Thí nghiệm và kiểm định công trình Part 4

Đánh giá cần đưa ra các kết luận về an toàn kết cấu, giá trị kiến trúc, an toàn môi trường và dự báo về khả năng biến đổi tình trạng chất lượng công trình trong tương lai... Kiểm định vớ

CHƯƠNG 4: KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG CÔNG TRÌNH

4.1 Khái niệm về kiểm định chất lượng công trình

Kiểm định chất lượng công trình xây dựng (KĐCLCTXD) là hoạt động

khảo sát, kiểm tra, đo đạc, thí nghiệm , định lượng một hay nhiều tính chất của sản phẩm hoặc kết cấu công trình Trên cơ sở đó căn cứ vào mục tiêu kiểm định, tiến hành phân tích, so sánh, tổng hợp, đánh giá và rút ra nhứng kết luận

về công trình theo quy định của thiết kế về tiêu chuẩn xây dựng hiện hành được áp dụng.

Công tác kiểm định có thể phân chia ra thành 2 bước:

Bước I: Tiến hành thu thập, định lượng những số liệu và thông tin về công

trình: Khảo sát, kiểm tra, đo đạc và thử nghiệm.

Bước II: Xử lý và đánh giá kết quả thu nhận được ở bước I trên cơ sở những

quy định của thiết kế và tiêu chuẩn hiện hành: Phân tích, so sánh, tổng hợp và tiến hành đánh giá, kết luận

Đánh giá cần đưa ra các kết luận về an toàn kết cấu, giá trị kiến trúc, an toàn môi trường và dự báo về khả năng biến đổi tình trạng chất lượng công trình trong tương lai.

4.2 Các đối tượng cần kiểm định

4.2.1 Kiểm định phục vụ thi công và nghiệm thu công trình xây lắp

Kiểm định phục vụ nghiệm thu đối với công trình xây lắp, bao gồm:

a Thực hiện kiểm tra, đánh giá chất lượng của sản phẩm trước khi đem sử dụng lắp cứng vào công trình thi công Chúng có thể là cấu kiện, bán thành phẩm, kết cấu được gia công hay chế tạo sẵn

b Phục vụ công tác nghiệm thu từng phần kết cấu hay bộ phận công trình vừa thi công xong Trong từng giai đoạn thi công xây lắp, những kết cấu chịu lực quan trọng như kết cấu móng, kết cấu phần thân Kết quả thẩm định sẽ là một trong những hồ sơ kỹ thuật để làm căn cứ nghiệm thu, cho phép chuyển sang giai đoạn thi công tiếp những hạng mục liên quan

c Kiểm định tổng thể công trình phục vụ hoàn thiện hồ sơ kỹ thuật trước khi nghiệm thu đưa công trình vào sử dụng Đây chính là việc xác định mức “0”, để làm căn cứ so sánh, đánh giá sau này mỗi khi xuất hiện hay xảy ra những sai lệch, sự cố đối với công trình

4.2.2 Kiểm định phục vụ quản lý đối với công trình đang khai thác

Kiểm định là công cụ cho công tác quản lý đảm bảo an toàn tuổi thọ công trình khi khai thác sử dụng

1 Kiểm định phục vụ bảo trì công trình

Tuỳ thuộc vào đặc điểm, quy mô, mức độ phức tạp và tầm quan trọng của công trình, khoảng cách về thời gian giữa các lần kiểm định có thể xác định từ 3-5 năm một lần.Kiểm định phục vụ bảo trì được đặt ra ngay cả khi công trình vẫn đang sử dụng bình thường, không nhất thiết phải có sự cố

hư hỏng hay xuống cấp rõ rệt Những yêu cầu đối với đối với kiểm định trong trường hợp này là:

- Phát hiện những khuyết tật vừa mới hình thành ở mức độ hư hỏng ban đầu với mức độ nhẹ, chủ yếu trong phạm vi cục bộ trên bề mặt (Như bong tróc cục bộ lớp bê tông bảo vệ, lớp trát mặt ngoài, thấm dột gây hoen ố ở một vài vị trí kết cấu chịu lực và bao che v.v )

- Kết quả kiểm định chỉ rõ những khuyết tật vừa phát hiện trên công trình, mức độ hư hỏng cụ thể Căn cứ vào đó, chủ đầu tư lập kế hoạch cho việc bảo trì với những nội dung cần thực hiện kèm theo thời gian cần tiến hành nhằm sớm loại trừ những nguyên nhân có thể gây nên khuyết tật, không cho chúng tiếp tục phát triển rộng và sâu hơn

2 Kiểm định phục vụ sửa chữa công trình

Kiểm định với mục tiêu cung cấp thông tin cho việc sửa chữa hư hỏng nhỏ

và vừa; được đặt ra khi trong quá trình quản lý và theo dõi, chủ đầu tư phát hiện thấy những biểu hiện hư hỏng và khuyết tật gây ảnh hưởng đến sử dụng và sự làm việc của cấu kiện, bắt đầu gây suy giảm đến chất lượng và khả năng chịu lực kết cấu

Hiệu quả của kiểm định là cung cấp những thông tin kịp thời để chủ đầu tư cùng đơn vị thiết lập phương án sửa chữa, nhằm ngăn chặn sớm những hư hỏng vừa phát hiện, không cho chúng lan rộng và nặng nề thêm Vì vậy, việc thực hiện xử lý sửa chữa chúng sẽ đạt hiệu quả cao về mặt kỹ thuật và kinh tế

Kết quả kiểm định phục vụ sửa chữa trong trường hợp này là:

• Xác định vị trí khuyết tật và mức độ hư hỏng trên kết cấu (kích thước, độ lớn, mức độ nguy hại và ảnh hưởng v.v ).

• Đánh giá về sự nguy hiểm do chúng gây nên.

• Xác định nguyên nhân tác động trực tiếp và gián tiếp gây nên hư hỏng và suy giảm chất lượng công trình.

3 Kiểm định phục vụ xử lý sự cố công trình.

• Đây là trường hợp kiểm định khi công trình xảy ra sự cố Tình trạng hư hỏng được coi

là ở mức độ nặng, là nguy hiểm Để khôi phục sự cố không thể chỉ tiến hành sửa chữa thông thường, mà phải kèm theo việc thực hiện biện pháp gia cố kết cấu.

• Tình trạng này xảy ra có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau:

- Do những hư hỏng và khuyết tật tích tụ và phát triển ở diện rộng và sâu, vật liệu

bị ăn mòn, gây giảm yếu tiết diện cấu kiện, dẫn đến tình trạng nguy hiểm đối với tổng thể bộ phận kết cấu chịu lực hay trên phạm vi toàn công trình

- Do những biến động cả một vùng nền đất trong đó có công trình toạ lạc, tác động của những công trình liền kề, những biến động bất thường do thiên tai cháy, nổ, v.v

• Với những công trình này, việc kiểm định cần thực hiện rất chi tiết và thận trọng nhằm mục đích:

Phát hiện đầy đủ các hư hỏng, khuyết tật tồn tại trong các KC công trình.

Đánh giá chất lượng hiện trạng của vật liệu.

Đánh giá sự giảm yếu về khả năng chịu lực của các kết cấu công trình.

Xác định nguyên nhân gây ra các hư hỏng.

Đánh giá chính xác tình trạng nguy hiểm của công trình

Kết quả kiểm định sẽ là cơ sở để chủ đầu tư và đơn vị thiết kế có phương án sửa chữa

và gia cố thích hợp.

4 Kiểm định phục vụ sửa chữa kết hợp cải tạo và nâng cấp công trình

• Yêu cầu sửa chữa kết hợp với nhiệm vụ cải tạo nhằm đáp ứng một số thay đổi về nội dung sử dụng về công nghệ sản xuất, về tiện nghi khai thác

• Kiểm định trong trường hợp này là cung cấp thông tin chuẩn xác cho việc xác định khả năng cải tạo nâng cấp công trình, chọn phương án thực hiện chúng cho phù hợp, vừa thuận tiện cho việc thi công, vừa đảm bảo an toàn cho công trình cũ và phần công trình cải tạo, nâng cấp

5 Kiểm định phục vụ phá bỏ công trình

• Đây là trường hợp đặc biệt đối với mục tiêu kiểm định Để có cơ sở quyết định việc phá bỏ một công trình, công tác kiểm định phải đưa ra những đánh giá và kết luận thật xác đáng Trong báo cáo kiểm định, ngoài việc so sánh kết quả khảo sát, đo đạc, kết quả thử nghiệm với quy định của tiêu chuẩn, thường có kèm theo những chứng minh bằng tính toán kiểm tra

4.3 Trình tự và nội dung thực hiện trong công tác kiểm định chất lượng công trình xây dựng.

4.3.1 Khảo sát hồ sơ liên quan đến công trình.

1 Hồ sơ thiết kế và thi công, bao gồm:

• Hồ sơ khảo sát địa chất công trình

• Bản vẽ thiết kế

• Hồ sơ thi công (bản vẽ hoàn công).

• Nhật ký thi công công trình

• Những tài liệu và hồ sơ khác liên quan đến công trình

• Cần lưu ý các đặc điểm về địa chất, thiết kế, những thay đổi trong quá trình thi công có liên quan trực tiếp đến nội dung kiểm định cần làm sáng tỏ

• Nhiều trường hợp, một vài trong số các hồ sơ kể trên không còn lưu trữ được thì cần đề xuất với chủ đầu tư tiến hành khôi phục, bổ sung thông tin cho hồ sơ bị thiếu đó

2 Hồ sơ về lịch sử khai thác công trình

• Những thay đổi về nội dung sử dụng.

• Những thay đổi về tải trọng tác dụng với sơ đồ chất tải và sơ đồ làm việc khác biệt so với thiết kế ban đầu.

• Thay đổi về quy hoạch, về môi trường liên quan đến công trình.

• Những ảnh hưởng đối với sự làm việc của kết cấu do tác dụng của quá trình sửa chữa, cải tạo, nâng cấp công trình.

• Những sự cố đã từng xảy ra đối với công trình.

Những hồ sơ đó sẽ cung cấp những tư liệu làm căn cứ để giải thích hiện trạng sai lệch trên công trình so với thiết kế và giải thích và xác định nguyên nhân, diễn biến của những hiện tượng xảy ra hiện tại

Đối với công trình cũ, hồ sơ không còn lưu giữ đầy đủ, có thể tìm hiểu bằng phương pháp điều tra từ lịch sử những công trình xây dựng cùng thế hệ, qua các phiếu điều tra, qua tìm hiểu những đơn vị, cá nhân đã trực tiếp sống và làm việc tại công trình ở từng thời kỳ v.v.

• Nếu kết quả khảo sát hồ sơ và lịch sử khai thác công trình đã tìm được đủ tư

liệu để xác định rõ hiện trạng khuyết tật hay sự cố xảy ra trên công trình thì có thể kết thúc kiểm định ngay ở giai đoạn này Trường hợp ngược lại, cần tiến hành công việc khảo sát ở tiếp theo.

4.3.2 Khảo sát tổng thể bên ngoài công trình

• Mặt ngoài công trình chính là nơi dễ bị tổn hại nhất do bề mặt kết cấu là nơi chịu ảnh hưởng trực tiếp những tác động bất lợi của môi trường, tác dụng cơ học tác dụng lên công trình cũng ảnh hưởng trước hết qua bề mặt công trình.

• Việc khảo sát có thể thực hiện bằng phương pháp quan sát trực tiếp kết hợp với

đo đạc bằng những thiết bị hay phương tiện đơn giản, hoặc kết hợp sử dụng các dụng cụ đo chuyên dùng.

1 Kiểm tra độ thẳng đứng.

• Độ thẳng đứng là biểu hiện tổng thể về mức độ ổn định của công trình

+ Nền đất có độ ổn định kém các lớp bên dưới mỏng xảy ra biến dạng không đều, gây nên lún lệch giữa các vùng và dẫn đến nghiêng nhà Kết cấu móng khi

đó dù có độ cứng lớn và khả năng chịu lực tốt, nhưng vẫn bị biến dạng của nền kéo theo.

+ Nền đất làm việc tốt và đồng đều, nhưng có thể công trình vẫn bị nghiêng Nguyên nhân chính ở đây là do kết cấu móng yếu, không đủ độ cứng và khả năng chịu lực để nhận tải trọng.

• Công việc kiểm tra độ thẳng đứng được tiến hành như sau: Sử dụng máy đo trắc đạc, xác định chuyển vị nghiêng của từng trục góc hoặc vị trí trục đặc trưng khác trên các mặt đứng công trình.

2 Khảo sát trạng thái nứt trên công trình

• Hình ảnh về tình trạng nứt có thể cho ta những nhận định có liên quan sau đây đối với chất lượng công trình:

+ Về mức độ thu hẹp tiết diện làm việc của cấu kiện Từ đó suy ra sự ảnh hưởng nứt đến khả năng chịu lực của kết cấu

+ Trạng thái ổn định công trình do ảnh hưởng của vết nứt làm cho độ cứng kết cấu suy giảm

+ Sự thay đổi chất lượng vật liệu bên trong cấu kiện

+ Mức độ ảnh hưởng của tình trạng rỉ và phong hoá vật liệu

+ Sự liên quan giữa nứt và một số biểu hiện khác về trạng thái ứng suất – biến dạng và chuyển vi từng bộ phận kết cấu v.v

• Trạng thái nứt trên công trình được coi là một trong những yếu tố quan trọng để xác định tình trạng nguy hiểm của bộ phận kết cấu hay tổng thể công trình

• Khi tiến hành khảo sát vết nứt, cần lưu ý đến những đặc điểm riêng của một số kết cấu chịu lực thường gặp bằng vật liệu gạch đá và BTCT

a Khảo sát nứt trên kết cấu khối xây gạch- đá

• Về tình trạng nứt trên kết cấu chịu lực là khối xây bằng gạch - đá, có thể xảy ra các trường hợp sau:

+ Nứt chéo bắt nguồn từ các ô cửa, từ vị trí bên dưới gối truyền lực của các cấu kiện bên trên, theo đường chéo của khoan tường hay móng.

+ Nứt ngang khối xây chạy theo các mạch ngang ở một số hàng gạch Đây là biểu hiện của tình trạng bong tách với chuyển vị xô ngang hoặc trôi trượt.

+ Nứt theo phương đứng với đường nứt qua một loạt các hàng gạch, cắt đứt thân các viên gạch tạo thành một đường nứt gần như liên tục trên mảng tường Hình ảnh này cũng thường xuyên xuất hiện tại vị trí trục góc nơi giao nhau giữa 2 khoang tường.

• Ngoài những đặc điểm về vị trí nứt kể trên, trong khảo sát còn cần xác định độ mở rộng độ sâu vết nứt;

• Hình ảnh về chiều hướng phát triển và mức độ tập trung của các đường nứt, cho

phép phán đoán trạng thái biến dạng, chuyển vị của bản thân khối xây và của kết cấu liên quan.

• Thông tin về độ mở rộng và chiều sâu vết nứt cho đánh giá mức độ giảm yếu của tiết diện chịu lực khối xây, sự liên quan giữa chúng với tình trạng chuyển vị của kết cấu bên trên

Một số hình ảnh nứt của khối xây gạch đá

1

4

1 5

2 1

1

1 3300

0.00 4

A B

1 1

1 6

Các biểu hiện nứt nguy hiểm của kết cấu gạch đá

• Tường, cột chịu lực có vết nứt thẳng đứng theo phương chịu lực với

bề rộng vết nứt lớn hơn 2 mm và độ dài vượt quá 1/2 chiều cao tầng nhà, hoặc có nhiều vết nứt thẳng đứng mà độ dài quá 1/3 chiều cao tầng nhà;

• Tường, cột chịu lực có bề mặt bị phong hoá, bong tróc, mủn vữa mà tiết diện bị giảm đi hơn 1/4;

• Tường hoặc cột đỡ dầm hoặc vì kèo do chịu nén cục bộ xuất hiện nhiều vết nứt thẳng đứng, hoặc bề rộng vết nứt vượt quá 1 mm;

• Trụ tường do chịu nén lệch tâm xuất hiện vết nứt ngang, bề rộng vết nứt lớn hơn 0,5 mm.

b Nứt trên kết cấu BTCT

• + Nứt dọc theo trục cốt thép – tình trạng bong tróc lớp BT bảo vệ Đây có thể là hậu quả của quá trình phóng hoá vật liệu BT trong môi trường ăn mòn, môi trường nhiệt ẩm, có thể lớp rỉ ngoài của cốt thép dầy lên và trương nở, phá vỡ lực bám dính và đẩy tách lớp bọc bao phủ ngoài

• + Nứt dọc ở vùng giữa thân cấu kiện chịu nén Hình ảnh này thể hiện biến dạng ngang tiết diện đã vượt quá giới hạn biến dạng kéo của vật liệu BT Đây là biểu hiện trạng thái rất nguy hiểm đối với kết cấu, vì cấu kiện có thể bị phá huỷ đột ngột bất kỳ lúc nào.

• + Nứt vuông góc với trục làm việc của cấu kiện Đối với cấu kiện chịu uốn Vết nứt này nếu từ phía dưới tiết diện đi lên, có liên quan mật thiết đến tình trạng cong võng lớn, đến việc giảm yếu khả năng làm việc chịu uốn và chịu cắt Riêng đối với cột BTCT chịu nén lệch tâm, trạng thái vết nứt này thường đi đôi với tình trạng cong phát triển nhanh dẫn đến mất ổn định của cấu kiện.

• + Nứt cắt ngang toàn bộ tiết diện thường liên quan xuất hiện ở cấu kiện chịu kéo (Thanh cánh hạ và thanh xiên chịu kéo của dàn) hay cột bị nhổ với lực lớn.

• + Vết nứt xiên – liên quan đến tình trạng phá huỷ do tác dụng của lực cắt trên cấu kiện uốn; Do tác dụng cục bộ của tải trọng truyền lên đỉnh hoặc chân cột

và tiến tới hình thành khớp dẻo; Dầm nứt do BT bị cácbonat hoá - Vết nứt khi đó phân bố không theo quy luật rõ rệt tại các vị trí này, BT bị bong tróc từng mảng trên bề mặt cấu kiện Hình ảnh nứt dạng này có thể là biểu hiện đồng thời của tình trạng BT bị cácbonat hoá và rỉ cốt thép.

Một số hình ảnh nứt trong kết cấu bê tông cốt thép

q

Biểu hiện nguy hiểm của vết nứt trong kết cấu BTCT

• Vùng chịu kéo ở phần giữa nhịp của dầm đơn giản, dầm liên tục xuất hiện vết nứt thẳng đứng chạy dài lên trên đến 2/3 chiều cao của dầm, bề rộng vết nứt lớn hơn 0,5 mm, hoặc ở gần gối tựa xuất hiện vết nứt xiên do lực cắt, bề rộng vết nứt lớn hơn 0,4 mm;

• Ở vị trí cốt thép chịu lực của dầm, sàn xuất hiện vết nứt nằm ngang và vết nứt xiên,

bề rộng vết nứt lớn hơn 1 mm, bản sàn xuất hiện vết nứt chịu kéo lớn hơn 0,4 mm;

• Dầm, sàn có cốt thép bị ăn mòn xuất hiện vết nứt dọc theo chiều cốt thép chịu lực

có bề rộng vết nứt lớn hơn 1 mm, hoặc cấu kiện bê tông bị hư hỏng nghiêm trọng, hoặc lớp bảo vệ bê tông bị bong tróc làm lộ cốt thép chịu lực;

• Xung quanh mặt bản sàn đổ tại chỗ xuất hiện vết nứt hoặc đáy bản sàn có vết nứt đan xiên;

• Dầm, sàn ứng lực trước có vết nứt thẳng đứng chạy dài suốt tiết diện hoặc bê tông ở phần đầu bị nén vỡ làm lộ cốt thép chịu lực, chiều dài đoạn cốt thép bị lộ ra lớn hơn

100 lần đường kính cốt thép chịu lực;

• Cột chịu lực có vết nứt thẳng đứng, lớp bê tông bảo vệ bị bong tróc, cốt thép chịu lực lộ ra do bị ăn mòn, hoặc một bên có vết nứt ngang với bề rộng lớn hơn 1 mm, một bên bê tông bị nén vỡ, cốt thép chịu lực lộ ra do bị ăn mòn;

• Phần giữa tường có vết nứt đan xiên, bề rộng lớn hơn 0,4 mm.