trình.

Các loại thí nghiệm hiện trường như SPT, xuyên tĩnh, xuyên động, nén ngang Menard và cắt cánh, cùng với các thí nghiệm trong phòng như nén ba trục, nén cố kết, nén nở hông, CBR và thí nghiệm đầm chặt, đã được ứng dụng rộng rãi trong khảo sát Sử dụng thiết bị hiện đại và hệ thống tiêu chuẩn tiên tiến như ASTM, AASHTO, BSI, NF và JIS, các phương pháp thí nghiệm mới như PIT và PDA đang phát triển Những phương pháp này kết hợp với trang thiết bị hiện đại và phần mềm phân tích trực quan, giúp các kỹ sư đánh giá chất lượng cọc một cách chính xác.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu nguyên lý, các đại lượng đặc trưng của phương pháp thí nghiệm biến dạng nhỏ kiểm tra chất lượng cọc (PIT)

Nghiên cứu phân tích các kết quả đo thực tế, tìm ra quy luật các sóng phản xạ

NỘI DUNG CỦA PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG NHỎ (PIT)

Khái quát chung về Phương pháp thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp biến dạng nhỏ (PIT)

Phương pháp thí nghiệm biến dạng nhỏ, hay còn gọi là Pile Integrity Test (PIT), được sử dụng để đánh giá độ toàn vẹn của cọc và phát hiện các khuyết tật lớn trong cọc, cũng như đánh giá chiều dọc của cọc Tuy nhiên, PIT không thể dự đoán sức chịu tải của cọc và chỉ phù hợp với các cọc có trở kháng lớn Do đó, phương pháp này không áp dụng cho các loại cọc có trở kháng nhỏ như cọc chữ H hay cọc ống thép không nhồi lõi bằng bê tông Ngoài ra, các khuyết tật nhỏ như vết nứt hay chất lượng bê tông kém cũng không được phát hiện qua thí nghiệm PIT.

Thí nghiệm PIT áp dụng nguyên lý truyền sóng trong cọc với thiết bị đơn giản và gọn nhẹ hơn so với thí nghiệm PDA Chỉ cần gắn một đầu đo gia tốc gần đầu cọc và sử dụng búa cầm tay nặng từ 0.5 đến 4kg để gõ vào đầu cọc Tín hiệu sóng thu được sẽ hiển thị ngay tại hiện trường qua thiết bị IT-system (Interity Tester), và số liệu sóng được lưu lại để xử lý bằng phần mềm trên máy tính cá nhân Nếu cọc có khuyết tật, trở kháng cọc sẽ thay đổi, dẫn đến sự thay đổi đột ngột trong sóng phản hồi và đồ thị sóng.

Thiết bị PIT hiện đại thường có hai đầu đo (thiết bị Stereo), cho phép đo vận tốc tại nhiều điểm trên thân cọc Thiết bị với một đầu đo gia tốc không thể đo sóng ở vị trí cách búa quá 20cm Để thí nghiệm bề mặt cọc, cần chuẩn bị phẳng sạch, có thể sử dụng máy mài Vị trí đặt đầu đo thường cách vị trí gõ búa dưới 30cm, và chúng ta thường thực hiện nhiều nhát búa để lưu tín hiệu.

Hiện nay, việc phân tích và diễn giải kết quả đo sóng được thực hiện theo một trong ba phương pháp sau:

3) Signal matching method: phân tích bằng tín hiệu phù hợp.

Phương pháp phản hồi xung – PEM

Khi gõ nhiều nhát búa vào cùng một cọc, sóng phản hồi xung của từng nhát búa được ghi lại bằng đầu đo gia tốc Hộp điều khiển hiển thị sóng trung bình của các nhát búa trên đồ thị, theo quy ước dấu của Châu Âu với vận tốc dương phía dưới Do xung lực của búa cầm tay nhỏ, việc phóng đại sóng là cần thiết để phân tích sóng ở mũi cọc Thông thường, đoạn sau của sóng sẽ được phóng đại; ví dụ, trong đồ thị, sóng ở cuối được phóng đại 20 lần, trong khi điểm đầu không được phóng đại và sóng giữa hai điểm được phóng đại theo quy luật mũ.

Hình 1: Vận tốc phản hồi xung

Hình 2: Vận tốc phản hồi xung của cọc nguyên vẹn

Cọc có kích thước 30x30 cm và chiều dài 16.3m, trong đó phần cọc nằm trên mặt đất là 5m Tại độ dài 16.3m, sóng tăng rõ rệt, trong khi sau 5m đã bắt đầu xuất hiện sóng phản hồi từ đất tiếp xúc quanh cọc Giữa đoạn 5m và 16.3m, không có sự thay đổi đột ngột nào, cho thấy cọc có thể không bị hư hỏng lớn.

Nếu trước vị trí mũi cọc, sóng có sự thay đổi đột ngột, với hướng thay đổi trùng với hướng xung ban đầu thì có 2 nguyên nhân:

 Hoặc cọc có khuyết tật (trở kháng của cọc giảm);

 Hoặc địa chất thay đổi đột ngột (từ đất rất tốt sang đất yếu, mặt phân lớp rất rõ ràng).

Phương pháp ứng xử nhanh – TRM

Phương pháp phân tích yêu cầu búa thí nghiệm phải được trang bị bộ phận đo lực Kết quả của phương pháp này được thể hiện trên đồ thị, trong đó trục hoành biểu thị tần số sóng và trục tung thể hiện đại lượng dẫn nạp (mobility), là tỷ số giữa biên độ vận tốc và biên độ lực.

Hiệu số giữa hai hoành độ của hai cực trị trên đồ thị được gọi là Z Nếu cọc có khuyết tật, Z sẽ là khoảng cách từ đầu cọc đến vị trí khuyết tật; nếu không có khuyết tật, Z sẽ bằng chiều dài của cọc Ví dụ, với cọc có chiều dài L = 3m và vận tốc sóng c = 3400m/s, ta có thể tính được giá trị Z.

10.3m Vì z = L nên cọc không có khuyết tật d d thị So sánh nhiều giá trị cho nhiều cọc có kích thước giống nhau và ở cùng một khu vực (được coi là có chung điều kiện địa chất ), nếu các cọc đều nguyên vẹn thì các giá trị sẽ tương tự nhau Như vậy, nếu có giá trị nhỏ hơn thì cọc đó có khả năng có khuyết tật.

Phương pháp tín hiệu phù hợp – SMM

Phương pháp này được các phần mềm như TNOWAVE hay PITWAP sử dụng Trong đó, người ta đánh giá khuyết tật của cọc như sau:

Cọc cọc cần phải không có khuyết tật và có tiết diện đồng nhất Thực hiện thí nghiệm PIT trên nhiều cọc và tiến hành đo xung lực để xác định biểu đồ “sóng của cọc đặc trưng”.

 Xác định các thông số của mô hình nền bằng phương pháp tính lặp cho đến khi xung lực tính được gần giống như xung lực đo được

 Nhận biết cọc có khuyết tật: là cọc có sóng phản hồi khác với “sóng đặc trưng“

 Dựa vào các thông số mô hình nền vừa tính ở trên, đánh giá khuyết tật của cọc: vị trí khuyết tật, mức độ khuyết tật.

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÁC THÍ NGHIỆM THỰC TẾ

Phân tích các kết quả thí nghiệm PIT thực tế

Nhóm nghiên cứu đã thu thập tài liệu thí nghiệm bằng phương pháp biến dạng nhỏ trên một số móng cọc tại một số công trình như:

Nhóm nghiên cứu đã thực hiện thí nghiệm và thu được các biểu đồ kết quả, sau đó so sánh với các biểu đồ mẫu đã trình bày ở mục trước Qua đó, họ xác định được các vị trí và dự báo mức độ khuyết tật của các cọc.

- Nhận xét: Hai kết quả phân tích thí nghiệm bằng 2 phần mềm PITWAP và Profile đều thể hiện được khuyết tật của cọc

Phân tích bằng phần mềm PITWAP đã xác định chính xác vị trí khuyết tật của cọc, phù hợp với kết quả phân tích từ phần mềm profile.

Phân tích bằng biểu đồ sóng của phần mềm PITWAP yêu cầu kỹ sư có kinh nghiệm để tránh sai lầm trong việc nhận diện khuyết tật, trong khi phần mềm Profile lại trực quan và dễ dàng hơn trong việc xác định vị trí khuyết tật.

CHƯƠNG III: TÌNH HÌNH ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG NHỎ (PIT)

TRONG XÂY DỰNG TẠI VIỆT NAM

Các phương pháp phân tích cọc hiện tại coi cọc như một thanh đàn hồi với tiết diện phẳng, nhưng đối với cọc nhồi có tiết diện lớn, cần áp dụng phương pháp phân tử hữu hạn để phân tích sóng truyền Trịnh Việt Cường đã phát triển phần mềm PIT–BP cho phương pháp này, tuy nhiên hiện tại chỉ áp dụng cho bài toán đối xứng trục với cọc tròn Mặc dù phương pháp biến dạng nhỏ có nhiều ưu điểm như thiết bị gọn nhẹ, nhưng vẫn chưa được nhiều kỹ sư công trình ở Việt Nam biết đến và sử dụng rộng rãi.

-Chi phí thực hiện thấp

-Ít tốn nhân công mà hiệu quả đem lại cao

-Kết quả đo chính xác

Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng – Bộ Xây dựng đã biên soạn TCXDVN 9397:2012 để kiểm tra khuyết tật móng cọc trong xây dựng Đề tài nghiên cứu các dạng biểu đồ sóng của cọc khuyết tật nhằm rút ra biểu đồ sóng đặc trưng cho từng trường hợp Nhóm nghiên cứu đã thu thập thông tin từ nhiều nguồn, tổng hợp và phân loại các phương pháp khác nhau Để tăng tính thuyết phục, nhóm đã thu thập số liệu thí nghiệm từ các công trình thực tế và so sánh kết quả để xây dựng các biểu đồ sóng đặc trưng.

Nhóm nghiên cứu kỳ vọng rằng đề tài này sẽ hỗ trợ những ai muốn tiếp tục nghiên cứu về thí nghiệm biến dạng nhỏ kiểm tra chất lượng cọc (PIT), đặc biệt là sinh viên Đại học Giao thông Vận tải cơ sở II và các kỹ sư xây dựng Những biểu đồ sóng đặc trưng được trình bày sẽ là cơ sở giúp các kỹ sư đánh giá chính xác tính toàn vẹn của cọc.

1 Tổng quan tình hình nghiên cứu lĩnh vực thuộc đề tài: 9

2 Lý do chọn đề tài 9

3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 9

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 10

CHƯƠNG I: NỘI DUNG CỦA PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG NHỎ (PIT) 11

1 Khái quát chung về Phương pháp thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp biến dạng nhỏ (PIT) 11

2 Phương pháp phản hồi xung – PEM 12

3 Phương pháp ứng xử nhanh – TRM 14

4 Phương pháp tín hiệu phù hợp – SMM 15

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÁC THÍ NGHIỆM THỰC TẾ 16

1 Phân tích các kết quả thí nghiệm PIT thực tế 16

2 So sánh đánh giá chất lượng cọc từ kết quả thí nghiệm PIT với kết quả thí nghiệm từ phần mềm Profile 25

CHƯƠNG III: TÌNH HÌNH ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG NHỎ (PIT) TRONG XÂY DỰNG TẠI VIỆT NAM 30

CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẠT ĐƯỢC VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC KẾT QUẢ NÀY 31 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 32

1.1 Cách thành lập biểu đồ sóng đặc trưng 32

1.2 Một số biểu đồ sóng đặc trưng, so sánh với chất lượng cọc 33

Hình 1: Vận tốc phản hồi xung 12

Hình 2: Vận tốc phản hồi xung của cọc nguyên vẹn 12

Hình 3: Chín biểu đồ sóng mẫu 13

Hình 4: Phân tích theo tần số dao động 15

Hình 5: Kết quả phân tích khuyết tật bằng PITWAP 16

Hình 6: Biểu đồ sóng móng cọc Cầu Quay (Cọc A2) 17

Hình 8: Biểu đồ sóng móng cọc Hóc Môn Plaza (Cọc B100) 19

Hình 9: Biểu đồ sóng móng cọc chung cư 28 tầng – Quận 1 (Cọc C20) 20

Hình 10: Biểu đồ sóng móng cọc chung cư 28 tầng – Quận 1 (Cọc C27 & C34) 21

Hình 14: Kết quả thí nghiệm 1 25

Biểu đồ 1:Vết lõm 1/6 bề rộng gần đầu cọc 33

Biểu đồ 2:Khuyết tật lồi gần đầu cọc 34

Biểu đồ 3:Khuyết tật ở đáy cọc 35

Biểu đồ 4:Cọc có lớp địa chất ở trên có ma sát lớn 36

Biểu đồ 5:Khuyết tật lõm ở giữa cọc 37

Biểu đồ 6:Khuyết tật lõm ở gần đầu cọc 38

Biểu đồ 7:Khuyết tật lồi ở giữa cọc 39

Biểu đồ 8:Khuyết tật lồi ở gần đầu cọc 40

Biểu đồ 9:Khuyết tật lồi lõm gần đầu cọc 41

Biểu đồ 10:Cọc bị khuyết diện tích lớn trên bề mặt 42

Biểu đồ 11:Khuyết tật lớn tại mũi cọc 43

Biểu đồ 12:Cọc có sức kháng đất nền thay đổi 44

Kí Hiệu Tiếng Việt Tiếng Anh

AASHTO Hiệp hội đường bộ và vận tải Hoa Kỳ American Association of State

ASTM Hội Hoa Kỳ về Thí nghiệm và Vật liệu American Society for Testing and Materials

BS Tiêu chuẩn Anh British Standard

CBR Tỷ sức kháng California California Bearing Ratio JIS Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản Japanese Industrial Standard

IT Công nghệ thông tin Information Technology

NF Tiêu chuẩn Pháp Normalization French

PDA Thí nghiệm cọc biến dạng lớn Pile Dynamic Analysis

PEM Phương pháp phản hồi xung Push Echo Method

PIT Thí nghiệm cọc biến dạng nhỏ Pile Integrity test

SMM Phương pháp tín hiệu phù hợp Signal Matching Method SPT Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn Standard Penetration Test TRM Phương pháp ứng xử nhanh Transient Response Method

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CƠ SỞ II

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

- Tên đề tài: Nghiên cứu xử lý kết quả kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp biến dạng nhỏ (PIT)

- Sinh viên thực hiện: Đoàn Trần Vũ

- Lớp: Cầu Đường Anh K51 Khoa: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

- Năm thứ: 3 Số năm đào tạo: 5

- Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thanh Tâm

- Nghiên cứu nguyên lý, các đại lượng đặc trưng của phương pháp thí nghiệm biến dạng nhỏ kiểm tra chất lượng cọc (PIT)

- Nghiên cứu phân tích các kết quả đo thực tế, tìm ra quy luật các sóng phản xạ

3 Tính mới và sáng tạo:

- Đưa ra một số biểu đồ sóng mới phù hợp với từng loại khuyết tật trên cọc

- Đánh giá, so sánh trên các thí nghiệm thực tế

- Đưa ra các kết quả đặc trưng của đồ thị vận tốc sóng với các đặc điểm khuyết tật của cọc

- Lập Bảng kết quả làm cơ sở cho các nhân viên thí nghiệm đánh giá chất lượng của cọc khi thí nghiệm PIT.

5 Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài:

- Đề tài góp phần giúp các kĩ sư công trình có thể đánh giá chất lượng cọc một cách chính xác bằng thí nghiệm biến dạng nhỏ

- Phân tích, so sánh những kết quả thực tế trong kiểm tra chất lượng cọc

6 Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có):

Sinh viên chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực hiện đề tài:

Xác nhận của chủ tịch hội đồng nghiệm thu khoa học

(ký tên và đóng dấu)

Xác nhận của trường đại học

THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN:

Họ và tên: Đoàn Trần Vũ

Nơi sinh: Tp Đà Nẵng

Lớp: Cầu Đường Anh Khóa: 51

Khoa: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Địa chỉ liên hệ: 25B đường Làng Tăng Phú- Quận 9- TP Hồ Chí Minh Điện thoại: 01216781134 Email: dtvu101092@gmail.com

II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích của sinh viên từ năm thứ 1 đến năm đang học):

Ngành học: Cầu đường bộ Khoa: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Kết quả xếp loại học tập: Trung Bình

(ký, họ và tên) Ảnh 4x6

1 Tổng quan tình hình nghiên cứu lĩnh vực thuộc đề tài:

Cải cách mở cửa không chỉ mang lại thành tựu về đời sống kinh tế xã hội mà còn làm thay đổi mạnh mẽ các hoạt động nghề nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực khảo sát, thiết kế và thi công công trình xây dựng Vào cuối những năm 1980, chúng ta còn gặp khó khăn trong việc thực hiện khảo sát địa kỹ thuật theo yêu cầu của tư vấn nước ngoài, nhưng hiện nay, chúng ta đã có khả năng đáp ứng cho mọi cấp độ công trình.

Các loại thí nghiệm hiện trường như SPT, xuyên tĩnh, xuyên động, nén ngang Menard và cắt cánh, cùng với các thí nghiệm trong phòng như nén ba trục, nén cố kết, nén nở hông, CBR và thí nghiệm đầm chặt, đã được ứng dụng rộng rãi trong khảo sát Sử dụng thiết bị hiện đại và hệ thống tiêu chuẩn tiên tiến như ASTM, AASHTO, BSI, NF và JIS, các phương pháp thí nghiệm mới như PIT và PDA đang phát triển Những phương pháp này kết hợp với trang thiết bị hiện đại và phần mềm phân tích trực quan, giúp các kỹ sư đánh giá chất lượng cọc một cách chính xác.

2 Lý do chọn đề tài

Trong quá trình học tập, nhóm sinh viên nghiên cứu đã phát hiện ra rằng phương pháp thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc bằng biến dạng nhỏ (PIT) là một phương pháp mới hiệu quả để đánh giá khuyết tật trong cọc Đề tài này được thực hiện nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế trong việc kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp này.

3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Phương pháp thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc bằng biến dạng nhỏ là một kỹ thuật quan trọng trong xây dựng Hiện nay, có một số tiêu chuẩn áp dụng cho phương pháp này nhằm đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả thí nghiệm.

Lý thuyết kết hợp với kết quả thí nghiệm thực tế

Nhóm nghiên cứu đã thu thập và phân tích tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau để hiểu rõ về phương pháp kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp biến dạng nhỏ (PIT) Để đảm bảo tính khách quan và chính xác, nhóm sinh viên đã thu thập dữ liệu và bảng đánh giá kết quả thí nghiệm từ một số cọc thực tế Những thông tin này sẽ được trình bày chi tiết hơn trong chương II – nghiên cứu đánh giá kết quả thực tế.

CHƯƠNG I: NỘI DUNG CỦA PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG NHỎ (PIT)

1 Khái quát chung về Phương pháp thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp biến dạng nhỏ (PIT)

Phương pháp thí nghiệm biến dạng nhỏ, hay còn gọi là Pile Integrity Test (PIT), được sử dụng để đánh giá độ toàn vẹn của cọc và phát hiện các khuyết tật lớn trong cọc, cũng như đánh giá chiều dọc của cọc Tuy nhiên, PIT không thể dự đoán sức chịu tải của cọc và chỉ phù hợp với các cọc có trở kháng lớn Do đó, phương pháp này không áp dụng cho các loại cọc có trở kháng nhỏ như cọc chữ H hay cọc ống thép không nhồi lõi bằng bê tông Ngoài ra, các khuyết tật nhỏ như vết nứt hay chất lượng bê tông kém cũng không được phát hiện qua thí nghiệm PIT.

Thí nghiệm PIT áp dụng nguyên lý truyền sóng trong cọc với thiết bị đơn giản và gọn nhẹ hơn so với thí nghiệm PDA Chỉ cần gắn một đầu đo gia tốc gần đầu cọc và sử dụng búa cầm tay nặng từ 0.5 đến 4kg để gõ vào đầu cọc Tín hiệu sóng thu được sẽ hiển thị ngay tại hiện trường qua thiết bị IT-system (Interity Tester), và số liệu sóng được lưu lại để xử lý bằng phần mềm trên máy tính cá nhân Nếu cọc có khuyết tật, trở kháng cọc sẽ thay đổi, dẫn đến sự thay đổi đột ngột trong sóng phản hồi và đồ thị sóng.

Thiết bị PIT hiện đại thường có hai đầu đo (thiết bị Stereo), cho phép đo vận tốc tại nhiều điểm trên thân cọc Thiết bị với một đầu đo gia tốc không thể đo sóng ở vị trí cách búa quá 20cm Để thí nghiệm bề mặt cọc đạt yêu cầu, cần chuẩn bị phẳng sạch, có thể sử dụng máy mài Vị trí đặt đầu đo thường cách vị trí gõ búa dưới 30cm, và chúng ta thường thực hiện nhiều nhát búa để lưu tín hiệu.

1) Pulse echo method: phân tích theo thời gian (phương pháp phản hồi xung);

2) Transient response method: ứng sử nhanh (hay phân tích tần số dao động);

3) Signal matching method: phân tích bằng tín hiệu phù hợp

2 Phương pháp phản hồi xung – PEM

TÌNH HÌNH ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG NHỎ (PIT) TRONG XÂY DỰNG TẠI VIỆT NAM

Kiến nghị

Nhóm nghiên cứu kỳ vọng rằng đề tài này sẽ hỗ trợ những ai muốn tiếp tục nghiên cứu về thí nghiệm biến dạng nhỏ kiểm tra chất lượng cọc (PIT), đặc biệt là sinh viên Đại học Giao thông Vận tải cơ sở II và các kỹ sư xây dựng Những biểu đồ sóng đặc trưng được trình bày sẽ là cơ sở giúp các kỹ sư đánh giá chính xác tính toàn vẹn của cọc.

1 Tổng quan tình hình nghiên cứu lĩnh vực thuộc đề tài: 9

2 Lý do chọn đề tài 9

3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 9

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 10

CHƯƠNG I: NỘI DUNG CỦA PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG NHỎ (PIT) 11

1 Khái quát chung về Phương pháp thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp biến dạng nhỏ (PIT) 11

2 Phương pháp phản hồi xung – PEM 12

3 Phương pháp ứng xử nhanh – TRM 14

4 Phương pháp tín hiệu phù hợp – SMM 15

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÁC THÍ NGHIỆM THỰC TẾ 16

1 Phân tích các kết quả thí nghiệm PIT thực tế 16

2 So sánh đánh giá chất lượng cọc từ kết quả thí nghiệm PIT với kết quả thí nghiệm từ phần mềm Profile 25

CHƯƠNG III: TÌNH HÌNH ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG NHỎ (PIT) TRONG XÂY DỰNG TẠI VIỆT NAM 30

CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẠT ĐƯỢC VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC KẾT QUẢ NÀY 31 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 32

1.1 Cách thành lập biểu đồ sóng đặc trưng 32

1.2 Một số biểu đồ sóng đặc trưng, so sánh với chất lượng cọc 33

Hình 1: Vận tốc phản hồi xung 12

Hình 2: Vận tốc phản hồi xung của cọc nguyên vẹn 12

Hình 3: Chín biểu đồ sóng mẫu 13

Hình 4: Phân tích theo tần số dao động 15

Hình 5: Kết quả phân tích khuyết tật bằng PITWAP 16

Hình 8: Biểu đồ sóng móng cọc Hóc Môn Plaza (Cọc B100) 19

Biểu đồ 1:Vết lõm 1/6 bề rộng gần đầu cọc 33

Biểu đồ 2:Khuyết tật lồi gần đầu cọc 34

Biểu đồ 3:Khuyết tật ở đáy cọc 35

Biểu đồ 4:Cọc có lớp địa chất ở trên có ma sát lớn 36

Biểu đồ 5:Khuyết tật lõm ở giữa cọc 37

Biểu đồ 6:Khuyết tật lõm ở gần đầu cọc 38

Biểu đồ 7:Khuyết tật lồi ở giữa cọc 39

Biểu đồ 8:Khuyết tật lồi ở gần đầu cọc 40

Biểu đồ 9:Khuyết tật lồi lõm gần đầu cọc 41

Biểu đồ 10:Cọc bị khuyết diện tích lớn trên bề mặt 42

Biểu đồ 11:Khuyết tật lớn tại mũi cọc 43

Biểu đồ 12:Cọc có sức kháng đất nền thay đổi 44

Kí Hiệu Tiếng Việt Tiếng Anh

AASHTO Hiệp hội đường bộ và vận tải Hoa Kỳ American Association of State

ASTM Hội Hoa Kỳ về Thí nghiệm và Vật liệu American Society for Testing and Materials

BS Tiêu chuẩn Anh British Standard

CBR Tỷ sức kháng California California Bearing Ratio JIS Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản Japanese Industrial Standard

IT Công nghệ thông tin Information Technology

NF Tiêu chuẩn Pháp Normalization French

PDA Thí nghiệm cọc biến dạng lớn Pile Dynamic Analysis

PEM Phương pháp phản hồi xung Push Echo Method

PIT Thí nghiệm cọc biến dạng nhỏ Pile Integrity test

SMM Phương pháp tín hiệu phù hợp Signal Matching Method SPT Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn Standard Penetration Test TRM Phương pháp ứng xử nhanh Transient Response Method

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

- Tên đề tài: Nghiên cứu xử lý kết quả kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp biến dạng nhỏ (PIT)

- Sinh viên thực hiện: Đoàn Trần Vũ

- Lớp: Cầu Đường Anh K51 Khoa: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

- Năm thứ: 3 Số năm đào tạo: 5

- Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thanh Tâm

- Nghiên cứu nguyên lý, các đại lượng đặc trưng của phương pháp thí nghiệm biến dạng nhỏ kiểm tra chất lượng cọc (PIT)

- Nghiên cứu phân tích các kết quả đo thực tế, tìm ra quy luật các sóng phản xạ

3 Tính mới và sáng tạo:

- Đưa ra một số biểu đồ sóng mới phù hợp với từng loại khuyết tật trên cọc

- Đánh giá, so sánh trên các thí nghiệm thực tế

- Đưa ra các kết quả đặc trưng của đồ thị vận tốc sóng với các đặc điểm khuyết tật của cọc

- Lập Bảng kết quả làm cơ sở cho các nhân viên thí nghiệm đánh giá chất lượng của cọc khi thí nghiệm PIT.

5 Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài:

- Đề tài góp phần giúp các kĩ sư công trình có thể đánh giá chất lượng cọc một cách chính xác bằng thí nghiệm biến dạng nhỏ

- Phân tích, so sánh những kết quả thực tế trong kiểm tra chất lượng cọc

6 Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có):

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực hiện đề tài:

Xác nhận của chủ tịch hội đồng nghiệm thu khoa học

THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN:

Họ và tên: Đoàn Trần Vũ

Nơi sinh: Tp Đà Nẵng

Lớp: Cầu Đường Anh Khóa: 51

Khoa: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Địa chỉ liên hệ: 25B đường Làng Tăng Phú- Quận 9- TP Hồ Chí Minh Điện thoại: 01216781134 Email: dtvu101092@gmail.com

II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích của sinh viên từ năm thứ 1 đến năm đang học):

Ngành học: Cầu đường bộ Khoa: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Kết quả xếp loại học tập: Trung Bình

(ký, họ và tên) Ảnh 4x6

1 Tổng quan tình hình nghiên cứu lĩnh vực thuộc đề tài:

Cải cách mở cửa không chỉ mang lại thành tựu về kinh tế xã hội mà còn làm thay đổi mạnh mẽ các hoạt động nghề nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực khảo sát, thiết kế và thi công công trình xây dựng Vào cuối những năm 1980, chúng ta còn gặp khó khăn trong việc thực hiện khảo sát địa kỹ thuật theo yêu cầu của tư vấn nước ngoài, nhưng hiện nay, chúng ta đã có khả năng đáp ứng cho mọi cấp độ công trình.

Các loại thí nghiệm hiện trường như SPT, xuyên tĩnh, xuyên động, nén ngang Menard và cắt cánh, cùng với các thí nghiệm trong phòng như nén ba trục, nén cố kết, nén nở hông, CBR và thí nghiệm đầm chặt, đã được ứng dụng rộng rãi trong khảo sát địa chất Sử dụng thiết bị hiện đại và hệ thống tiêu chuẩn tiên tiến như ASTM, AASHTO, BSI, NF và JIS, các phương pháp thí nghiệm mới như PIT và PDA đang phát triển, cung cấp công cụ và phần mềm phân tích trực quan giúp kỹ sư đánh giá chất lượng cọc một cách chính xác.

2 Lý do chọn đề tài

Trong quá trình học tập, nhóm sinh viên nghiên cứu đã phát hiện ra rằng phương pháp thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc bằng biến dạng nhỏ (PIT) là một phương pháp mới hiệu quả để đánh giá mức độ khuyết tật trong cọc Đề tài này được thực hiện nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế trong việc kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp này.

3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Phương pháp thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc bằng biến dạng nhỏ là một kỹ thuật quan trọng trong xây dựng Hiện nay, có một số tiêu chuẩn áp dụng cho phương pháp này nhằm đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy trong quá trình kiểm tra.

Lý thuyết kết hợp với kết quả thí nghiệm thực tế

Nhóm nghiên cứu đã thu thập và phân tích tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau để hiểu rõ về phương pháp thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp biến dạng nhỏ (PIT) Để đảm bảo tính khách quan và chính xác, nhóm sinh viên đã thu thập số liệu và bảng đánh giá kết quả thí nghiệm từ một số cọc thực tế Những thông tin này sẽ được trình bày chi tiết hơn trong chương II – nghiên cứu đánh giá kết quả thực tế.

CHƯƠNG I: NỘI DUNG CỦA PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG NHỎ (PIT)

1 Khái quát chung về Phương pháp thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp biến dạng nhỏ (PIT)

Phương pháp thí nghiệm biến dạng nhỏ, hay còn gọi là Pile Integrity Test (PIT), được sử dụng để đánh giá độ toàn vẹn của cọc và phát hiện các khuyết tật lớn trong cọc, cũng như đánh giá chiều dọc của cọc Tuy nhiên, thí nghiệm này không thể dự đoán sức chịu tải của cọc và chỉ phù hợp với các cọc có trở kháng lớn Do đó, PIT không áp dụng cho các loại cọc có trở kháng nhỏ như cọc chữ H hay cọc ống thép không nhồi lõi bằng bê tông Ngoài ra, các khuyết tật nhỏ như vết nứt hay chất lượng bê tông kém cũng không được phát hiện qua thí nghiệm PIT.

Thí nghiệm PIT áp dụng nguyên lý truyền sóng trong cọc với thiết bị đơn giản và gọn nhẹ hơn so với thí nghiệm PDA Chỉ cần gắn một đầu đo gia tốc gần đầu cọc và sử dụng búa cầm tay nặng từ 0.5 đến 4kg để gõ vào đầu cọc Tín hiệu sóng thu được sẽ hiển thị ngay tại hiện trường qua thiết bị IT-system (Interity Tester), đồng thời số liệu sóng cũng được lưu lại để xử lý bằng phần mềm trên máy tính cá nhân Nếu cọc có khuyết tật, trở kháng cọc sẽ thay đổi, dẫn đến sự thay đổi đột ngột trong sóng phản hồi và đồ thị sóng.

Thiết bị PIT hiện đại thường có hai đầu đo (thiết bị Stereo), cho phép đo vận tốc tại nhiều điểm trên thân cọc Thiết bị với một đầu đo gia tốc không thể đo sóng ở vị trí cách búa quá 20cm Để thí nghiệm bề mặt cọc, cần chuẩn bị phẳng sạch, có thể sử dụng máy mài Vị trí đặt đầu đo thường cách vị trí gõ búa dưới 30cm, và chúng ta thường thực hiện nhiều nhát búa để lưu tín hiệu.

1) Pulse echo method: phân tích theo thời gian (phương pháp phản hồi xung);

2) Transient response method: ứng sử nhanh (hay phân tích tần số dao động);

3) Signal matching method: phân tích bằng tín hiệu phù hợp

2 Phương pháp phản hồi xung – PEM

Khi gõ nhiều nhát búa vào cùng một cọc, sóng phản hồi xung của từng nhát búa được ghi lại bằng đầu đo gia tốc Hộp điều khiển hiển thị sóng trung bình của các nhát búa trên đồ thị, theo quy ước dấu của Châu Âu với vận tốc dương phía dưới Do xung lực của búa cầm tay nhỏ, việc phóng đại sóng là cần thiết để phân tích sóng ở mũi cọc Thông thường, đoạn sau của sóng sẽ được phóng đại; ví dụ, trong đồ thị, sóng ở cuối được phóng đại lên 20 lần, trong khi điểm đầu không được phóng đại và sóng giữa hai điểm được phóng đại theo quy luật mũ.

Hình 1: Vận tốc phản hồi xung

Hình 2: Vận tốc phản hồi xung của cọc nguyên vẹn

Tại mũi cọc, sóng phản hồi di chuyển về phía đầu cọc, cho thấy tình trạng của cọc Với cọc nguyên vẹn và các lớp đất không có sự thay đổi đột ngột, như trong ví dụ cọc bê tông 30x30 cm, dài 16.3m, phần cọc trên mặt đất là 5m, sóng tăng rõ rệt tại 16.3m Sau 5m, sóng phản hồi từ đất tiếp xúc quanh cọc bắt đầu xuất hiện Từ đoạn 5m đến 16.3m, không có những thay đổi đột ngột, điều này cho thấy cọc có thể không bị hư hỏng lớn.

Nếu trước vị trí mũi cọc, sóng có sự thay đổi đột ngột, với hướng thay đổi trùng với hướng xung ban đầu thì có 2 nguyên nhân:

 Hoặc cọc có khuyết tật (trở kháng của cọc giảm);

 Hoặc địa chất thay đổi đột ngột (từ đất rất tốt sang đất yếu, mặt phân lớp rất rõ ràng)

Hình 3: Chín biểu đồ sóng mẫu

Hình 3 minh hoạ sóng phản hồi xung của cọc hư hỏng tại vị trí 4m, cho thấy sự thay đổi đột ngột của sóng mặc dù địa chất không có biến động lớn Sau vị trí này, các sóng đi và về đan xen, dẫn đến việc không phát hiện sự thay đổi đáng kể của sóng tại 16.3m (mũi cọc).

Hãng GRL đã cung cấp chín biểu đồ sóng phản hồi xung mẫu (hình 3), giúp người sử dụng PIT dễ dàng phân tích đồ thị sóng hơn.

Phương pháp PEM chỉ có khả năng xác định vị trí khuyết tật mà không đánh giá được mức độ nghiêm trọng của chúng Hơn nữa, phương pháp này không thể phát hiện khuyết tật nằm quá gần đỉnh cọc.

3 Phương pháp ứng xử nhanh – TRM

Tiêu đề	Nghiên cứu xử lý kết quả kiểm tra chất lượng cọc bằng phương pháp biến dạng nhỏ (pit)
Trường học	Trường Đại học Giao thông Vận tải
Chuyên ngành	Kỹ thuật xây dựng cầu đường
Thể loại	Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên

Định dạng
Số trang	52
Dung lượng	2,82 MB