Cọc khoan nhồi trong công trình giao thông phần 2 PGS TS nguyễn viết trung (chủ biên)

VÍ D Ụ M Ở ĐẦ U Xuất phát từ đặc điểm công nghệ thi công cọc khoan nhồi là khoan tạo lỗ trước trong nền đất; giữ ổn định vách hố khoan bằng ống vách, dung dịch bentonite, v.v..., sau đó

C hương IVCÁC Sự c ố KỸ THUẬT THƯỜNG GẶP VÀ GIẢI PHÁP x ử LÝ

TRONG THI CÔNG cọc KHOAN NHỔl

4.1 VÍ D Ụ M Ở ĐẦ U

Xuất phát từ đặc điểm công nghệ thi công cọc khoan nhồi là khoan tạo lỗ trước trong nền đất; giữ ổn định vách hố khoan bằng ống vách, dung dịch bentonite, v.v , sau đó tiến hành đúc cọc theo phương pháp đổ bê tông trong dung dịch bentonite Cho nên, nếu không

có kinh nghiệm trong thi công cũng như thiết k ế thì thường gặp rất nhiều sự c ố xảy ra trong quá trình thi công dẫn đến việc ảnh hưởng chất lượng khai thác công trình và các sự cố kỹ thuật thường rất khó phát hiện bằng mắt thường

Khái niệm sự cố là những hiện tượng khác thường xảy ra ngoài dự tính của đơn vị thiết

k ế cũng như của đơn vị thi công, dẫn đến những hậu quả làm hư hỏng cọc, giảm khả nũng chịu tải của cọc, v.v Mức độ hư hỏng có thể từ nhỏ đến lớn và có thê sửa chữa được hoặc không thể mà phải thay thế cọc khác Vì vậy, nếu công trình nào gặp sự cô' thì sẽ gây ra liậu quả rất nghiêm trọng như: làm tăng giá thành và kéo dài thời gian thi công, đôi khi phái hủy bỏ phương án thi công cọc khoan nhồi m à phải thay thế bằng giải pháp m óng cọc khác

có thể sẽ rất tốn kém và không kinh tế

Do vậy, việc nghiên cứu, thu thập các sự cố thường xảy ra ch o cọc khoan nhồi, (.ịua

đó sẽ tìm các nguyên nhân gây ra sự cố và đưa ra các giải pháp xử lý thích hựp cho lừng

sự cố cụ thể

Đối tượng nghiên cứu là: một trường đất, công nghệ khoan tạo lỗ và đố bê tông

Đôi với những công trình xây dựng có sử dụng cọc khoan nliồi ở vùng đồng bằng sông Cửu Long thường gặp một số sự cố trong quá trình thi công Rõ nhất và điển hình nhất là sự

cố ở cọc khoan nhồi của các công trình sau;

• Cọc khoan nhồi đường kính d = lOOOmm, dài 37in của Nhà làm việc 10 tầng của Tổng Công ty XD CT Giao thông 6, bị sự cố; khối lượng bê tông đổ thực tế lớn hơn rất nhiểii so với khối lượng bê tông tínlì toán theo kích thước lỗ khoan;

• Cọc khoan nhồi đường kính d = 800mm, dài 44m của Nhà máy ximăng Cán Tlio, bị sự cố: khối lượng bê tông đổ thực tế lớn hơn rất nhiều so với khối lượng bê tống lính toán tlico kích thước lỗ khoan;

• ớ cầu Bình Điền, sự cố là: không hạ hết được chicu dài lồng thép theo thiết kế, và sau

đó quyết định cho rút lồng thép lên đê thổi rửa lại, nhưng lại không rút lên dirợc Mặl dù trước khi hạ lồng thép đã có công đoạn ihổi rửa và kiếm tra chiổu sâu lỗ khoan Nguyên nhân chủ yếu là do đất vách hô' khoan bị sụp lở nhiều Irong quá trình hạ lồng thép làm Irồi lên đột ngột của đáy hố khoan và chôn vùi một đoạn của lổns thcp trong thời gian chờ quyết định xử lý, do đó lồnc thép rút lèn không được

H i n h 4 - 1 : Sơ cỉó ììiò ỉíi sự r ô ' c ọ c k h o a n n h ồ i n ê n n ì ó n ^

Văỉì ỊÌỈIÒỈÌÍỈ Tổfì^ cô/ií; ỉv aớv (lựỉìíỉ Côĩìí^ ĩrì ỉì h íỊÌao ỉhôỉii^ 6

O M

Hình 4-2: Sử đồ mô tả sự c ổ cọc khoan nhồi công trình Nhà máy ĩĩịịhịền ximâìì^ c ầ n Thơ

Cáu M T cọc số 4 ỉru tháp bờ Bắc sư cố: bô tông bị phân tầng ở độ sâu -80m giữa 2 lớp bêtông là lớp đất sét mùn khoan lẫn bentonite Nguyên nhân chủ yếu xảy ra lúc mưa bão,

sự cung cấp bêtỏng không liên lục dẫn đêVi khối lượng bêtòng đã đổ trước đó bị đông cứng Sau đó nhà thầu tiếp tục cho đổ bctông mới vào tạo nên sự không liên tục hay không đồng nhất của khối bêtông trong thân cọc

4.2 NHữ^G HƯHÓNG DO CÁC s ư c ố TRÊN GÂY RA

4.2.1 N hững hư hỏng ỏ mũi cọc

Những hư hỏng ở mũi cọc rất thường hay xảy ra do bùn khoan lắng đọng ở đáy hố khoan và đất dưới mũi bị xáo động và bị dẻo nhão do bentonite hấp phụ Hư hỏng này rất nghiêm trọng đối với cọc được thiết kế làm việc có sự tham gia chịu lực của sức kháng mũi cọc, nhất là cọc có mở rộng chân và có thể đưa tới giảm cưcmg độ nội tại của bê tông mũi cọc hoặc giảm khá năng chịu lực do độ líin nghiêm trọng gây ra Những hư hỏng này có thể là:

• Bê tôn^ mũi cọc xốp (sũnịị nước hoặc lẫn nhiên hùn khoctn) lùm giàm chất lượìig hê tôiiiỊ tại niữi c ọc, có thê sứa chữa hâití; cúcìì pììinì vữa xiniăiiiỊ.

• Giâiìì sức kliáiii^ m ũi cọc: do sự tiếp xủv của niíii cọc với đất íiềiì chịu lực hị giátì tiếp hài lóp bím lắniỊ âọní’ ở c1á\' lỗ klìoaii hoặc (lo sự rliay đổi thànlì plìần của đất dưới niũi cọc (hị dẻo lìhữo do heiitonite lìấp pììiỊ vào).

4.2.2 N hững hư hỏng ở thàn cọc

Những hư hỏng ở thân cọc chủ yếu là tính không liên tục của thân cọc như:

• Tliân cọc phình ra hoặc dạng rễ cây (làm khối lượng bê tông đúc cọc tăng rất nhiều so với khối lượng bê tông tính toán tlico lý thuyết) do sự cố sập thành vách lỗ khoan, hoặc do

từ biên của lớp đất yêu dưới tác dụiig đẩy cúa bêtông tươi;

• 'ÍTiân cọc bị co thắt lại (làm khối lượng bê tông đúc cọc giảm rất nhiều so với khối

lượng bê tông tính toán theo lý thuyết) do sự đẩy ngang của đất;

• Có hang hốc, rỗ tố ong trong thân cọc (làm giảm khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu) do sự lưu Ihòng của nước ngẩm làm trôi cục bộ bêtông tươi, hoặc do bè tông không đủ

độ sụt cần thiết;

• Bc tòng thân cọc bị đírt đoạn bởi thấu kính đất nằm ngang hoặc lẫn bùn đất, lẫn vữa bcntoniic trong thân cọc do có sự cỏ' sập thành vách trong lúc đổ bê tông, hoặc do nhấc ống

đố bê tóng lèn quá cao;

• Thân coc tiếp xúc gián tiếp với đất vách bởi lớp áo sét nhão nhớt

Cúi ỉõi kliociii trên (ỉược khoan khi siêu âni thấy cố h ư liỏiíg

NhCmg hư hóng trong bêtông cọc khoan nhồi này là; lẫn bùn đất, lẫn dung dịch bentonite (bê tòiiì; có màu vàng nhạt), và tất cá đểu bị đứt gãy khi khoan lấy lõi

^ .- í ' •- ' " ĩ ? '

y* % -n

H ình 4-3: Lãi kliodii cọc kììocuì Iiliói cún ( chi MT

4.2.3 NhữnịỊ hư hỏng ỏ phần trên đầu cọc

Bê tông đầu cọc bị xốp tio bọt tạp chất, xi măng nhẹ nối lên trên mặt bê tông

Qua ncliiên cứu các công trình đã và dang xây dựiig Irong vùng đồng bằni: sóng Cửu Long với sự hỗ trợ của các thiết bị kiếm tra chất lượiig hiện có trong và ngoài inrức có thế tổim kết các sự cố chính yếu nhất như sau:

4.3.1 Trơng còng đoạn khoan tạo lỗ

Trong cònsí đoạn này thường xáy ra các sự cô' kỹ thuật sau:

• V / t r í hô khoiin lỉị yif’()'/ỉỉ^ Ị)li(ỉi vụỉ ( (in ỉilm' i '(h CỌÍ ỉhi'Ị) ílúììi ĩhé/) hình , c ọ c !)êĩôỉì^ c ổ ĩ

ĨÌÌCỊ) lm\' íV/// Ắ/í7/ (7/'//^' ĩiãm sâu Irong lòiìu dấỉ íiâ\ ràỉ nlìicii k h ó kliăn c h o v i ệc kho a n

tạo lỏ đỏi klii klìỏnu ilic ỈIUC v(Ví các \'ãỉ can trcii điroc

^ Kli(ýnỵ ha (ỉi(Ợ{- Oỉì^^ ỉ lìõniỉ líciì cao (ỉộ yờu l úu lioặi klìOiiiì klỉỏỉi^ m ì Ố ỉ ì í ị ; d o g ặ p đá m ổ

còi hoặc vạl can khác\ v.v ;

• Sập ĩlììiiilì václi lổ kliOiUì: dươc phát hiện qua việc đo kicm tra đường kính lỗ khoan;

hoac sự trồi ỈCII đột nu(M cíia đáy lỏ khoan; hoạc khối lượni: dổ đầy cọc thực tế lớn hơn rất nliiổii lẩn so với línlì toán lý thuyêì (iheo kích thước cọc), v.v

• D////V í / / í // h i ' ỉ i ỉ o i i i ĩ c (íỏn\> ĩìi ỉilìc/nlì v ủ ỉi li i ứi ỉ .XUÔỈỊO d á \ ' l ồ k h o a n : d ượ c phát h i ện C|ua

việc đo kicm tra bc clày cua lớp bùn ìắne đọng ớ đáy lỗ klioan; hoặc từ việc kiếm tra chất lượng cùa dưng dịch (dium dịch beiitonitc hoá nước) v.v

• L ớ ị ) tìỉàìi^ á o sứí híhỉi c/iuiiili vúí li l ì ố khoiiỉi íiííú l ì à y : d ượ c phát hi ện qua vi ệc thử íâi

tĩiih ( sứ c c h ị u lái clo Iiìa sát h ỏ i m rat ihấp) , v.v

4.3.2 T r o n ịí cãu tạo, ^ia cỏnịí và h ạ lổnịí th ép

Trong công đoạn Iiày ihiiòiiu xâv ra cấc sự cố sau:

• Không lia được lổnn cốt íhép và lỏ khoan; (do lỏng thép bị biến dạng, hoặc uốn cong troni’ quá Irìnli cáu lổnu ihóp);

• Ông vách bị iiìn (do Irco lỏng thép quá nặng Icn ốnií vách);

• Lồng Ihcp bị Iieàp lionu đât;

4.3.3 Tronị; công (loạn đu bètônỊỊ đÍK’ cọc

Tr o n g c ô i ì g cloạii Iiày ihtrờng Xiiy ra c á c sự c ố sau:

• Tác nehcn bc tòHG trong ống;

• Mực bc lỏim hị hạ xuống khi rút ống vách Icn;

• Hoặc khi rúl ốiìg vách làm kéo iheo cả khối bô lõng và phẩn cọc dưới ống vách cOng bị

lổng Ihcp kéo len ihco, ht)ặc tạo vòng rỏng trong bèlỏng;

• Bẽ lóng thân cọc bị phân tang, rỏ và có vật lạ (nhu: thấu kính bùn, đấu vữa bentonite, v.v ), được phát hicn qua việc đo chất lương cọc (sicu âm, khoan lấy mẫu, v.v )

4.4 CÁC NÍÌUYÊN NHÂN GÂY RA s ự c ố CHO c o c KHOAN NHỒỉ

4.4.1 Tronịí cóng đoạn tạo lò

4.4 J ỉ S ự ( ỏ khỏ/li^ hạ (Íỉíợc ốỉì'^ clìốỉìí^ cíếỉì cao cíộ vèií cchi lìoặc khoan khôiì^ị Mỉốỉìọ

N cuyên nhan gây ra sự cố như đà nêu trong mục 2.4.2.1 Gặp sự cố này có thế dùng loại gáu khoan ihích hợp để phá vạt cán này rồi tiếp tục hạ tiếp, hoạc dùng các Ihict bị khoan

cắt, trục vớt vật cản lên Đối với những trường hợp đặc biệt không thể trục vớt vật cản lên được phải dịch chuyển vị trí cọc khoan nhồi hoặc thay phưoìig án cọc khoan nhồi bằng loại móng cọc khác.

4.4.1.2 Sự cô'sập thành vách hô'khoan

Sự cố sập thành vách hố khoan có thể do các nguyên nhân chính sau:

a) K hi khoan gặp tầỉìíỊ đất quú yếu lụi kììôììiỊ có ô'/ií^ Viu iì

Tầng đất quá yếu có: M ôđun biến dạng Eo < 50 k G / c n i \ góc ma sát irong Po< 10°, hệ

số nén a > 0 ,0 5 c m “/kg, độ sệt B > 0,75, sức kháng xuyên mũi q^, < 4kG/cm% chỉ số xuyên tiêu chuẩn của đất N < 4

Ọua kinh nghiệm thi công cọc khoan nhồi ở vùng đồng bằng sông Cửu Leng cho thấy với đặc điểm các tầng đất yếu như nêu ở trên đều ở trạng thái dẻo chảy đến ciảy Vì vậy, khi khoan tạo lỗ sẽ dễ gây ra hiện tưọng sập thành vách nếu không có ống váci inặc dù có dùng dung dịch bentonite đế giữ ổn định Do vậy, trong quá trình khoan cần kiíin tra lại địa chất để đối chiếu với số liệu thí nghiệm, để có giải pháp xử lý kịp thời, chẳng hạn như điều chỉnh lại chiều dài ống vách;

h) Cúc ch ỉ tiêu kỹ thuật của cliíHiị clịch hentonite klìôiiiỊ thích họp với địa rầiiíỊ íhi khoan

Do mỗi loại đất có tính chất cơ lý hoá khác nhau, cũng như sự khác nhau Ví thành phần

và loại của dung dịch bentonite Cần thường xuyên kiếm tra và điểu chỉnh cá; chỉ tiêu kỹ thuật của dung dịch (khối lượng riêng, độ nhớt, hàm lượng cát, tỷ lệ chất keo, lượng mất nước, lực cắt tĩnh, tính ổn định và trị sỏ' pH) cho phù hợp với các quy định vì diúng có ảnh hưởng rất lớn đến việc giữ ổn định lỗ khoan

c ) Á p l ự c í l i ủ y CÍỘÌIÌỊ t r o n ^ rầníỊ c á t , c á r p h a s é t q u á l ớii

Khi khoan gặp tầng cát có chứa nước ngầm với áp lực lớn, nước ngầm có á[ này sẽ cháy vào trong hố khoan mang (heo đất cát ở vách hố khoan (hiện tượng cát chảy làm cho hô khoan tại tầng này rộng ra, có thể kéo theo các tầng phía trên bị sụp Nếu gặp sr cố này nên đưa ống vách qua ưlng này, hoậc dùng biện pháp hạ mực nước ngầm trước khi kloan Hoặc,

d) D o chọn kv tìiiiật, tììiêt hị kììoan kliôiiíỊ p hù ììỢp với âất lìê/i

Do tốc độ khoan quá nhanh vữa bentonite chưa kịp hấp phụ vào thành váih, hoặc việc nâng hạ gầu khoiin quá nhanh gây hiệu ứng Pitông dẫn đê'n sập thành vách ỏ khoan Đc tránh sập vách cần phái chọn loại khoan thích hợp với thao tác khoan nhẹ ihàng, tránh những động tác đột ngột Hoặc,

e) D o ìiạ lổiii' thép va vào thành vác h lỗ klìoưii

Khi hạ lồng thép nhanh có thể va vào thành vách hố khoan dẫn đến sập Vich lỏ khoan

Do đó, cần phái hạ lổng thép nhẹ nhàng và đúng tàm hố khoan đè iránh sập váci Hoặc,

f ) D o rliời ÌỊÌCIIÌ ỵiãn kéo (lủi iỊÌữa klìãỉi khoan tạo lổ và dó hé tỏnị> cũnỊj iỊÓ\ (1 sự cô sụj) vách lỗ kỉioan.

4.4.1.3 Sự có do dunị' íỉich hentonite đóng tụ nhanh và nhiêu xuống đáy lô khoan

Sự c ố kỹ thuật Iiàv cỏ 'hc do việc chọn dung dịch bcntonitc không phù hợp với điểu kiện đâì nổn, chẳng hạn !ihư:

í 1) Nếu dung dịcli hciitonitc chứa nhiều khoáng chất sét kaolinit thì dung dịch sẽ đông

tụ m ạnh

(2) Nếu độ p ỉl < 7 hay nước tìr lợ đến mận thì khả nãng đòng tụ (phân hủy) dung dịch

khoan sẽ xảy ra Nuoài ra còn có nhiều yếu lố khác ánh hường đến hiện tượng đông tụ của

d u n g dịch

4.4.1.4 Sự có do lớp màng áo sét bám quanh vách hô khoan quá dày

Do độ nhót cua duiii; dịch bentonilc tàng làm bề dày lóp m àng áo sét tăng theo (4mm), nguy hại hơn do niàns áo sét này ở trạng ihái nhão nhớt Dẫn đến việc giảm ma sát hông giữa cọc và đất râì nhicu líáy giảm khá năng chịu lực của cọc

4 4.2 T roníỉ cáu tạo, ^ia cóng và hạ lồn g thép

• Kììôn<ị hạ (íiủ/c vốt thép vù ỉổ klioưn: do lổng thép bị biến dạng (uốn cong trong

quá trình cẩu lắp lổiiíỉ tỉiép) Do vậy, khi chế tạo cần lính toán đến biến dạng của lồng thép,

bố trí m óc cẩu phù hợp dế tránh sự cố này, hoặc năn lại lồng thép và bố trí thêm móc cẩu

đc tránh biến dạng

• Ôriiị vácìi hị liìii: do lico iổng thép, trọng lượng lổng thép tương đối nặng là lún ống

Khi đó có thể gia cườne cliốno lún cho ống vách hoặc khòng treo lồng thép lên ống nữa để tránh lún ống

• Lốitịỉ tlicỊ) bị ììị^ập (ỉúì: TỈICO q uy dịnlì, klii lồng Ihcp c h ạ m dá y thì nâ n g lên

5-lO cm Điổu này khó thiK hiệii vì khoảng cách quá Iiliỏ cho việc điéu khiển tời Hơn nữa (lo lồng thép nặng IICII khi cliạm dáy dã lún vào nền, ncn khi nâng hạ lồng thép trên thì

l ồ n g t h é p v ẫn n g ậ p ironí:; clât Vì vậy c ần tuỳ t h e o dicLi k i ệ n c ụ t hể đ ê đ i ề u c h ỉ n h k h o ả n g

cách này

4.4.3 T ron g cònịỊ đoạn đúc cọc

• T ắ c lìgliẽn hê tóiìiỊ trong ổiti'; Do liiện tượng hiệu ứng vòm khi bê tông được giữ ở mức

quá cao trong ống chốim lìini cho bê tônq không trào lên được gây tắc nghẽn Khi đó cần phải nâng ống dẫii bêtôn” lẽn, nhưng ống vẫn phái noập irong bêtông ít nhất 2m, quy định

là từ 2m đến 5m

• M ực hê rôỉìíị hi lìợ xuổníi khi ríit ống vácìì lên: Do tầng đất yếu (khi rút qua tầng đất yếu

này) bị từ biến dưới áp lực cỉia bctông tươi làm tăng thêm tliô tích của bêtông (cọc bị phình ra)

• C ả kh ố i hê tỏn^^ ÍI OÌIỊÌ ÔIÌÍỊ clìốìii> hị kéo lên khi rút ô'fií^ vách ìéỉV D o bê tông ninh kết

quá sớm, nó sẽ báin chật \'ào ốn" vách Vì vậy, klii lút ống vách làm kéo theo cả khối bê tông và phần cọc dưới ốnu vách cũng bị lồng thép kéo lên theo, hoặc tạo vòng rỗng trong bêtông

• Bê tông thân cọc hi p h â n tầììiị rỗ tổ OHÌỊ và có vật lạ (như: tliàii kính hi'in,iất, vữa

heiitoiiite, y.v ): Sự cố này có thể di, jác nguyên nhân chính sau:

+ Do thiết bị đổ bêtỏng không thích hợp hoặc tình trạng làm việc xấu;

+ Do việc đổ bê tông không liên tục, ■ oặc do sự rút ống dẫn bê tông lên quá manh (độ ngập của ống dẫn bêtông trong bêtổng không đảm bảo yêu cầu) sẽ làm lẫn bùn k h a n trong

Trên cơ sở ngliiên cứu các nguyên nhân gây ra sự cố ở trên và bản chất của cá( nguyên nhân, đưa ra một số giái pháp xử lý các sự cố như sau:

4.5.1 Giải pháp về việc sử dụng ông vách để giữ ổn định vách hô khoan :ho cọc khoan nhồi

Ông vách giữ ổn định thành vách hố khoan trong quá trình thi công cọc khoan ihồi Đê’

sử dụng nó một cách có hiệu quả, ta cần phải xét qua về cấu tạo, đặc điểm sử dụ n ; và tính toán thiết kế nó

4.5.1.1 Đ ặc điểm sử dụ n g ốn g vách đ ể g iữ ổn định vách lỗ khoan

Yên cầu: ống vách phải tròn, kín, đảm bảo độ bền, độ cứng của ống trong quá lình vận

chuyển và hạ ống

• Chức Iiủìi\ị:

+ Định hướiig lỗ khoan;

+ Giữ ổn định vách hô' khoan khi khoan qua các địa tầng đất yếu, cát chảy, các ỉịa tầng

có nước chảy ngầm và có xuyên qua tầng cát sét;

+ Giữ dung dịch tạo cột áp lực trong quá trình khoan;

+ Làm ván khuôn đổ bê tông tạo cọc

• V ụt liệu lùm ốiiiị vúcIì: bằng thép hoặc Composite.

Hiện nay, hầu hết các cônịỊ, trình đều sử dụng ống vách bằnj’, thép để giữ )n đnh vách

lỗ khoan, bởi nó có ưu điểm là dễ gia công c h ế tạo, độ bển và độ cứng cao, giá tiành rẻ, nhưng nó dễ bị gỉ, bị ăn m òn VÌI trọng lượng của nó nặng gây khó khãn cho 'iệc vận chuyển và thi công

Mực vữa bentonite

Cao đò đáự ò n g

c.độ đáy ốna vách

4 ,5 1 2 , X ác diìĩh kích thước và tín h toán ong vách

Đường kínli troni.', chicLi dày và chiểu dài ỐIIII václi phái chọn sao cho dám báo vổ mặt

đ ộ bên, cưừiìu dỏ; phù lio’p với đườim k ín h c o c , đường k íiili Iig o à i CLÌa d ầ u k lio a n và d ặ c

điếm địa liình, dịa lấim no'i (lii cóng, có thc clioii nliư sau

(i) Điỉ‘ừnỳị kiiìlỉ và (ĩộ ílày óỉỊii vách

Trong dó:

\ \ : đuừng kíiìh Iroiig của ống václr,

I^uị.: đường kính n^oài cúa dấu khoan;

60 -r 150iiìni 1,1, inuc dích dùniz dc

điổii chín h độ imhiêiig lệch kliì cấii Ilìiêt,

d ặ c b i ệ í ờ nưi c ó bùn x ỏ , Cíil c h á y va nơi

có nước mặt như cỏnií írình cầu cãĩìe thì

ống dễ bị nghiêng lệch

ỉSj =: 9 -i- l ố n i n i klii D||, < iOOcni.

1 6 - 4 0 m m khi \ \ > lOOcni.

Tioiig dỏ:

ì^) C l i i ê i i d ù i ổn;^ v á i h :

N ơ i c ó ỉỉiiứí Ịìulĩ: lìlìiỉ' cỏỊỊ^ ĩrìnli rỡ//, I'íỉ/Iíỉ c ó thố cliọiì chicLi dài ồ n g v ác h dựa v à o c ấ c

yêu cau sau:

-t- Cao độ miệim ốim vách cao liưn lììực nước tlìi cê)iig (M NTC) là 2ni

+ Cao độ đáy ống vấclì năm írong tẩng đâì dínii có uóc nia sất íroni> (p > 10°, độ sệl

B < 0,75 hoặc sức kháim xuyên nìũi q^ > 4kG/cm^ V(Si chiổLi dày nqàm trong tầng này sao cho ống không bị lún thì chiéu dài ốim có thế lính theo công ihức;

L()v “ 4- I Q + 2in1Vong ció:

L(^.: Cliicu dài ố n u nh ỏ nhủi c ủ a ốnv v á c h , (iiì);

1.(1 ; Clìicư cao íính íừ MNTC đến đáy sòng, (ni);

Lj, : ChicLỉ dài ngam của ống vách, (ni), có ĩhế sơ bộ chon Lj, llìông qua việc: chọn

Sau khi chọn được L()y, ta kiểm tra điều kiện lún ống:

Pgu, = Pcln + l ' ^ ' , f , ^ n P o v = P g â y l ú , ì

Trong đó:

r|: hộ số an toàn , r| = 1,5;

P()V’ Pdn • Trọng lượng và lực đẩy nổi ống vách, T;

u = 71 X D„: Chu vi ngoài của tiết diện ngang ống vách, m;

D|,: đưòfng kính ngoài của ống vách, m;

1|: Chiều dài cúa lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt hông của ống vách, m;

íị! Sức chống tính toán củ a lớp đất thứ i lên mặt hông của ống, T/m ^

N ơi c h ỉ có nước lì^uni: đối với cúc )ìióiì<ị cọc khoan nhồi trên cạn

Có thể chọn chiều dài ống vách dựa vào các yêu cầu sau:

+ Cao độ đỉnh ống vách cao hon mặt đất thi công (MĐTC) là 0,5m và cao hơn mực nước ngầm tối thiểu là 2m

khoan do thiết bị và phương tiện đi lại gần hố khoan và không cho bùn đất rơi vào hố khoan;+ Cao độ đáy ống vách nằm trong tầng đất có góc m a sát trong ọ > 10°, độ sệt B < 0,75

BẰNG DUNG DỊCH B E N T O N IT E

Dung dịch bentonite gồm có sét, nước và một số chất phụ gia, dùng để giữ ổn định cho vách hố khoan khi không có ống vách hoặc kết hợp với ống vách

4.6.1 T hành phần khoáng vật của dung dịch bentoníte

Đặc tính quan trọng nhất của dung dịch bentonite là thành phần ba nhóm khoáng vật sét gồm;

1 M oniiiicililDiiitcíAụO^^SiOT.nHiO);

2 Ilit ( A i P v l S i O v i H O ) ;

3 Kaolinit ( A l O v2SiO2.2H2O)

4.6.2 Các đặc diêm co bán cúa các khoánịi sét được trình bày như sau

Đăc điếm cơ bán cúa các loại khoáng sét

Chiổii dày hai sét (Ao, Amslron)

Tổng diện tích mặt ngoài(mVg)

Hoạt tính mặt ngoài (kG/ cm”)

Q u a b ả n>4 tròn, c ó tlic Iiliâii thấy kliã nãim đ ô n g tụ c ủ a d u n g d ị c h b e n t o n i t e phụ t h u ộ c

v à o c h i ể u dà y lii.it SCI, cliicu dòy liai sét càim lóìi thì khả n ă n g đ ô n g tụ c à n g m ạ n h, k ao l i n i t

đóiií’ tụ manh nhất, k í đến là ilil \ à ít nhất là montmorillonite Như vậy dung dịch

hàm lượng cu;i beiuoniti; có iroiv.’, (iiuig (lịrli (lừ 6 ^ 14), tiui ra một áp lực lớn hơn áp lực thủy tĩnh của nước nuầni Iroiic hố khoan, đu'ọ'c dùng (lê giữ ổn định vách lỗ khoan Tùy

t ừng loại đất và inưc IIƯÍÍC n g ầm m à c ó thê c h o n bcn thích hợp, nế u c h ọ n k h ô n g pliù h ợ p

(Yhcn < Yhen ycuciu,) íllì >■;' h k h o m

- T í n h l i ii YỨn p h ù IV/ ( l ộ I i l i ớ í :

'fính huyéii phù là tk) plián ứim vật lý ciữa các hạl khoáng sét mang điện tích cùng dấu clấỵ nhau iroim mói trườne nirớc (lươim bcntonite, khoáng 6 -^14%) Nhờ tính huyển phù này inà các liạt đâì cio václi lở sẽ Iiăm lơ lửiig trong dung dịch, tránh được hiện tượng lắng đong bùn đất ớ đáv liố khoan

Độ nhớt cIk) phcp của duníỉ dịch IX 45s Nếu dộ nhớt giảm ihì sẽ xảy ra hiện tượng bùn đất lắim doiie ớ đá\ hố khoan và vách hố khoan bị sạt lờ do tính keo nhớt không đủ khA năng liên kết uiữ các hat dất rừi lai, nmrực lại độ nhớt tăng thì hiện tượng lắng đọng bùn đất giám nhưnc chicLi dàv CLia lứp inànc áo sét tăim (4mm) làm thành Ví':h hố khoan

d ẻ sạt l ở v à iiià n I’ia sát hônL;; v ữa b c n t o n i l c b á m d í n h c ố t t h é p n h i ề ư - l à m g i á m k h á n ă n g

díiih bám giữa cỏì tnóp \'à bê lône

- Tính chất xúc hiến:

Thể hiện qua khả năng đông kết nhanh khi để yên và hoà tan nhanh khi có tác động cơ học, được đặc trưng bằng ứng suất cắt tĩnh sau khi để yên, xác định bằng lực lế tĩnh Tính chất này nhằm giúp cho thành vách ổn định và thuận tiện trong quá trình khoan

- Lượng m ất nước:

Trị số lượng mất nước ch o phép 10 -r 25cm^ sau SOphút Nếu lớn hcfn sẽ tiay đổi tính chất của dung dịch (độ nhớt tăng) và tạo ra một lớp áo sét dày > 4 m m trong hôkhoan dễ bị bong làm thành vách lỗ dể bị sập lở và làm giảm m a sát thành giữa cọc - đất váih

- Tính ổn định (độ phân tầng):

dịch bentonite xuống đáy hố khoan

- Đ ộ p H ( ủa dung dịch hentoiiite:

Đ ộ pH đặc trưng cho tính axít hay bazơ của dung dịch khoan, nó có ảnh hrởng rất lớn đến chất lượng dung dịch, vì nó tham gia, tác động đến các phản ứng hóa học Độ pH cho phép từ 7 H- 9

Khi độ pH =10 thì bắt đầu thể hiện ảnh hưởng của xi măng Nếu độ pH : 11 thì tính nhớt và mất nước tăng lên, như vậy, dung dịch không còn đảm bảo yêu cáu Đ('pH < 7 hay nước từ lợ đến mận thì khả năng đông tụ (phân hủy) dung dịch khoan sẽ xảy ra

sẽ gây ra sự c ố cho cọc khoan nhồi như: sập vách lỗ kh oan , giảm m a sát hôn;, giảm khả năng dính bám giữa cốt thép - bêtông và có lắng đ ọ n g (đ ông tụ) bùn đất -oentonite ở đáy lỗ khoan

4.6.3 C ác giải pháp xử lý các vân đề m ất ổn định

Tuỳ theo phương pháp thi công, loại địa tầng và mực nước ngầm , m à ta nêi chọn (Ybei,,

độ nhớt, độ pH và các chỉ tiêu tính năng khác của dung dịch bentonite theo P h lục d- của Tiêu chuẩn TCX D 206 : 1998

Phương trình cân bằng tại m ột điểm bất kỳ trên vách lỗ khoan:

z áp lực đẩ) = z áp lực giữ

z áp lực đẩy bao gồm; áp lực tĩnh của mực nước ngầm (ỴwZ,i) áp lực chu động ủa đất (Ojj);

2^ áp lực giữ *)at) liỏỉìi: ấp lưc: tinli cúa cột bcnlonitc lực kliáng cắl cấu trúc của

l ớp áo sét (t^);

Trong đó:

Y|„ Z|,: clu li: iroii” và c hi éu cao c ú a CỘI vữa bentonite;

y^^,, z„: tliim lioim và chicu cao của mực mrớc Iigấm;

áo sét;

Chiếu sâu chòn coc H ím)

Hình 4,5

Dối vói (í(íí vách lủ âíÍỊ cát: c \ (()’ của áo sét có llic dưọ’c líiih dổi từ giá l:'ị tp cua đất

c;íl ban đầu n hư sau:

+ c ’ có thè' lấy bằng giá trị trung bìnli của lưc dính ban đấu (c,|) và lưc Jíih (s) do dàì nền hấp phụ bentonite:

D: là độ chặt tương đối của cát;

Đ ối với chít vách là (Íấí sét: do d ộ ấm l ă ng lên Iién c ’, cp’ c ú a áo SCI d é u nh) hưn giá irỊ

c„, (p c ủ a đất sél ban đrÌLi, lực d í n h c ủ a l ó p á o sét râì n h ó c ó lliê XCIII níui' băn; 0 (c^ = 0 )

c ’ có thể tínli iheo cóng thức sau:

c ’ = ư c \ , i ; i (4.<S)

a: hệ số cliiếl yiáni lực (lính, có llic lây Ơ.55;

c„; Lực dính không llioál nước han dầu eúa dâì ncn;

I hệ sỏ' cliiôì giám phụ lliiiộc vào chicii sâu cọc

(p’ cỏ ihc lấy bằng uỏc ma sát tronu cua đất sét ((p j), hoặc:

cp’ = (p ~ 3 ° ( 4 9 )

Đ ó i v à i su' c ó h ù n ( í ú t - l ) e n t o n i t e ỉchiíị ổ ọ n i ị (ý ( l á y h ô kỉiocin ( i l o kÌKxhii^ ■,'(ìỉ ớt (í ộ Iiliàĩ,

dộ pH ):

Khoánu vật scl của bcnlonitc; cán kicm tra châì iượng vù ncii chon có nhic klioáng vậi

m o n tn i or i lo i ii l dể tránh hi ện i ư ợi m đ ò n u tụ vữa bc iil onit c.

Đ ò nhớl thích hợp: phụ Ihiiộc v ào Iihươnu pliáp thi c ò n g , loại ciịa l ầng M inưc lìiKíc

n g ầ m , N ó đĩi đirợc n u h i ê n cứu íừ lý lluiyct đ ế n ihực tiền và t ổim kêì n hư haim - 1 9 N ê u đ o

nliól giáin ihì có llic ihcni 1 bcnlonite lioậc (),05H-29f chài phu ” ia (CVI<\ là loại bội

d o x ử iý lioá h ọ c chất ihái c ú a còii ií ntiliiệp g i â y inà c ỏ , uổni c a r l l n i , cclki loK, và IIIỢI s ố châì kliác c ó ííốc N a, Mu ; N a ^ c o , ; ) đ c lãiìíí clỏ nhó't c ù a cliiim dị c h bc ni oni ?.

Nếu độ pH oiiliii <'' clo bị irunu hoà hời nước nqầm làm cho dung dịch bị đông tụ thì nôn ch o thêm vào diinụ clỊch bcnloiiilc hoá chất điểu giái (HCl, .) tăng độ pH lên trong

châì phụ gia CMC

Thêm 0.05- 0.17r chất giảm nước, hoặc thêm nước

C v C ũ sỏi 70-X0 phụ gia CMC hựp nữa

D oi vói ,sif l ổ ịịiíhn 111(1 sát Iióiiíị: do độ nhói giám làm cho l(ífỊT áo sét trớ nên nhão nhớt

dẫn đến giám Iiia sát díiih tziữa coc-d;ìì, khi dó cần có biện pháp tăng độ nhớt của dung dịch ninr ncLi ớ trcii

D ổi vói S i f i ô ^uiìn íliiilì hám Ị^iữíi cố! tlìép và ì)ètôin>: do độ nhớt tâng làm vữa b e nt o ni te

dính bám nhici! vào côì ihcp, khi đó cần có giái pháp làin giám độ nhớt của dung dịch như thcm nước vào cluiiL! ciịcli

K H O A N N l l ồ l VA (,IAI PHÁP X Ủ L Y

4.7.1 T í n h h á p phu t u a keo clat

Hấp phụ là inỏt ironu nliĩnm biéu hiện rõ rệl vc khá năng đạc biệt cùa các hạt sét Sự

h â p phụ đ ư ợ c c h i a lìiin 5 l o a i nliir s;ui:

4.7.1.1 Hấp phụ cơ học

L à k h ả n ă n g g i ữ lại c á c hạt l ơ l ử n g t r o n g n ư ớ c ( d d b e n t o n i t e ) k hi n ó thíiT q u a đất

Loại hấp phụ này đặc trưng ch o đất cát, nó phụ thuộc vào độ rỗng, tỷ lệ các cấp phối hạt của cấu trúc đất và thể hiện ờ khả năng g iữ lại các hạl hoà lẫn Irong d u n g dịch khi dung dịch thấm qua

4.7.1.2 Hấp phụ lý học

Hấp phụ lý học hay kììả năììiị hút lý học của đất, đặc trưng khả năng hút ;á ; vật chất

xung quanh do bề mặt tự do trên mặt tiếp xúc giữa các hạt đất với dung dịch bentonite hình thành các màng hấp phụ và tạo sức căng bề mặt ảnh hưởng đáng kể đến độ ổn JỊnh của đất vách hố khoan

7.4.1.4 Hấp phụ lỷ-hoá học (hấp phụ trao đổi)

Tính chất này thê hiện qua phản ứng lý - hoá học giữa keo đất với ion troriỊ dung dịch đất Đất có thể trao đổi những cation bị hút đến bề mặt các hạt nhỏ từ trước (như Ca“'^,

N a“^, v.v ) lấy những cation của dung dịch đang sắp tiếp xúc với nó trên cơ sờ tương quan về đương lượng dẫn đến sự thay đổi rõ rệt các tính chất cơ lý của đất tùy thuộc vào thành phần vật chất có trong dung dịch đất PH càng lớn thì hấp phụ càng m ạnh

4.7.2 C ác đặc điếm cua các loại đát sét yếu thường gây ra sự cô cho cọc khoan nhồi và giải pháp xử lý

Đ ặ c đ i ể m dịa chất '.ÌIIIÍÍ d ồ n g b ằ n g ở nước ta đặc biệl là ở đ ồ n g b ằ n g s ô n g Cửu L o n g

đều xuất hiện lớp đất \ ế u dạng bùn sét với chiều dày từ 15 đến 30m, trong các hoạt động thi cóng đào hố khoan hạ cọc khoíin nhồi đều phải xuyên qua tầng đất nêu trên Nếu trong đất đào tồn tại c á c cati on có khả năng hấp phụ và trao đổi cation càng yếu (tức là cation có hoá trị nhỏ, n ồ n g độ thấp, độ pH thấp và bán kính hydrad hoá lớn) thì khả năng lắng đọng bùn đất xuồng đáy hố khoan càng cao

Nếu trong dất đào có càng nhiều chất CaClo và NcioCO, thì khả năng đông tụ bentonite

• C ác giải pììứp x ử I V < 'í/( ■ sự cô:

• Giải pháp để kh;ic phục hiện tượng lắng đọng bùn đất di -hả năng hấp phụ và trao đổi

cation yếu, là thêm vào dung dịch khoan hoá chất có cation hoá trị cao hoặc nồng độ cao hoặc tăng độ pH, v.v

• Giải pháp khắc phục hiện tượng đông tụ bentonite do đất có nhiều CaClo và Na-,C0 3: thêm vào dung dịch khoan hoá chất để trung hoà bớt 2 chất trên

kaolinite, có thể là sau thời khoan thay dung dịch bentonite mới

• Giải pháp đế khắc phục hiện tượng bentonite bám quanh cốt thép quá dày do trong đất

có nhiều khoáng sél montmorillonite (độ nhớt tăng), có thể thêm nước vào dung dịch bentonite để gảm độ nhớt

4.7.3 N ghiên cứu các đặc điểm của các loại đất cát thường gây ra sự cô cho cọc khoan nhồi và giải pháp xử [ý

Lấy ví dụ xét sự phân bố tầng địa chất vùng đồng bằng sông Cửu Long thường nhận thấy rằng tầng đất cát có inặt ở hầu hết các vùng, nằm bên dưới tầng đất yếu và xen lẫn với các

tầng đất sét, xuất hiện ở các trạng thái từ chặt đến xốp rời, với các tên gọi theo thành hạt như cát to đến cát bụi.

4.7.3.1 Đặc điểm của các loại đất cát thường gáy ra sự cô cho cọc khoan nhồi

- Đặc diểni chung của các loại đất cát là: thành phần hạt dạng cấp phối, các hạt ròi rạc

không liên kết với nhau, độ rỗng tương đối lớn và thường trong tầng cát có chứa nước ngầm đến nước áp lực

- Do vậy, thành vách đào trong tầng cát thường sạt lở (khốnc ổn định) và nhất là khi trong tầng cát có nước ngổm có áp, khi dó sẽ xuất hiện hiện tượng cát cháy

- Đối với tầng cát rời xốp thì dễ gày ra sự cố cho cọc khoan nhồi như; thành vách hố khoan bị sạt lở, thân cọc bị phình, có dạng rể cây

Anìì hưàìH' củu lĩiệii rượiiii rá t chày:

Do dòng bùn cát chảy vào trong hố khoan dưới tác dụng của lực thủy động và đặc hiệt là nước có áp làm cho vách hố khoan bị sạt lở rộng ra và có thể làm sập tầng đất khác bèn trên Để có đề ra các giải pháp xử lý thích hợp ta cấn điểm qua vể quy luật, đicu kiện phát sinh hiện tượng cát cháy

Điền kiện plìút siiilì hiện tiCỢii^ cát c lìảv:

Hiện tưOTg cát chảy chi xáy ra khi: đất là đất cát, cát pha bụi ( lực dính kêì c râì nhỏ ) và

lỗ rỗng chứa đầy nước và nhất là nưức có áp

Nguyên nhân chính của cát cháy là áp lực thuý động cúa dòng nước ngầm truyền vào cáthạt đất khi khoan lỗ Do tínli thấm nước yếu của cát chảy nên áp lực thủy động gây r;i áp

Khi ■/,, = 1 (hì I , khi I^ii, lớn hơn I„h thì cát cliáy bắt dấu xảy ra;

Đất cái cliuvcn sanu trạng thái cháv sẽ màì liên kcì kiến trúc Các hạt chuyển sang trạng

l l i á i lo ' I LÌI 1 Í>;

4 7 3 2 Các giái p h á p x ử lÝ cóc s ự cô

Ti iròniỉ họp iroiiu uìnti đất cál có hiện tương cát cháy nên sứ dụng ốní’ vách đế giữ ổn dịnh Ihànli vách lỗ khoan

rn iừ n " hợp tronu tầng cál có hoăc không có mạch nước ngầm có áp thì có thể sử dụng

d u n g dịcli b ent oni lc đê’ "ÌLÌ ổn đị nh t hành v á c h lỗ khoan, với c á c lý d o n hư sau: (1) D u n g

irọiig cua clun” dịch bentonitc > l g / c n r \ sẽ tạo ra áp lực lớn hơn áp lực của mực nước ngầm nên giám diiơc tác nhàn <zâv sâp vách lỗ khoan (2) Dưới áp lực cỉia cột dung dịch bentoníte

sẽ ihâni nhập vào thành vách cát cúa hố khoan tạo thành lóp áo sét, khi đó xảy ra quá trình

liấp phụ CO’ lý học ííiữa đâì cát và benionite Các hạt cát rời rạc Irong lớp áo sét sẽ được liên kết

lại với nhau bơi tác nhân ximăng hoá-keo bentonile Lớp áo sét này có độ bền (lực dính c ’) tãim từ 2^3 lần của lóp đâì cát ban đầu, làm tãng lính ốn định của thành vách lỗ khoan

Các dặc dicm cúa nước trong đất đôi khi cũng có thế ánh hưởng đến sự ốn định của tlìàiili vách lìố khoan cọc kiioan nhồi và giai pháp xử lý;

Nirớc imầni ớ dang nưóc tự do có tý trọng baníỉ l g /c m \ Việc xác định các tính chất vật

lý, thành pliấii hoá học và dộim thái (.'úa nước quan hệ đến tính phù họp troiig việc lựa chọn giái pháp ” iữ ổn định thàiih václì hố khoan và đánh giá kha năng ăn m òn hoá học của nước dối vứi bê lỏnu cốt thép

'lì iỳ t h eo diổLi kiệii Ihế n ằ m c ù a c á c t ầng mrức dư ó i dâì c ó t hế c h i a đ ộ n g thái n ướ c dưới

dât làni 2 loại như siui (nước thượng lắng, nước ngầm);

Niio'( ilui'ợii\ị tầHìị- nằm tiong tầiig đất xốp rời ớ tầng trcn cùng của vó trái đất Lưọng

IIUÓC (hượiu' lấiig do inrớc mira, nước ngiriig tụ hay nước lũ được giữ lại và tích tụ trên bề inặl cúa lóp dốt đá cách lurớc hoăc thấm nước yếii, bề dày lầng nước có thê’ từ ]-r2m với diện phân bõ han chế và mang lính lức thòi Do vậy, khi khoan đất ớ khu vực có nước Iiiuọníỉ lầng, nưoc này sẽ cháy vào hố khoan làm giam tính nâng của vữa khoíin lúc đó, có iIk gày sự cố sập vách liố khoan và nếu nước nhiêm bán bởi nưức sinh hoạt hoặc nước thá uiig nghiệp, gây ăn mòn, cốt thép, bè tông cọc sau này

- Niiớc iiỊ^úni: là nước Iiằm dưới tầng nước thượng tầng, kết ihúc cỉia tầng này là tầng đất

đá không Ihàm niiúc

Nghiên cứu giải pháp xử lý các sự có trên

• Theo r.iiư phân tích ở trên, thì dô pH đế xúc liến các phán ứng trao dổi xảy ra thường là

lứn hơn 7 Do vfiy, nếu pH của dất vách hay của nước ngầm trong hố khoan càng thấp thì

p n cua vua bcntonilc Irirức khi đưii xuống hố khoan càng cao (thường pH > 0), sau cho pH ciui vữa khoan trong lỊiiá trình khoan (đã bị trung hoà vói pH của đất vách) vẫn lớn hơn 7

• Nếu nước ngầm có tính ăn m òn bê tông cốt thép (có chứa acide cloride, a c iie sulfate

và độ pH thấp), khi nước ngầm chui vào bê tông sẽ gây trưcỉng nở nhanh c h ố n í nước và cement, từ đó gây ra nứt cục bộ hay nứt liên tục bê tông Do đó cần phải thiết kế lớp bê tông bảo vệ bọc ngoài lớp bê tông chịu lực, thường lớp này dày khoảng lOcm Mac bê tông chịu lực thường tăng thêm m ột cấp Như vậy, nếu cọc có đường kính lOOcm, mác 300, khi

có xét đ ế tính ăn mòn thì đưòng kính cọc yêu cầu là 120cm, mác là 400

có áp cao thì giải pháp tốt nhất là dùng ống vách để giữ thành vách lỗ khoan, đ ả n bảo vữa khoan không bị nhiểm bản và không giảm tính năng của nó Còn nếu nước ngầm không có

áp thì có thể dùng dung dịch bentonite để giữ ổn định thành vách lỗ khoan và cầr phải chú

ý đến việc chọn tính năng của dung dịch bentonite sao cho phù hợp điều kiện cất nền và tính chất lý hoá của nước ngầm như đã nêu ở trên

4.8 NHẬN X É T VÀ K Ê T LUẬN

Loại cọc khoan nhồi, ngoài các ưu điểm như đã nêu ở chương 1, còn tồn tii m ột số nhược điểm được thể hiện qua các sự cố như đã trình bày ở trên Các sự c ố trên côi khi rất phức tạp khó khắc phục sửa chữa, có thể dẫn đến chí phí rất cao, hoặc không sửa được mà phải thay cọc mới Do đó, cách tốt nhất là nên dự phòng các sự cố c ố thể xảy ra h ểu rõ các nguyên nhân và có biện pháp phòng ngừa

Có thể nhận xét rằng: khi thi công cọc khoan nhồi thưòng gặp nhiều sự cố là do có quá nhiểu yếu tố ảnh hưởng đến nó, m à kinh nghiệm thiết k ế và thi công của nưóc ta chưa nhiều và chưa quan tâm đúng mức đến các ảnh hưỏng của các yếu tố đó, cho nén thường gặp phải các sự cố như trên Các yếu tố đó là; Điều kiện địa chất thủy văn công ư lnh (đất yếu, cát, sét, nước trong đất , v.v Trong khảo sát hiện nay chỉ xét về tính chất cơ, lý của

nó m à chưa quan tâm đến tính chất hoá đất, hoá nước, hiện tượng cát chảy vi đất sụp,

v.v ), dung dịch bentonite (chưa xét mối tương tác thật đầy đủ giữa nó và môi t ư ờ n g đất nên), v.v

Chương VKIỂM TRA, TH Ử TẢI cọc, NGHIỆM THU

5.1 C Ô N G TÁ C KIÊM TRA N G H IÊM THU

s.1.1 Yêu cầu chung

Việc kiểm tra, giám săt chất lượng và nghiệm thu cọc khoan nhồi phải thực hiện tại hiện trường và phải căn cứ vào kết quả thí nghiệm của các phòng thí nghiệm hợp chuẩn

Các dụng cụ, thiết bị kiểm tra chất lượng thi công cọc phải đảm bảo độ chính xác, tin cậy Các hồ sơ, tài liệu nghiệm thu, các kết quả thí nghiệm v.v phải có đầy đủ và đảm bảo chính xác

Các cán bộ kỹ thuật, các thí nghiệm viên làm công tác thí nghiệm, kiểm tra, giám sát và nghiệm thu kỹ thuật chất lượng phải có đủ trình độ chuyên m ôn và được đào tạo, hướng dẫn công nghệ thi công cọc khoan nhồi

5.1.2 K iểm tra công tác khoan tạo lỗ

Trong quá trình khoan cọc cần kiếm tra các thông số về số lỗ khoan theo bảng 1 sau đây;

Bảng 1

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

độ sâu

- So sánh khối ìượng đất lấy lên với thể tích hình học cùa cọc

" TTieo lượng dung dịch giữ thành vách

- Theo chiều dài cần khoan

- Độ sạch của nước thối rửa

- Dùng phưorng pháp thả quả rơi hoặc xuyên động

- Phương pháp điện (điện trờ, điện dung v.v ,)

Trước khi đổ bê tông cần phải thực hiện kiểm tra lỗ cọc theo các thông số ở b;ng 1 và lập thành biên bản để làm căn cứ nghiệm thu.

Công tác thi công và kiểm tra nghiệm thu về; VỊ trí và kích thước hình học 1( khoan;

trong bảng 2

5.1.3 K iểm tra chất lượng bé tông cọc

Tất cả các chỉ tiêu kỹ thuật của cốt liệu lớn thử theo TCVN 1772:1987 "Đá.sỏi xây dựiig - Phưofng pháp thử” Đối với các loại vật liệu khác cần thực hiện côn g tác kiên tra và công tác thí nghiệm xác định thành phần hỗn hợp bê tông cọc thực hiện theo nội lung đã nêu ở chương III

Số lượng cọc phải kiểm tra tùy vào mức độ quan trọng của công trình cũng như tìv vào sự hoàn thiện của thiết bị và kinh nghiệm của đơn vị thi công mà cơ quan thiết kê' hoặi tổ chức

tư vấn quyết định nhưiig không ít hơn tỉ lệ % (so với tổng số cọc) quy định trong bán; 2.

B ảng 2

kiểm tra

Phươngpháp kiểm ra

/ Đ ộ sai ỉệclì cho plìép v ể vị trí ĩììặỉ hằnỉị cỉinlì và vê

trục xiêỉi (ỉsỉa) của cọc klìoan so với ĩhiết kế: (ĩiìììì

ĩheo ^iá trị (1 - di((yn<^ kínlỉ cọc):

Kh i hô'írí rììột hủỉìí> cọc ỉheo ỉììặĩ clìínli cần:

± 0 ,04 ; 1:200 - Trường hợp thi c òng trên nước. Từng cọc N g h i ệ m hu (đo

bằng mív íhuỷ bình, ỐĨIỊ dọi và thước lây)

Klìì h ố ỉ r í hai hoặc ììhiêii lìàỉìíỉ cọc theo mặt chinh cẩu:

2 Sai s ố cho p h é p (ĩiỉìlỉ t heo cnì) vể kích ĩhước thực t ế

của l ổ khoan và kích ĩỉìước tĩìà rộng hầu dúy cọc:

chỉ dẫn cia thiết

k ế mónỊ cọc)

± ỈO ~ Theo chicii !.ãii ciia doạn hình trụ m ở rộnẹ bấu.

± 1 0 - T h e o đ i r ờ ỉ i i : k í i ì h m ó ' r ộ i m

± 5 - T h e o c h i c u c a o d o ạ i i h ì n h t r u m ớ r ộ n g

S a i s ô c lỉo p h é p (ĩíỉìỊì ĨỈÌCO Cfìì) vé vị tr í cíậĩ lỗn^ị c ổ t

íliép ĩroỉỉi^ Ịỏỉìíỉ Ì'ỌC kỉìOíHì so với ỉlìiéí kê :

± ỉ - Theo vị Irí đặt cốt thép dọc với nhau trên toàn

4 S a i s ổ c ỉ ) o pỉiỨỊ) vc i hì ỉiứn \'ữíỉ hê-íỏNi> với đ ộ lún k im

hiỉìlì í ììó p ỉờ-ỈO cỉỉì, (ỉo hẽ-ỉò/ìíỊ ĩroỉi^^ ỉìicứí va o lÒHiỉ

KH' ĩlìco PỊìu'(>'ỉi\^ p h a p ì ỉii ÕH'^ tỉìưo i lìiêu ỉỉiẳ/ìiỊ (íửn^:

± 2 c n i ' T h e o Irị s ố cỉộ siil.

± 2 % - T h c u t l ộ t;íclì \ ' ứa VÌI đ ộ t á c h n ư ớ c

5 S(ỉi s ố c h o phéị) \'(' c h i !it’ii ÌIỨ v Ỉủỉìì c ọ c klìo a n :

Không c ó vi pham về íídh ỉicn tiic trcn ĩoàn chiều dài ax:

+ 20; - 5% Cườim độ bc-iông

Từng đoạn

mở rộngntnt

Từng lồng cốt thép

nt

ntnt

nt

ntnt

I'hco TCVN 3106:1993TheoTCVN3I09:Ỉ993

2 cọc cho inôt cẩu

n t

ntntnt

Kiểm tra (bằng thước cuộn thép

và thước dẹt)ntntnt

nt

ntnt

Theo TCVN 3106:1993Theo TCVN 3109:1993

Kiểm tra bàng thiết bị đặc chủng

và quan sátKiếm tra 6 mẫu từ lõi khoan qua cọc.5.1.4 K iể m t r a cặn lã n ” tron<í lỏ

Công tác kicm tra cản láng trone lỗ phái Ihực hiện nuav sau khi kết thúc việc tạo lỗ và

xử lý lắnc cận Trước klii dổ bổ lỏng phai đo lại cao dộ dáv lỗ khoan, chiều dày của lớp cặn láiig xuống cỈLrới đáv ỉo (ncLi còn) phàị ghi vào nliât ký khoan lỗ và không được vượt quá quy định iroiỉg bán^ 3

5.1.5 Kiểm tra ch ất lượng d u n g dịch khoan

Trước khi đổ bê tông, khối lượng riêng của dung dịch trong khoảng 50 cm kẽ từ đáylỗ khoan phải nhỏ hơn 1,25, hàm lượng cát < 8%, độ nhớt < 28 s Dung dịch vữa sú dùng để thi công cọc khoan nhồi phải có các chỉ tiêu kỹ thuật ban đầu phù hợp với các quy định trong bảng 4

B ản g 4

5.1.6 K iểm tra sức chịu tải của cọc

Để đảm bảo chính xác sức chịu tải giới hạn của cọc đơn phải căn cứ vào tính chất trọng yếu và cấp của công trình, điểu kiện thực tế địa chất công trình, yêu cầu thiết l;ế và tình hình thi công công trình mà tổ chức thử tĩnh hoặc thử động có đủ độ tin cậy cho cọc đon và lưu ý những điểm sau:

- Khi không thể tiến hành nén tĩnh cọc đơn đến tải trọng giới hạn thì cơ quan tư vấn thiết

k ế phải quy định tải trọng nén tối thiểu lên cọc theo quy định của tiêu chuẩn thử t n h cọc

- Việc lựa chọn phương pháp thử tĩnh cọc đcfn phải dựa trên các tiêu chuẩn do cơ quan tư vấn thiết k ế yêu cầu với sự chấp nhận của chủ đầu tư

Khi rơi vào m ột trong những trường hợp sau đây thì phải thử nén tĩnh cọc đơn theo phương thẳng đứng:

1) Móng coc cua COIIÍ; tiình quan (rong,

2) Trước khi Ilii cỏnc cọc của cỏns Iiình chưa thực hiện thử tĩnh cọc đơn m à có một trong các trườni: hơp sau cỉày: Điéu kiện địa chất phức tạp; Đ ộ tin cậy về chất lượng thi còng cọc thấp; M ónc coc cùa cônq tiình ít quan trọng nlumg có số lượng hơn 30 cọc

3) Công trình móng coc chhi tác diiim cúa lực kéo hoặc lực nén ngang lớn theo quy định của tiêu chuẩn xày dựng TCXD 88: 1982 “Cọc - nhương pháp thí nghiệm hiện trường“ phải Ihực hiện côna tác thử ũnh

Số lượng cọc cán thử thòng thường lây 1% tòng số cọc nhưng không ít hơn 3 cọc, đối

với công trình cổ tổns sỏ' coc dưới 50 cọc thì phải thí nghiệm 2 cọc

Pliạnì vi liên (ÍỊ) iliiiìiị ci'n i?hươfiíỊ I>ÌIÚỊ) thử độn^

Ngày nay ớ nước ta dã áp dụng khá rộng rãi các phương pháp kiểm tra sức chịu tải thẳng đứng cọc đơn băiiíỉ pliưưiiíỊ pháp thứ động có đủ độ tin cậy Khi rơi vào m ột trong các trường hợp sau dày thì phải kiẽm tra thử tái cọc bằng phương pháp thử động:

1) Móng của cỏnc trình quan trọng mà không có khả năng thực hiện thử nén tĩnh cọc đơn.2) Kiếm tra bổ suim clio việc thứ cọc bằng nén lĩnh

3) Móng cọc của còim trình thòng thường, ít quan trọng và được cơ quan tư vấn thiết kế yêu cầu

Số lượng cọc cán phái Ihử độnu do cơ quan tưỊván thiết k ế yêu cầu thông thường lấy 4% lổng số cọc nhưna khòna ít hơn 5 cọc,

N /ìữ iìíỊ đ i é n i c à n liúi V íỉiii với ịìiiiừniỊ^ p h á p r liìỉ đ ộ i i í ỉ n h ư s a u :

1) Phưoìig pliiip bicii tlaiiụ lỏĩi (PDA) ihiiồng tliiọc dùim lioiig iliử động cho cọc Khi thử độiig phải có đầy du các loại ihiết bị đo dạc nliư: đo được độ chối; độ chối đàn hồi v.v Việc (hử động theo phuonu pliáp hiện đại phãi do nhữriíí kỹ sư có trình độ và kinh nghiệm thực tế thực hiện

2) Kết quá cùa phưoHíi pliáp thử động được xem là tin cậy nếu nó được so sánh đối chứng với kết qua lliủ' nén tĩnh coc tron>4 diều kiện địa chất công trình tương tự và không được sai lệch nhau quá, sau đó dìing phưong pháp động đê kiếm tra với số lượng lófn cọc đã thi công

5.1.7 N gh iệm thu cọc khoan nhồi và đài

Cọc phải đưoc kiêni tra tronc tất cá các công đoạn làm coc, ghi vào các mẫu biên bản qiKÌn lí chất lưựnu đã được chủ đầu tư thống nhất và chấp nhận lúc trúng thầu, lập thành hồ

sơ nghiệm thu và được lưu trữ theo quy dinh của nhà nước

Hồ sơ nghiệm thu cọc 1110112 2ồm cấc tài liệu sau đây;

P h ổ i ì vhuì ìị ị

- Tên công trình, tên chủ đầu tư và tên đơn vị thi còiiíí;

- Người plìự írấch còng írìiili;

- N g à y , tháng, nătii thì còniz lliời tiết, nliiệt dộ;

- Ten gọi hoặc số hiệu của phan cóng trình, số hiệu cọc, đưònu kính và độ dài llìicì kố

ciia c oc :

- Loại phương pháp ihi còng, llìict bị llìi còng, đưònu kính tịU} <lỊn! :

- Bán vc còt địa chấl thi cỏiìg

Pliíhì t ạ o lồ:

- Mirc nưóc ngấm hoặc mực nước sỏim bicii;

- Tốc đỏ và quá trình thi còng tạo lố;

- Kích thước và vị irí íhực cùa lồ cọc (mức lệch íâm và dộ Iháiìg dứne);

- Đường kính và độ sâu lồ klioan, dường kính và độ clài của ốnu clìống lìoạc ỏng dịiìli vị

ỏ' tấnu mặl; đ ộ dài thực t ế cúa c ọ c , đ ộ i hả nu clứng c ủ a c ọ c

- Bi cn bàii k i ế m tia t h e o b ài m 1 và báiig 2.

Pliíhi ĩliủnli v á c h và Í' 0 Ĩ ílỉép:

- Loại dung dịch giữ thàiih và biên pháp quáii lí dung dịcli;

- Thừi cian thi CỎỈIU clìo Iiìỏi giai (loạn;

- Biên bán kiciiì tra llieo háng 4 và báim 5;

- Nlìững irục trặc và sư cố IICLI có và cách xử lý;

- I oại i h ợ va s ố nuirời tlìaiìì e i a ilii c ỏ i m

Pliúỉi kiéỉỉi Íiíỉ clìííĩ lỉỉ'Ợiỉ\ị c ọ c :

- Báo c á o k i c m Ira cliàì lirợiìg c o c t he o bánu 6 và sức clìỊu lái cLÌa LỌC đtrii;

- Bãiì vc hoàn c ò n g m ó i m c ọ c khi d à o h ố m ó n u dế n c ỏ ì tliiếl kc;

- Bicn bản ihi c ỏ ní ỉ và kiciiì Ira cốt tliép bc l ó n g dài c ọc ;

- Bi ên baiì vc c ố l n e o uiữa dẩii c ọ c với đài c ọ c , c ự li n i c p biên c ứ a c ọ c o’ n i c p d à i , l ó p hảo

vệ cốt t hé p dài c oc;

5.2 TỈÊU CHUẨN CHAT LUỢNCi c ọ c KHOAN NHỔl

Saii khi khoan dát và rửa lổ xong phai dùnu các llìict bị dê kiểm tia vị trí lỏ khoan chicLi sâu

lỏ khoan, điròiiu kính lồ khoan, độ tliáng dứng cửa lổ khoaiì, bc dàv bùn láiìii ciirới !ỏ klìoan.5.2.1 Sai sô cho p h é p

Q ì c sai lệcli c h o plicp vé c h à i krọìm lỗ k ho a n x c m b á n g sau:

Sai leeh ch o p h é p cúa coc k h o a n nhỏi

r i ' H.i iii: ni i i c S a i ỈCCỈI c h o p ỉ ì c p G h i c h ú

' K h o a n l a y m a u : K l i o a n l à v n i ẫ u I c o c / l o à n b ỏ n l i ó i n c o c

\ u y c n C|ua n i ù i L'IK'

" (Yic c ọ c k l io a n (.'O imhi v.in vc cliâí lirơnu h a y Lịuíì Irìnlì ihi c ỏ i i g c ó s ự c ố ihì n h ấ t ihiốt

plìiU k li oa ii k i c n i l ia L'liaì h r oi m cu;i C' 0 C k h o a n nhoi.

5.2.2 CônịX tá c theo clòi iihi eliép \ a lay m au

- Q u á í r i i i l ì k i o i i ì íi':i Iv' l o n e pli; ii i h i ù v n i : \ U \ C I 1 k i c i i ì í i a c I k ì ì ỉ i r ơ n e b c Í ỏ i i í : v à d à y

e l i i i N c n đ ổ h ô l o n u Ỉ ! 0 ! 1 L ! l ì i i o c

- C á c m a u b c U ) i m p h a i I> 1 \ lu' p h c ii c l u i a OIIU d a i i ỏ c k i c i i ì ỉr:i cl ỏ l i i ì h cl ỏnL;, c i ộ n h ó ‘i v à

d i k ’ i ì i a i i kÌLMìì Íi;k

- Để kiểm tra chất lượng bê tông phải đúc hai nhóm mẫu, mỗi nhóm 3 m ẫu viông với

kích thước 150 X 150 X 150m m hoặc mẫu trụ tròn 150 X 300m m tuỳ theo quy địni của đồ

án thiết kế

- Trong quá trình đổ bê tông cần kiểm tra và ghi nhật ký thi công các số liệu sau

+ Tốc độ đổ bê tông

+ Đ ộ cắm sâu của ống vào vữa

+ Mức vữa bê tông dâng lên trong lỗ khoan

+ Các số liệu về vữa bê tông và sự dò chảy vữa bê tông

Việc quan sát và ghi chép cần tiến hành 30 phút m ột lần Khi bắt đầu đổ bê tô n ịth ì việc ghi chép tiến hành sau 10-15 phút (xem mẫu nhật ký ở phụ lục)

- Chất lượng bê tông cọc khoan nhồi và chiếu dày m ùn đáy cọc còn được kiểm ra bằng phương pháp khoan mũi cọc, khoan lấy mẫu sau 28 ngày đúc cọc cũng có thể dùngphương pháp sử dụng m áy siêu âm, phóng xạ, sóng cơ học Kiểm tra chất lượng cọc toài bộ sô' lượng cọc trong móng

5.3 CÁC PHU^NG PHÁP THỬTẢI c ọ c KHOAN NHỒl

Như đã biết, đối với cọc đóng, sau khi hạ được cọc vào trong đất đến cao trình thiết kế

và không có sự cố gì xảy ra thì xem như cọc đã được thi công đúng thiết kế

Còn đối với cọc khoan nhồi, do đúc cọc tại chỗ trong lỗ khoan (thường tnng vữa

bentonite) nên vấn đề chất lượng bê tông thân và khả năng làm việc thực tế của (ỌC luôn

luôn chưa được xác định rõ ràng Do vậy, cần phải có phương pháp kiểm tra đ á n h ị i á chất lượng khả năng chịu lực thực tế của cọc khoan nhồi so với tính toán thiết k ế để xen xét có thể chấp nhận cọc hay không Có thể kiểm tra bằng các phương pháp truyền thíng như khoan lấy mẫu, nén tĩnh, v.v hoặc sử dụng m ột sô' phương pháp mới như; phưoig pháp kiểm tra không phá hoại N D T đối với thân cọc và m ột số phưcmg pháp thử tải tnng tĩnh truyền thông, phương pháp thử tải trọng tĩnh bằng hộp tải trọng O STERBERG, phưcmg pháp tĩnh động STA TNAM IC và phương pháp biến dạng lớn PDA

5.3.1 Phưong pháp thử tải trọn g tĩnh truyền thống

H ì n h 5-1: Dùn thử tủi trọn^ tĩnh cục khoan nhồi cáu riử/í SóniỊ Thần tlìuộc d ự án đườỉi^ Xuyên Á.

5.3.2 Phương pháp thử tải tĩnh bằng hộp tải trọng O sterberg

5.3.2.1 Nguyên lý

Dùng một hay nhiéu hộp tải trọng OSTERBERG (hộp thủy lực làm việc như 1 kích thủy

lực) đặt ở mũi cọc khoan nhồi hay ở 2 vị trí mũi và thân cọc trước khi đổ bê tông thân cọc

bưin dầu thủy lực đc tạo áp lực trong hộp kích Đối trọng chính là trọng lượng cọc và sức chống m a sát hòng

Theo nguyên lý pluin lưc, lực truyén xuống dất mũi coc hằng lực truyển lên thân cọc

Việc thử sẽ đạt tới phá hoại khi một trong Iiai phá hoại xảy ra ở mũi cọc và quanh thân cọc Dựa theo các thiết bị đo ciiLiyển vị và đo lực gắn sán trong hộp tải trọng O STERBERG sẽ

vẽ ra được các biếu đó tịium hệ giữa lực tác dụng và chuyến vị mũi cọc và thân cọc Tuỳ theo trường hợp phá hcKii có thể thu được một trong 2 biêu đồ quan hệ tải trọng - chuyển vị.Việc gia tái và đo dạc, áp dụng theo tiêu chuẩn ASTM DI 143-1995 “ Trình tự thử tải nhanh” của Mỹ

Cách xác định lải trong giới hạn: Do có m ột phá hoại ở m ũi hoặc thân cọc nên phải áp

p g h c ọ c = p ^ g l i m ù i ^ * g h l h â n+ p

N ếu k h ỏ n g tin tưởim ở ncoại sLiy và thiên về an toàn (lấy trị s ố bé), ta c ó thể lấy :

5 3 2 2 P h ạ m vi áp d ụ n g

Có thể thấy nuay phưưng pháp này phù hợp với các cọc có sức chống giới hạn thành bên

và mũi cọc tương đươnt: nhau Còn trong trường hợp sức chống giới hạn của mũi nhỏ hơn

sức chống thành bên thì có thê’ đặt 2 tầng ở mũi cọc và thân cọc đê thử Cao trì;h đặt ớ tầngthân phải đảm bảo điều kiện P g h m ũ i - P g h đ o ạ n I h á n AB- ở Cầu M T đã thực liiện heo phưimg pháp này.

Khi đó trình tự chất tải sẽ phức tạp hơn đê có thê xác định được Pghniũi f*gh D ạ i i I h á n A H và

^ghdoạn Iháii BO

Hình 5-2: Cííu rạo hộp tài Osỉcrlìưiỵ

H u ì h 5-.?; Gi a cỏỉi'-^ ỉ ủ p d ặ í ỉìộp ỈUỈ ỉrọniỉ Osterỉier^^

ỉCiỉit M ì ' } íroỉìsi oịiii d o ụ n i^iíỉ í ()ÌÌ \1 loỉií^ c ấ t t hé p

5.3*3 PhươnịỊ phap thứ tình động STA TNA iMIC

yhi cliLiycMi vị cua c o c Iionu C|LUI trìiìli nổ,

kct ỈKvp đ o cíic ílionu so ỉìieii dạnu \'à eia

Pliưưng pháp nàv có ihc dùng cho tấl cá các loại cọc đứng và nghiêng Irong mọi đicu kicn địa chát

và đèn năm 1994 dã phái tricn thử dươc tài trọng đé'n 30MN Phương pháp này được áp dung nhiều ở Canada, Mỹ, Hà Lan, Nhậl Bán, Đức, Hàn Quốc, v.v Năm 1995 Công ty Tư vấn Anh quốc dã dể nshị thứ cọc ốnu thép (tái tronc thử 3M N) tại cảng Container Tân Thuận bằng thiết bị này Iihưng khôns được chấp thuận do nhiều lý do trong đó có lý do chưa được các nhà quán lý xây dựng Việt Nam biết dc"n

5.3.4, Phương pháp thử động biến dạng lớn PDA

5.3.4.1 Các cơ sở của phương pháp

Về cơ sở khoa học, nguyên lý của phương pháp thử động biến dạng lớn và thiêÌDÌ phân tích động cọc PDA dựa trên lý thuyết truyền sóng ứng suất trong bài toán va chạm :ủa cọc, các đặc trưng động theo Smith và dựa vào các thành tựu của kỹ thuật điện tỉr và tin lọc hiện đại, v.v

s.3.4.2 Phương trình truyền sóng

Giả thiết cọc đàn hồi đồng nhất; đất nền làm việc dẻo lý tưcmg;

Từ các kết quả của lý thuyết phương trình truyền sóng ta có thể xác định được lir kháng tổng cộng của đất khi đóng cọc theo biểu thức sau:

R =

2Trong đó:

R: sức kháng tổng cộng của đất;

F: lực đo được tại đầu cọc;

v: vận tốc đo được tại đầu cọc;

M; trọng lượng cọc;

L: chiều dài cọc;

C: tốc độ truyền sóng ứng suất trong cọc;

t,: thời diểin va chạm toàn phần (lực va chạm cực đại);

t,: thời điểm sóng ứng suất đi hết 1 chu kỳ từ đầu đến mũi cọc và phản xạ lại

R^: sức chịu tải động, do việc đóng cọc, sức cản động, phụ thuộc vào tốc độ:

Trong đó;

J: hệ số sức cản động;

Z: trở k h á i i ” cua c ọ c = VlC/l,;

được tại lliời điểm t, ở đầu cọc;

Vnnũ,coc = 2 v ( t ,) - R / Z ;Sau một số biến đổi ta có:

53.4.4 Phần mém CÁPWAP: (Case Pile Wave Analysis Program)

Phần mềm máy tính này sử dụng phưOTg pháp phần tử hữu hạn để giải bài toán tác dụng tương hỗ của hệ thống biía - cọc - đất Cọc được chia làm nhiều phân đoạn, sức cản đất sử dụng m ô hình cúa Smith xctn hình 5-5;

Sức cản chung (tĩnh cộng động) của đất tại phân đoạn i gồm 2 thành phần:

53.4.5 Cấu tạo thiết bị PDA (Mỹ)

Búa đóng; có thể dùng búa hơi, búa Diesel có trọniỉ lượng bằng 1-2% sức chịu ải cọc

Cấu tạo của thiêt bị phân tích đóng cọc - PDA sử dụng trong phương pháp thử Jộng biên dạng lớn bao gồm:

* Đ ầ u áo ứìi^ siâít (2 âầu ào): các đầu đo này có khá năng đo độc lập ứng suất (biến

dạng) theo thời gian tại vị trí gắn trên cọc trong một chu kỳ va chạm Các số liệu thu được nhờ 2 gia tốc kế với tần số cộng hưởng khoảng 7500Hz đặt ở các khoảng cácli xuyên tâm đểu nhau ở hai mặt đối diện

• M á y tính điện tử có gàn hộ hiến dổi s ố liệu: các tín hiệu từ các đầu do sẽ được truyền

qua cáp nối chống nhiễu đến thiết bị ghi và biến đổi số liệu TTiiết bị này còn có osciloscope

để giao tiếp với người sử dụng và trình diễn các dồ ihị: lực, tốc độ Tất cá các thiết bị này được gắn bên trong 1 máy tính hiện đại

s.3.4.6 Các kết quả đo được

Thiết bị phân tích cọc - PDA có thể đưa ra kết quá sau;

+ Sức clìịii rải của cợc;

Sức chịu tải của cọc tại từng nhát búa, từng cao độ ngập đất cúa cọc;

Ma sát thành bên; Sức kháng của inũi cọc;

+ Ư/Ii' suất troiiiỊ ( Ọ<

ứ im suất nén lớn nhất; ứng suất kéo lớn nhái;

ú íig suất nén lại in ũ i cọc.

+ S ự hoạt cíộiHị của húci:

Năng lực truycn lứii nhất của búa lẽn đầu cọc;

Lực tác dụng lớn nhất lên đầu cọc; Độ lệch lâm giữa búa và cọc;

Hiệu suất hoạt dộng của búa;

Tổng số nhát búa Số nhái búa trone 1 phút;

Chiều cao rơi búa hoặc độ náy ciia phần va đập;

+ Tính iiíỊii\'éiì (lạiìỊ^ lìoặc hưlióiìiị của cọc:

Xác định mức độ hoặc vị trí hư hỏng ciia cọc

5.3.5 Ví dụ vé thứ cọc khoan nhôi fl>2400mm, dài S5,55M (cọc thử P2 cúa trụ neo T14

- C ông trình Cau M ỉ

5.3.5./ Đ ặc điếm địa chất và vị trí cọc x u y ê n qua địa tong

ỉ )ặ c điếm địa chat: lỉicí) bãim sau:

5.3.5.2 N ội dung cùa phưong pháp th ử td i tình bằng hộp tải trọng osterberg ở cầu M T

• Đơn vi thử tái: Loadtcsi Inc

• Ngày Ihứtar ()S/U2/l^»VíH

Điều khấc biệt daii ticn vc ngLiycn lác so với pliiarnị: phúp thử tái tĩnh Iruyén tlìốnu là

không đặt tái Icn ỉrcn đáii coc mà đật nỵay Ironu thán cọc Nliờ vậy khòim phải dùim hệ liia lài bcn ngoài bãnu các dôi irọim, hệ neo hay phối hợp dối irọiìg và hệ neo (trong thứ tái tĩnh

Iroiig Đê tạo tai Iroiiíi lliâii cọc bố trí các hộp tải ỉroim làm viẹc như một kích thủy lực thỏiig ihưừnc và có cấu tao phù hựp chôn sán trong ihân cọc trước khi thi cỏnu Sau khi bètỏiig cọc dã dủ cường dỏ tiến hành lạo lai bàng cách bo‘m dđii thúy lực vào trong kích dà chôn trong cọc, các bước chất lài và đo chuyến vị mũi cọc và dinh cọc, thòng qua các ống

do cliỏii sán được liến hành Iihir trong !hừ lái tĩnh imyển thống

Kct quá llui dirợc sc là các biểu đồ quan hệ chu yến \ Ị và tài trọng c h o mũi c ọ c và đính

coc dược xây dựng dộc lập Tlií nchiệm được xem là kếi thúc khi hoặc đạt đến sức kháng

ma sát giói hạn hoạc sức chòng inũi giíSi hạn

S(y dồ nguyên lý của plnrmm pháp chất tai bằng hộp tái Irọng Osterbcrg như hình 5-6a, b, c.Theo sơ đổ cliâì (ai này nêu eọì tốim các lực ma sát thành bẽn trcn toan bộ chiều dài cọc

là lực chòng nũi cọc là và lực do hộp lài Irọng Ostcrbcrg ỵây ra là P() ta có nhận xét nliu sau:

Khi lạo lực Pq Irong hộp Osterberg, theo nguyên lý cân bằng phản lựí một lựe Pq

truyền lên thân cọc và hướng Icn phía trên sc được cân bằnií bởi lực ma sát hành bên và Irọng lượng bản Ihân cọc G, Một lực Py khác hướng xuống dưới và được thống lại bởi một sức kháng cưa đất nền dưới mùi cọc Do đó trong quá trình chất tãi Pq tãig dần, ta có biểu thức sau:

P() = (G + P n ,s)< G + P,^,

H o ặ c P() = (Pm ) < Pmị.,ó,han

Cọc thí nghiệm sẽ đạt đến phá hoại khi đạt đến cân bằng của một trong lai biểu thức nêu trên, tức là khi hoặc bị phá hoại mũi trước (đất dưới mũi cọc đạt đến phá loại) hoặc bị phá hoại ở thành bên trước (cọc và đất bao quanh có chuyển dịch dẻo)

X â y d ự n g biêLi đ ồ quan hệ tải trọng và c h u y ê n vị tương đ ư ơ n g ở đầu cọc:

Do kết quá thu được là hai biểu đổ tải trọng - chuyển vị mũi cọc và đầu cọ ciộ c lập nhau như đã nêu trên, vì vậy dc tiện dụng trong việc sứ dụng và so sánh với thừ t.i tĩnh iruycn

t h ố n g phái x â y d ự n g biểu đ ồ tải trọn g - c h u y ế n vị đầu c ọ c tưưng đưcnig n h ư lo n g v iệ c thử

tĩnh truyền ihống Đế thực hiện được công việc trên ta dựa vào các giá thicì cơ)ản sau đây:1- Đường cong chuyên vị - tài trọng mũi cọc trong cọc dược chất tái truyổi thống tươiig ứne như đường cong chuyến vị - tải trọng được xây dimg với dịch chuyên đi xiống cỉia hộp tải trọng Ostcrberg

2- Đưừno cong chuyến vỊ lái trọim ma sát bên của dịch chuyến đi lên troiu thí nghiệm hộp tái trọng là tươnc; tự như dịch chuyến đi xuống trong thử lái lĩnh truyén ihdig

3- Bỏ qua dộ nén trong thân cọc khi xem bán thân cọc là vật rắn

Trên cơ sử các giá tliiết này, chọn một dịch chuyên như dicni 4 tr?n đ ư à g conjz dịch chuyên đi lên trên hình 5-7a và ghi lại tái trọng ma sát tại chuyến vị đó Do tiiìn cọc là vật rán, đính của cọc dịch chuycn đi xuống có chuycn vị giống như mũi cọc Do 'ậy, tìm điổin

4 trên đ ư ờ n g c o n g d ị ch c h u y ể n đi x u ố n g c ó c h u y ê n vị í íi ống như đ i ể m 4 trci đưÒTig c o n a

dịch chuyển đi lên và ghi lại tải trọns tươiig ứng Cộng hai tải trọng đó sẽ cho ải trọng tổnc

c ộ n g d o m a sát bê n XLing q u a n h thân c ọ c và đất nề n và sức c h ố n g mũi tại cùrv m ộ t c h u y ế n

v ị đ i X L I Ố I I Ỉ Í c ủ a đ i ể m 4 I r c n đ ư ờ n g c o n g c h u y ể n v ị đ i x u ố n g c ủ a t l i í n g h i ệ m d i t r ọ n g I i à y Điểm 4 của đường con« trên hình 5-7b đã được xày dựng lại

Tiến hành tương !ư cho một số diếm cho đến điếm có chuyến vị cực đại (tan cộng dirứi; của thí nghiệm hộp tái trọng (các điểm 1-5) Do trong thí nghiệm này phá hoạ xảy ra tron”

ma sál bên, dường coní’ sức chống mũi đi xuống được ngoại suy và đưòìic corj; đi lên được

do như trình bày bời các diêm 6-12 trong cách hình 5-7a và Ịiìnti 5-7b Frinh -7b thê liién dưòiiíỉ cong chất tải đính cọc tương đương Các hình 5-7c và 5-7d ilié hiọn CCÌI xây ciựim tương tự clio trưcnig hựp khi phá hoại xáy ra tại sức chống mũi của cọc

Hinh 5-6(i: S(filn hô'Ịrị C(í( ịịỌự Ost<'rhi'i'y, ''lí /lệ !lìòhjị thiết hi (ỉo (Í(U

ké! q u á t h ứ tải cọc k h o a n nlìồi c à n M T

5.3.5.3 Quá trinh thứ tai

Việc thí nghiệm kiếm tra khả năng chịu tải thực tế của cọc được thực hiện qua 2 tầng kích thủy lực dạng khoang Ihép Osterberg gọi tắt là O-celI Tầng A 0-cell đặt trong thân cọc cách đính mũi cọc l,5in và tầng B 0-cell đặt trong thân cọc bên trên và cách tầng A khoảng 16m ở mỗi tầng bố trí 3 kích thủy lực dạng khoang thép Osterberg hình trụ đường kính 450mni với khả năng chịu được tải trọng 33MN theo mỗi hướng

Đế đo được sự giãn nở của khoang thép sử dụng 3 dây chuyển vị do dao động biến thiên tuyến tính (Linear variablc vibrating wire displacement transduccrs viết tắt L V W D T ’s) tại mỗi tầng bô trí khoang thép với độ giãn nở lối đa 150mm sai số 0,0025mm Đo sự nén lại của cọc sử dựng 6 thanh thiết bị máy dự báo gắn cùng với dây chuyển vị do dao động biến thién tuyến tính (mỗi thiẻt bị dự báo được đặt tại đoạn nối giữa 2 lồng cốt thép) Trên suốt chiều dài cọc bô trí 6 lồng cốt thép Đo đạc phần nén của cọc được thực hiện ở đoạn giữa tầng A và tầng B

TRƯƠNG HƠP DAT ĐẾN sức CHỊU TẢI BÉN GIỚI HẠN