Bài giảng môn học Giám sát thi công công trình

154 trang hapham 1780

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng môn học Giám sát thi công công trình", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_mon_hoc_giam_sat_thi_cong_cong_trinh.pdf

Nội dung text: Bài giảng môn học Giám sát thi công công trình

Bài giảng mụn học giỏm sỏt thi cụng cụng trỡnh
Chương 1: Giám sát thi công - nghiệm thu nền và móng công trình I. Mở đầu Giám sát thi công nền và móng công trình về mặt chất l•ợng, nói trong ch•ơng này, chủ yếu tập trung vào công tác đất, công trình đất, nền gia cố và công tác thi công móng cọc. Sơ bộ giới thiệu một số ph•ơng pháp thử để biết. Để thực hiện tốt công tác giám sát này ng•ời kỹ s• t• vấn cần tìm hiểu và nắm vững những đặc điểm chính tổng quát nhất d•ới đây. 1.1 Đặc điểm của công tác giám sát thi công nền móng. Khác với các công trình trên mặt đất, công trình thi công nền móng có những đặc thù mà ng•ời kỹ s• t• vấn cần biết để công tác giám sát đạt kết quả cao và thi công có chất l•ợng, nh• là : 1) Th•ờng có sự sai khác giữa tài liệu khảo sát địa chất công trình, địa chất thuỷ văn nêu trong hồ sơ thiết kế thi công với điều kiện đất nền thực tế lúc mở móng; biết l•ờng tr•ớc và dự kiến những thay đổi ph•ơng án thi công (có khi cả thiết kế) có thể xảy ra nếu có sự sai khác lớn; 2) Trong quá trình thi công th•ờng bị chi phối bởi sự biến đổi khí hậu (nóng khô, m•a bão, lụt ), điều này có ảnh h•ởng lớn đến chất l•ợng thi công. 3) Công nghệ thi công nền móng có thể rất khác nhau trên cùng một công trình (nền tự nhiên, nền gia cố, nền cọc, đào trên khô hay d•ới n•ớc ngầm, trên cạn hoặc ngoài lòng sông, biển ); nên phải có cách giám sát thích hợp; 4) Phải có biện pháp xử lý những vấn đề liên quan đến môi tr•ờng do thi công gây ra (đất, n•ớc thải lúc đào móng, dung dịch sét khi làm cọc khoan nhồi, ồn và chấn động đối với khu dân c• và
công trình ở gần, có thể gây biến dạng hoặc nội lực thêm sinh ra trong một phần công trình hiện hữu nằm gần hố móng mới vv ); 5) Móng là kết cấu khuất sau khi thi công (nh• móng trên nền tự nhiên) hoặc ngay trong lúc thi công (nh• nền gia cố, móng cọc ) nên cần tuân thủ nghiêm ngặt việc ghi chép (kịp thời, tỷ mỷ, trung thực) lúc thi công để tránh những phức tạp khi có nghi ngờ về chất l•ợng (khó kiểm tra hoặc kiểm tra với chi phí cao). 1.2 Khối l•ợng kiểm tra. Kiểm tra chất l•ợng ngoài hiện tr•ờng th•ờng theo ph•ơng pháp ngẫu nhiên với một tập hợp các mẫu thử (hay đo kiểm, quan sát) có giới hạn. Do đó để kết quả kiểm tra có độ tin cậy cao cần phải thực hiện những phép đo/thử với một mật độ nhất định tuỳ theo xác suất bảo đảm do nhà t• vấn thiết kế (hoặc chủ đầu t•) yêu cầu (theo kinh nghiệm các n•ớc tiên tiến, thông th•ờng lấy xác suất bảo đảm P = 0,95). Đối với móng, mật độ (%) lấy mẫu hay số lần kiểm tra có thể tham khảo theo bảng 6.1. Bảng 6.1. Mật độ kiểm tra (%) trong 1 đơn vị móng bị kiểm tra khi xác suất bảo đảm P = 0,95 (theo quy định trong [1]). Đơn vị bị kiểm Sai số % tra 5 10 20 Móng 13 4 2 Chú thích : (1) Khi tính toán các trị số kiến nghị trên đây bằng ph•ơng pháp thống kê toán học đã chấp nhận các giả định sau. - Tỷ trọng các khiếm khuyết (sự sai lệch không hợp với yêu cầu của thiết kế hoặc tài liệu tiêu chuẩn) trong 1 đơn vị bị kiểm tra không v•ợt quá 10%; - Số l•ợng các thông số kiểm tra thay đổi trong phạm vi 3 đến 15;
- Số l•ợng những đơn vị đồng nhất (một lô sản phẩm, 1 đợt sản xuất có cùng công nghệ và vật liệu) của sản phẩm đem kiểm tra không lớn lắm (20 đến 250); - Tất cả các thông số kiểm tra là có giá trị nh• nhau và tất cả các yêu cầu của thiết kế và của Tiêu chuẩn đều đ•ợc tuân thủ. Vậy hệ số biến đổi Vp (là tỷ số giữa sai số quân ph•ơng với trị trung bình số học, tính bằng %) để tính toán có thể lấy trong phạm vi 20 - 25%. (2) Tuỳ theo ph•ơng pháp thử dùng trong kiểm tra chất l•ợng sẽ có qui định cụ thể các thông số kiểm tra và số mẫu cần kiểm tra cũng nh• có thể nêu những tiêu chí dùng để xử lý các khiếm khuyết nh• : chấp nhận, sửa chữa hoặc phá bỏ. Điều này do kỹ s• thiết kế hoặc t• vấn dự án quyết định. 1.3 Thực hiện kiểm tra. Theo giai đoạn kiểm tra, ta có : - Kiểm tra đầu vào: vật liệu, sản phẩm, tài liệu kỹ thuật, chứng chỉ ; - Kiểm tra thao tác: theo công nghệ thi công hoặc ngay sau khi hoàn thành; - Kiểm tra để nghiệm thu: xem xét kết luận để làm tiếp hoặc đ•a vào sử dụng; Theo khối l•ợng kiểm tra, ta có : - Kiểm tra tất cả sản phẩm từ chi tiết đến hoàn chỉnh; - Kiểm tra có lựa chọn theo yêu cầu của tiêu chuẩn, qui phạm Theo chu kỳ kiểm tra, ta có : - Kiểm tra liên tục khi thông tin về thông số kiểm tra nào đó của quá trình công nghệ xuất hiện một cách liên tục; - Kiểm tra định kỳ khi thông tin về thông số kiểm tra xuất hiện qua một khoảng thời gian nhất định nào đó; - Kiểm tra chớp nhoáng thực hiện một cách ngẫu nhiên đ•ợc chủ yếu dùng khi các kiểm tra nói trên (tất cả, định kỳ hoặc lựa
chọn) tỏ ra không hợp lý (ví dụ kiểm tra độ chặt của đất khi lấp lại các hào móng); Theo ph•ơng pháp kiểm tra, ta có kiểm tra bằng dụng cụ thiết bị đo, bằng mắt, bằng thanh tra kỹ thuật và bằng phân tích các ghi chép trong quá trình thi công sản xuất. Đơn vị thực hiện thí nghiệm (th•ờng là các công ty hoặc phòng thí nghiệm có chuyên môn sâu) cần đ•ợc xác định tr•ớc với sự chấp thuận của chủ dự án, tổ chức t• vấn giám sát và nhà thầu, thông th•ờng gồm có : Phòng thí nghiệm của nhà thầu; phòng thí nghiệm trung gian; phòng thí nghiệm trọng tài (khi cần xử lý các tranh chấp). II. Móng nông. 2.1 Móng nông trên nền tự nhiên 2.1.1. Tiêu chuẩn dùng để kiểm tra thi công nền móng tự nhiên có thể tham khảo: TCXD 79-1980 : Thi công và nghiệm thu các công tác nền móng; TCVN 4195  4202 : 1995 - Đất xây dựng . Ph•ơng pháp thử; Thí nghiệm đất tại hiện tr•ờng : xuyên tĩnh, xuyên động, xuyên tiêu chuẩn và cắt cánh; TCXD 193: 1996, 210 và 211: 1998 - Dung sai trong xây dựng công trình; Công tác trắc địa trong xây dựng; TCVN 4447 : 1987 Công tác đất – Quy phạm thi công và nghiệm thu 2.1.2. Các thông số và tiêu chí kiểm tra chất l•ợng hố móng và nền đất đắp ( xem bảng 6.2) Các sai lệch giới hạn nêu ở cột 3 của bảng 7.2 do thiết kế qui định, nếu không có thì có thể tham khảo ở cột này. Bảng 6.2. Các thông số và yêu cầu chính dùng để kiểm tra chất l•ợng nền đất ( theo kiến nghị của [1]).
Thành phần các thông số và yêu Sai số giới hạn so với thông số STT cầu kiểm tra và yêu cầu của tiêu chuẩn 1 2 3 1 Đất và vật liệu dùng làm nền và Thay đổi thiết kế chỉ khi đ•ợc công trình bằng đất cơ quan thiết kế và ng•ời đặt hàng đồng ý 2 Tổ chức thoát n•ớc mặt : - Khi có công trình thoát n•ớc Từ cạnh phía trên của hố đào hoặc các kênh tạm và lở đất - Khi có các bờ đắp ở những chỗ Làm các rãnh thoát ở phía thấp thấp với khoảng cách không th•a hơn 50m ( tuỳ tình hình m•a lũ) 3 Hạ mực n•ớc ngầm bằng Việc tiêu n•ớc cần phải tiến ph•ơng pháp nhân tạo hành liên tục 4 Kiểm tra tình hình mái dốc và Không cho phép n•ớc kéo đất đáy hố/ hào đào khi hạ n•ớc đi và sập lở mái dốc hố móng ngầm Phải theo dõi hàng ngày 5 Kiểm tra độ lún của nhà và công Trắc đạc theo các mốc đặt trên trình trong vùng có hạ n•ớc các nhà hoặc công trình. Độ lún ngầm không đ•ợc lớn hơn độ lún cho phép trong tiêu chuẩn thiết kế nền móng. 6 Sai lệch của trục móng so với Không đ•ợc lớn hơn 5cm trục thiết kế 7 Kích th•ớc hố móng và hố đào Không đ•ợc nhỏ hơn kích so với kích th•ớc móng th•ớc thiết kế 8 Khoảng cách giữa chân mái dốc Không nhỏ hơn 30 cm và công trình ( đối với hố móng đào có mái dốc ) 9 Bề rộng tối thiểu của hào đào: - D•ới móng băng và kết cấu Không đ•ợc nhỏ hơn bề rộng ngầm khác kết cấu có tính đến kích th•ớc
cốt pha, lớp cách n•ớc, chống đỡ + 0,2m mỗi bên - D•ới các đ•ờng ống n•ớc (trừ Tuỳ thuộc vào kết cấu các mối đ•ờng ống chính ) theo độ dốc nối đ•ờng ống 1:0,5 và dốc hơn - D•ới các đ•ờng ống n•ớc có Không đ•ợc nhỏ hơn đ•ờng mái dốc thoải hơn 1 : 0,5 kính ngoài của ống cộng thêm 0,5m 10 Bảo vệ đáy hố móng/hào đào - Để lại một lớp đất có chiều trong đất mà tính chất của nó bị dày theo thiết kế ảnh h•ởng của tác động thời tiết Bảo vệ kết cấu tự nhiên của đất khi đào gần đến cốt thiết kế 11 Sai lệch cốt nền đáy móng so Không lớn hơn 5 cm với cốt thiết kế 12 Sai lệch cốt đáy các hào đặt Không đ•ợc lớn hơn 5 cm và đ•ờng ống n•ớc và đ•ờng cáp không làm lở thành hào điện sau khi làm lớp lót 13 Sai lệch về độ dốc thiết kế của Không lớn hơn 0,5 cm/m hào đào 14 Bề rộng cho phép của nắp đậy khi thi công hào đào: - Khi phủ bằng bê tông hoặc Lớn hơn bề rộng hào đào mỗi bên asphan 10 cm - Khi nắp đậy không phải đúc Lớn hơn bề rộng hào đào mỗi bên sẵn 25 cm - Khi nắp đậy đúc sẵn Vừa đúng kích th•ớc tấm. 15 Số l•ợng và kích th•ớc các bậc trong phạm vi hố đào: - Hố đào trong nhà ở với đất đá Không lớn hơn 3 cứng - Trong các đất khác Không lớn hơn 5 Tỷ số chiều cao : rộng của bậc Không bé hơn 1 : 2 trong đất sét và 1 : 3 trong đất cát
16 Yêu cầu dùng các loại đất đắp khác nhau khi đào hố móng : - Khi không có giải pháp thiết Không cho phép kế - Khi có giải pháp thiết kế Mặt của lớp đất ít thấm n•ớc ở bên d•ới lớp thấm hơn phải có độ dốc 0,04 - 0,1 so với trục biên đất đắp 17 Độ ẩm W của đất đầm chặt khi AW0 < W < BW0 lu lèn W0 - độ ẩm tốt nhất " khô " A và B lấy theo bảng 6 của SNiP 3.02.01.87 18 Thí nghiệm đầm chặt đất đắp và Là bắt buộc khi thể tích lớn hơn đất lấp lại khe móng trong thiết 10 ngàn m3. kế không có những chỉ dẫn đặc biệt 19 Sai số giữa cốt đất lấp khe móng và lớp tôn nền so với thiết kế: - Phía bên ngoài nhà Không lớn hơn 5 cm - Phía trong nhà ở chỗ cửa đi, Không lớn hơn 20 mm cửa sổ, chỗ thu n•ớc, máng n•ớc 20 Chênh lệch cốt nền trong các Không lớn hơn 10mm nhà liền kề 21 Độ cao đất lấp khe móng phía Đến cốt đảm bảo thoát đ•ợc ngoài nhà n•ớc mặt 22 Chất l•ợng lớp phủ lấp đ•ờng Bằng đất mềm : cát, cát sỏi ống n•ớc và đ•ờng cáp khi không có hạt lớn hơn 50mm, trong thiết kế không có những gồm cả đất sét, loại trừ sét chỉ dẫn đặc biệt cứng. 23 Bề dày lớp đất lấp đ•ờng ống n•ớc và cáp :
- Phía trên đ•ờng cáp Không nhỏ hơn 10 cm - Phía trên ống sành, ống xi Không nhỏ hơn 50 cm măng amiăng, ống polietilen - Phía trên các ống khác Không nhỏ hơn 20 cm 24 Đất lấp lại cho các hào móng: - Khi không có tải trọng thêm Có thể không chặt nh•ng phải (trừ trọng l•ợng bản thân đất ) lấy theo tuyến và dùng ru lô đầm - Trong tr•ờng hợp có tải trọng Đầm từng lớp theo chỉ dẫn của thêm thiết kế - Trong các khe hẹp, ở đấy Chỉ lấp bằng đất có tính nén không có ph•ơng tiện đầm chặt thấp (mô đun biến dạng 20 đến độ chặt yêu cầu MPa và hơn) đá dăm, hỗn hợp cát sỏi, cát khô và thô trung bình 25 Nền đắp có gia c•ờng cứng các Tiến hành theo công nghệ do mái dốc hoặc trong tr•ờng hợp thiết kế qui định khi độ chặt của đất ở mái dốc bằng độ chặt của thân nền đắp 26 Đắp nền không có đầm chặt - Theo thiết kế Chỉ với chiều cao phòng lún; - Khi không có thiết kế Theo chỉ dẫn đặc biệt - Đắp bằng đá Dự trữ chiều cao 6% - Đắp bằng đất Dự trữ chiều cao 9% 27 Đầm chặt từng lớp đất đắp Lớp sau chỉ đ•ợc đắp khi lớp tr•ớc đã đ•ợc đầm chặt đạt yêu cầu 28 Lớp chập phủ giữa các vệt đầm 0,1 - 0,3m bằng cơ giới 29 Sai số hình học của nền đắp :
- Vị trí trục nền đ•ờng sắt + 10 cm - Trục đ•ờng ô tô + 20 cm - Bề rộng nền phía trên và d•ới + 15 cm (ở mặt và ở chân ) - Cốt cao mặt nền + 5 cm - Độ nghiêng của mái đắp Không cho phép tăng cao
Chương 2: Kiểm tra việc bảo vệ môi tr•ờng trong thi công công tác đất Những thông tin cần biết và công việc cần xử lý có liên quan : - Lớp đất màu dùng để trồng trọt phải đ•ợc thu gom để tái sử dụng cho việc canh tác sau này. Không cần bóc bỏ lớp đất màu nếu chiều dày bé hơn 10 cm; - Khi thi công đào đất mà phát hiện các di sản hoặc cổ vật thì phải tạm dừng việc đào đất và báo ngay cho chính quyền địa ph•ơng biết để xử lý; - Điều tra công trình ở gần móng, đề phòng sự cố khi đào (vỡ hỏng đ•ờng ống dẫn điện n•ớc, cáp thông tin, cống rãnh thoát n•ớc, nhà ở gần ); - Những hạn chế về tiếng ồn và chấn động (theo tiêu chuẩn chung và theo qui định của địa ph•ơng); - Thu dọn, xử lý rác, bùn, thực vật mục nát; - Nơi đổ đất thải ( khi đất bị ô nhiễm ); - N•ớc thải từ hố móng ( phòng ô nhiễm nguồn n•ớc mặt ); - Bụi bẩn / bùn đất khi vận chuyển. Một số tiêu chuẩn có liên quan cần tham khảo : TCVN 5949 : 1998 Âm học. Tiếng ồn khu vực công cộng và dân c•. Mức ồn tối đa cho phép. TCVN 5942, 5944, 5525-1995. Chất l•ợng n•ớc. Những yêu cầu về bảo vệ nguồn n•ớc. GOST 12.1.012.78; CH 245-71; N01304-75 ( Liên Xô cũ) qui định về mức độ giao động có hại đến sức khoẻ con ng•ời ( có thể xem trong [2] ).
2.1.4. Kiểm tra việc thi công hố móng sâu Tập trung vào các việc chính sau đây : - Kiểm tra ph•ơng án thi công hố móng từ việc đào, chắn giữ, chống, neo; - Ph•ơng án thiết kế ( có khi do nhà thầu thực hiện ) gồm kết cấu chắn giữ, hệ thống chống bên trong hoặc neo bên ngoài; - Biện pháp bảo vệ công trình ở gần và công trình ngầm ( ống cấp và thoát n•ớc, đ•ờng dây thông tin, cáp điện vv ); - Hạ n•ớc ngầm, hệ thống bơm hút, hiện t•ợng cát chảy ; - Quan trắc hố đào và công trình lân cận là một nội dung quan trọng khi thi công hố đào. Tuỳ theo tầm quan trọng về kỹ thuật kinh tế và môi tr•ờng mà ng•ời thiết kế chỉ định các hạng mục cần quan trắc thích hợp. Có thể tham khảo theo bảng 7.3.
Bảng 6.3. Lựa chọn hạng mục quan trắc hố móng ( kinh nghiệm n•ớc ngoài) Cấp an toàn công trình hố móng TT Hạng mục cần quan trắc ở hiện tr•ờng Cấp Cấp Cấp I II III 1. Điều kiện tự nhiên ( n•ớc m•a, to, n•ớc úng vv ) 2. Chuyển vị ngang ở đỉnh của mái đất dốc 3. Chuyển vị đứng ở đỉnh của mái đất dốc O X 4. Chuyển vị ngang của kết cấu chống đỡ 5. Chuyển vị đứng của kết cấu chống đỡ O X 6. Lún mặt đất xung quanh hố móng O X 7. Nứt mặt đất xung quanh hố móng O 8. ứng suất biến dạng của kết cấu chống đỡ O X 9. Nứt kết cấu chống đỡ O 10. ứng suất và lực trục của thanh chống và O X neo 11. Đáy hố móng lún xuống và trồi lên O X X 12. Mực n•ớc ngầm O O 13. áp lực bên của đất lên l•ng t•ờng O O X 14. áp lực n•ớc lỗ rỗng của đất ở l•ng t•ờng O X X 15. Lún của các công trình ở xung quanh 16. Chuyển vị ngang các công trình ở xung X X quanh 17. Nghiêng lệch của các công trình ở xung O X quanh 18. Vết nứt các công trình ở xung quanh O
19. Chuyển vị và h• hại các thiết bị trọng yếu ở xung quanh 20. Tình trạng quá tải của mặt đất ở xung quanh hố móng 21. Tình hình thấm, dò n•ớc của hố móng Chú thích : - hạng mục bắt buộc phải quan trắc; O - hạng mục nên quan trắc; X - hạng mục có thể không quan trắc. Theo tiêu chuẩn thiết kế của Trung Quốc : - An toàn cấp 1 : Khi hậu quả phá hoại (ng•ời, của cải) là rất nghiêm trọng; - An toàn cấp 2 : Nghiêm trọng; - An toàn cấp 3 : Hậu quả không nghiêm trọng. Khi cần chi tiết hơn có thể tham khảo tài liệu [4]. 2.1.5. Kiểm tra thi công móng. - Định vị trên mặt bằng kích th•ớc và khoảng cách, trục móng. - Kích th•ớc hình học của ván khuôn (đối với móng BTCT); - L•ợng, loại và vị trí cốt thép trong móng; - Bề dày lớp bảo vệ cốt thép trong móng; - Các lỗ chờ kỹ thuật (để đặt đ•ờng ống điện, n•ớc hoặc thiết bị công nghệ ) trong thân móng; - Các bản thép chờ đặt sẵn để liên kết với phần kết cấu khác; - Lớp chống thấm, cách thi công và vật liệu chống thấm; - Biện pháp chống ăn mòn kết cấu móng do n•ớc ngầm; - Lấy mẫu thử, ph•ơng pháp bảo d•ỡng bê tông. Nếu móng BTCT đúc sẵn hoặc móng xây bằng gạch đá phải kiểm tra theo tiêu chuẩn kết cấu BTCT hoặc kết cấu gạch đá. Một số sai sót th•ờng xảy ra trong giai đoạn đào hố móng có thể dẫn đến làm công trình bị lún lớn hoặc lún không đều đ•ợc trình bày trong bảng 7.4 và cần giám sát cẩn thận.
Bảng 6.4. Một số sai sót th•ờng gặp trong thi công đào móng nơi trống trải và nơi chật hẹp. Nguyên nhân và cách phòng Nguyên nhân và cách phòng TT tránh khi đào gần công trình tránh khi đào nơi trống trải lân cận Đất đáy hố móng bị nhão do Biến dạng nhà do đào hố móng n•ớc m•a hoặc n•ớc tràn vào hoặc hào ở gần: đọng lâu. Bảo vệ đáy hố móng Trồi đất ở đáy hố móng mới hay 1 bằng hệ thống thu và bơm chuyển dịch ngang móng cũ do n•ớc hoặc ch•a nên đào đến đất ở đáy hố móng cũ bị tr•ợt. Để cốt thiết kế khi ch•a chuẩn bị đề phòng th•ờng phải đặt móng đủ vật liệu làm lớp lót hoặc mới cao hơn móng cũ 0,5m hoặc làm móng chống đỡ cẩn thận thành hố móng bằng cọc bản thép hay cọc đất ximăng. Đất ở đáy móng bị khô và nứt Biến dạng nhà ở gần do tác động nẻ do nắng hanh sẽ làm hỏng động lực của máy thi công: cấu trúc tự nhiên của đất, độ (a)Do máy đào; 2 bền của đất sẽ giảm và công (b) Do đóng cọc. trình sẽ bị lún. Để ngăn ngừa có thể dùng biện Cần che phủ hoặc ch•a nên pháp giảm chấn động hoặc cọc đào đến cốt thiết kế, dừng ở ép hay cọc nhồi thay cho cọc lớp đất cách đáy móng 15- đóng. 20cm tuỳ theo loại đất. Biến dạng lớp đất sét ở đáy Biến dạng nhà do hút n•ớc ngầm móng do áp lực thuỷ tĩnh. ở hố móng công trình mới, sẽ xẩy Cần có hệ thống bơm châm ra hiện t•ợng rửa trôi đất ở đáy 3 kim để hạ thấp mực n•ớc móng cũ hoặc làm tăng áp lực ngầm quanh móng. của đất tự nhiên (do không còn áp lực đẩy nổi của n•ớc) và dẫn đến lún thêm. Để phòng tránh, nên dùng các biện pháp để giảm gradient thuỷ lực i 0,6.
Đáy móng bị bùng ở các lớp Biến dạng của nhà cũ trên cọc ma sét hoặc á sét do bị giảm áp sát khi xây dựng gần nó nhà mới lực bản thân của đất hoặc do trên móng bè. 4 áp lực thuỷ tĩnh của n•ớc. Vùng tiếp giáp nhà mới cọc chịu Phải tính toán để giữ lại lớp ma sát âm nền đất bị lún và sức đất có chiều dày gây ra áp lực chịu tải của cọc ở đó bị giảm đi. lớn hơn áp lực tr•ơng nở. Đối Nên làm hàng t•ờng ngăn cách với n•ớc thì phòng tránh giữa hai công trình cũ-mới. giống nh• nêu ở điểm 3. Rửa trôi đất trong nền nhất là Biến dạng nhà của nhà cũ do đổ nền cát mịn hoặc đất yếu. vật liệu ở gần nhà hoặc san nền Cách phòng tránh: dùng bằng đất đắp nhân tạo làm hỏng 5 t•ờng vây hoặc cần bơm hạ cấu trúc tự nhiên của đất, nhất là mực n•ớc ngầm, phải xác khi gặp đất sét yếu ở gần đáy định cẩn thận tốc độ bơm hút móng. Để tránh ảnh h•ởng xấu có kể đến hiện t•ợng rửa trôi phải quy định nơi đổ vật liệu và để đảm bảo an toàn nền của tiến độ chất tải (thi công nhà mới công trình. theo độ cố kết tăng dần với thời gian). Bùng nền do tăng áp lực thuỷ Hình thành phễu lún của mặt đất động trong đất thấm n•ớc. do đào đ•ờng hầm trong lòng 6 Giảm độ dốc (gradient) thuỷ đất. Những công trình ngay ở lực (th•ờng i 0,6) bằng cách phía trên hoặc ở cạnh đ•ờng hầm kéo sâu t•ờng vây hoặc gia sẽ bị biến dạng lún hoặc nứt. c•ờng đáy móng bằng bơm ép Phòng tránh bằng cách ép đẩy ximăng tr•ớc khi đào nh• nói các đoạn ống (thép/bê tông cốt ở điểm 3. thép) chế tạo sẵn hoặc gia c•ờng vùng phía trên nóc hầm bằng cọc rễ cây hoặc bằng trụ ximăng đất.
Chương 3: kiểm tra nền gia cố Cần xác định rõ các thông số kiểm tra sau: 1) Độ sâu và phạm vi gia cố (đầm nện bề mặt hoặc nén chặt sâu bằng cọc cát, cọc xi măng đất hoặc bằng ph•ơng pháp hoá học); 2) Chỉ số độ chặt, độ bền, mô đun biến dạng độ thấm xuyên n•ớc so với yêu cầu thiết kế; 3) Công nghệ dùng trong kiểm tra chất l•ợng đất nền sau khi cải tạo/gia cố (lấy mẫu, đồng vị phóng xạ, nén tĩnh tại hiện tr•ờng, xuyên tĩnh/động vv ); 4) Công tác nghiệm thu kết quả cải tạo đất nền cần quy định t•ơng ứng với các yêu cầu của thiết kế về kích th•ớc khối đất và các đặc tr•ng của đất đã gia cố nh• các số liệu sau đây: - Mặt bằng và lát cắt khối đất đã cải tạo; - Lý lịch kỹ thuật của vật liệu đã dùng trong gia cố; - L•ợng vật liệu chất gia cố trong 1 m3 đất gia cố ( kg/m3); - Nhật ký kiểm tra công việc; - Các số liệu về c•ờng độ, mô đun biến dạng tính thấm n•ớc, độ ổn định n•ớc của đất đã cải tạo. 2.2.1 Bấc thấm, vải hoặc l•ới địa kỹ thuật Hiện nay ở n•ớc ta đang áp dụng rộng rãi ph•ơng pháp bấc thấm (băng thoát n•ớc) hoặc vải /l•ới địa kỹ thuật để cải tạo và ổn định đất yếu. Đây là những tiến bộ kỹ thuật trong xây dựng đ•ờng và nhà ít tầng. Vì vậy cần nắm vững những hiểu biết cơ bản sau đây: Phạm vi áp dụng của ph•ơng pháp (bảng 7.5 và bảng 7.6); Lựa chọn đúng ph•ơng pháp; Thiết kế bố trí theo những tiêu chuẩn t•ơng ứng;
Nắm đ•ợc những yêu cầu cơ bản của từng ph•ơng pháp khi lựa chọn cách thoát n•ớc; Kiểm tra chất l•ợng vật liệu bấc thấm theo các tiêu chuẩn; - Thi công bấc thấm (theo TCXD 245 : 2000); - Độ xốp mao dẫn (theo ASTM - D4751); - Độ thấm của lớp lọc (theo ASTM - D4491 hoặc NEN 5167); - Khả năng thoát n•ớc (theo ASTM - D4716); - Độ bền kéo (theo ASTM - D4595 và ASTM - D4632); - Kiểm tra kết quả xử lý: hệ thống quan trắc lún theo thời gian và sự tiêu tán áp lực n•ớc lỗ rỗng, chuyển vị ngang (xem hình 7.1) ; (các hình vẽ đ•ợc trình bày ở cuối ch•ơng này); Đối với vải địa kỹ thuật theo các tiêu chuẩn : - Lấy mẫu và xử lý thống kê (theo TCN-1); - Xác định độ dày tiêu chuẩn (theo TCN-2); - Xác định khối l•ợng đơn vị diện tích (theo TCN-3); - Xác định độ bền chịu lực kéo và dãn dài (theo TCN-4); - Xác định độ bền chọc thủng (theo TCN-5); - Xác định kích th•ớc lỗ vải (theo TCN-6); - Xác định độ thấm xuyên (theo TCN-7); - Xác định độ dẫn n•ớc bề mặt (theo TCN-8); - Xác định độ bền chịu tia cực tím (theo TCN-9). Bảng 6.5. Khả năng áp dụng biện pháp kỹ thuật cải tạo nền cho các loại đất khác nhau Cơ chế cảitạo Cốt Hỗn hợp trộn Đầm Thoát
hay phụt vữa chặt n•ớc Phụ thuộc sự T•ơng đối Thời gian cải tạo tồn tại của thể Lâu dài Lâu dài ngắn vùi Đất hữu cơ Đất sét có nguồn gốc núi lửa Đất sét độ dẻo cao Đất sét độ dẻo thấp Đất bùn Đất cát Đất sỏi Trạng thái cải tạo T•ơng tác Xi măng Dung trọng cao của đất giữa đất và hoá do hệ số rỗng thể vùi giảm (Không thay (Thay đổi trạng thái đất) đổi trạng thái đất) Bảng 6.6. Lĩnh vực ứng dụng và chức năng của vải/l•ới địa kỹ thuật Chức năng Lĩnh vực điển hình Phân Tiêu Lọc Gia Bảo cách cố vệ Đ•ờng đất và sân kho O O O Đ•ờng đất và bãi đỗ xe O O O Đê và các công trình ngăn O O * n•ớc O Gia cố t•ờng và mái dốc O O Tiêu ngầm O O Lọc d•ới rọ đá Lọc qua đập đất O Lọc qua kè sông, biển Các công trình cải tạo đất
bằng thuỷ lợi Khép kín các vùng đất chứa O O chất thải Ngăn chặn các vùng đất chứa O O chất thải Đ•ờng hầm không thấm n•ớc O Ngăn chặn các hoá chất tổng hợp Trạm bảo d•ỡng đ•ờng sắt Sân vận động và sân giải trí O Hệ thống các sản phẩm có hợp chất hoá học - Chức năng chính; O - Chức năng phụ; * - ứng dụng tuỳ thuộc loại đất Khả năng chuyển n•ớc của bấc thấm hoặc vải địa kỹ thuật là thông số cần thiết dùng trong thiết kế, th•ờng không nhỏ hơn 100m3/năm ở áp suất không nở hông là 276 KPa (40psi). Hệ số thấm của vải địa kỹ thuật th•ờng bắt buộc lớn hơn hoặc bằng 10 lần hệ số thấm của đất. Ngoài những yêu cầu về vật liệu lọc, ph•ơng pháp này còn phải dùng ở những địa tầng thích hợp của lớp đất yếu trong cấu trúc địa tầng nói chung, trong đó quan trọng là áp lực gia tải tr•ớc (để tạo ra sự thoát n•ớc) đ•ợc truyền đầy đủ lên lớp đất yếu và không lớn quá để gây mất ổn định nói chung. Chi tiết về vấn đề này có thể tìm hiểu trong tài liệu tham khảo [5] và [6]. 2.2.2 Bơm ép vữa Công nghệ bơm ép vữa (grouting technology), với áp lực 20- 40 MPa hiện đang dùng trong xây dựng nền móng và công trình ngầm nhằm: Nhồi lấp các lỗ rỗng; Làm chuyển vị và dồn chặt đất; Giảm độ hút n•ớc, tăng c•ờng độ. Với nhiều mục tiêu sau:
1) Rắn hoá và ổn định đất để truyền tải trọng xuống sâu trong thi công đ•ờng tàu điện ngầm, đ•ờng cao tốc và nền móng; 2) Cách chấn cho móng máy; 3) Làm hệ thống neo có phun vữa để giữ ổn định, chịu lực kéo; 4) Bít lấp các vết nứt trong công trình bê tông và thể xây; 5) Làm lớp phủ mặt kênh đào; 6) Phun khô bê tông làm lớp áo cho công trình ngầm; 7) Làm giếng dầu bằng ximăng giếng khoan; 8) Phun vữa ứng suất tr•ớc trên đ•ờng sông; 9) Phun vữa tạo cọc hoặc bảo vệ và xử lý cọc bị khuyết tật. Trên hình 7.2 trình bày cách gia cố nền móng, trên hình 7.2b gia cố mái dốc và thi công công trình ngầm, và trên hình 7.2c - bơm tạo màng chống thấm. Trên hình 7.3 trình bày công nghệ bơm ép gia cố nền. Nội dung kiểm tra nh• đã nêu từ điềm 1 đến điểm 4 còn chi tiết hơn xem ở bảng 7.7. 2.2.3 Gia cố nền bằng ph•ơng pháp hoá học (ximăng, thuỷ tinh lỏng hoặc các chất tổng hợp khác ) ở n•ớc ta đã làm thực nghiệm khá lâu nh•ng dùng nhiều nhất là ph•ơng pháp bơm vữa ximăng. Mục đích của ph•ơng pháp này th•ờng dùng để: + Nâng cao c•ờng độ của nền nhà đã sử dụng; + Phòng ngừa những biến dạng có tính phá hỏng của kết cấu; + Thi công sửa chữa móng hoặc chống thấm công trình ngầm. Tuỳ theo công nghệ gia cố và các quá trình xẩy ra trong đất mà chia ph•ơng pháp gia cố nền làm 3 nhóm chính: hoá học, nhiệt và hoá lý. Ưu việt của ph•ơng pháp gia cố này là không làm gián đoạn sử dụng nhà và công trình, nhanh, tin cậy cao và trong nhiều tr•ờng hợp là ph•ơng pháp duy nhất để tăng độ bền của đất có sức chịu tải không đủ. Các ph•ơng pháp th•ờng dùng là: silicat hoá, điện - silicat hoá, silicat khí, amoniăc hoá, thấm nhập nhựa và có thể tìm hiểu chi tiết trong nhiều tài liệu tham khảo khác.
Ph•ơng pháp gia cố hoá học cũng dùng để gia c•ờng móng và t•ờng chắn, tăng sức chịu tải của cọc, bảo vệ móng chống các tác nhân ăn mòn, gia cố mái hố đào và công trình đất. Vật liệu cơ bản để gia cố bằng silicat là thuỷ tinh lỏng - dung dịch keo của silicat natri (Na2O. nSiO2 + mH2O). Tuỳ theo loại, thành phần và trạng thái của đất cần gia cố mà dùng một hay hai dung dịch silicat hoá. Loại một dung dịch đ•ợc dựa trên dung dịch tạo keo bơm vào trong đất gồm 2 hoặc 3 cấu tử. Phổ biến nhất là ôxit phosphosilicat, oxit l•u huỳnh-nhôm-silicat, ôxit l•u huỳnh-fluo-silicat, hydro- fluo-silicat v v Ph•ơng pháp một dung dịch thích hợp cho đất cát có hệ số thấm 0,5-5m/ngày đêm. Ph•ơng pháp 2 dung dịch dùng để gia cố đất cát có hệ số thấm đến 0,5m/ngày đêm và gồm 2 lần bơm lần l•ợt vào đất 2 dung dịch silicat Na và clorua Ca. Kết quả của phản ứng hoá học là tạo ra ôxit keo silic làm cho đất tăng độ bền (đến 2-6Mpa) và không thấm n•ớc. Ph•ơng pháp điện hoá silicat là dựa trên sự tác động tổ hợp lên đất của hai ph•ơng pháp: silicat hoá và dòng điện 1 chiều nhằm gia cố cát hạt mịn quá ẩm và á cát có hệ số thấm đều 0,2 m/ngày đêm. Ph•ơng pháp amoniac hoá là dựa trên việc bơm vào trong đất hoàng thổ (để loại trừ tính lún sập) khí amoniac d•ới áp lực không lớn lắm. Silicat hoá bằng khí gas dùng để làm cứng silicat Na. Ph•ơng pháp này dùng để gia cố đất cát (kể cả đất cacbonat) có hệ số thấm 0,1-0,2 m/ngày đêm cũng nh• đất có hàm l•ợng hữu cơ cao (đến 0,2). Độ bền của đất gia cố có thể đến 0,5-2MPa trong thời gian ngắn. Ph•ơng pháp thâm nhập nhựa dùng để gia cố đất cát có hệ số thấm 0,5-5m/ngày đêm bằng cách bơm vào trong đất dung dịch nhựa tổng hợp (cacbonic, phenol, epoxy ). Tác dụng của nhựa hoá sẽ tăng lên khi bổ sung vào dung dịch một ít axit clohydric (đối với đất cát). Thời gian keo tụ rất dễ điều chỉnh bằng l•ợng chất đông cứng. Đất đ•ợc gia cố bằng nhựa hoá sẽ không thấm n•ớc với
c•ờng độ chịu nén 1-5Mpa. Ngoài việc gia cố nền, ph•ơng pháp này còn dùng để gia cố vùng sẽ đào xuyên của công trình ngầm. Tuỳ theo cách đặt ống bơm, có thể gia cố đất ở các vị trí khác nhau: thẳng đứng, nghiêng, nằm ngang và kết hợp (hình 7.4) còn sơ đồ trên mặt bằng có thể theo dạng băng dài, d•ới toàn bộ móng, gia cố cục bộ không nối kết hoặc theo chu vi vành móng. Việc chọn ph•ơng pháp và sơ đồ gia cố phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của nền, hình dạng và kích th•ớc của móng cũng nh• tải trọng tác dụng lên móng. Kiểm tra chất l•ợng nền đất gia cố có thể tham khảo bảng 6.7.
Bảng 6.7. Kiểm tra chất l•ợng nền đất gia cố ( theo SNiP 3.02.01.87) Những yêu cầu kỹ Kiểm tra (ph•ơng pháp Sai lệch giới hạn thuật và khối l•ợng) 1 2 3 1. Kiểm tra sự đúng Chất l•ợng của khối Kiểm tra bằng mắt và đắn các thông số đất đ•ợc gia cố (nh• bằng dụng cụ theo chỉ dùng trong thiết kế ( sự toàn khối, đồng dẫn thiết kế. Khối l•ợng tính toán) và điều nhất, hình dáng và và danh mục các chỉ tiêu kiện kỹ thuật thi kích th•ớc khối đất, kiểm tra do thiết kế chỉ công bằng cách gia đặc tr•ng bền và biến định. Khi không có chỉ cố thử nghiệm. dạng) phải t•ơng ứng dẫn thì khoan lấy mẫu với yêu cầu thiết kế. 3% số lỗ khoan bơm và Sai lệch các đại 01 lỗ đào để xem bằng l•ợng đo không đ•ợc mắt. lớn hơn - 10%. 2. Các đặc tr•ng của Theo chỉ dẫn của Đo l•ờng theo chỉ dẫn vật liệu đầu vào ( thiết kế. Khi không của thiết kế mật độ, nồng độ, có chỉ dẫn thì sai nhiệt độ , do thiết lệch không đ•ợc quá kế qui định ) 3%. 3. áp lực và l•u Nh• trên, không lớn Nh• trên l•ợng của vật liệu hơn 5% khi bơm ép cũng nh• các thông số công nghệ khác đ•ợc kiểm tra bằng gia cố thử nghiệm. 4. Các chỉ số chất Cần phù hợp với thiết Nh• trên. Khi không có l•ợng của đất đ•ợc kế chỉ dẫn thì khoan kiểm gia cố ( sự toàn khối, tra với 3% số lỗ độ đồng nhất, hình khoan/lỗ cọc lúc thi dáng và kích th•ớc công và 1 lỗ đào cho 3
khối đất gia cố, các ngàn m3 đất gia cố đặc tr•ng bền và nh•ng không ít hơn 2 lỗ biến dạng của đất đào cho 1 công trình; vv ) Đối với công trình đặc biệt quan trọng và khối l•ợng đất gia cố hơn 50 ngàn m3 thì còn phải xuyên tĩnh hoặc động và nghiên cứu bằng các ph•ơng pháp địa vật lý. Khi gia cố nền móng của công trình hiện hữu cần quan trắc lún và các biến dạng khác tr•ớc và sau khi gia cố. 5. Sai lệch cho phép Theo chỉ dẫn của Nh• trên, không ít hơn theo chiều dài khi bố thiết kế. Khi không 10 điểm đặt ống kiểm trí các ống đặt ống có chỉ dẫn thì không tra 1 ống. bơm ép. đ•ợc lệch hơn 3% khoảng cách giữa các điểm đặt ống. 6. Sai lệch cho phép 1% độ sâu 0,5% độ Đo độ thẳng đứng của lỗ của các ống bơm so sâu cho từng 5m một với h•ớng thiết kế: a) Khi độ sâu lỗ đặt ống bơm đến 5m b) Khi độ sâu lớn hơn 7. Nhiệt độ của chất Không đ•ợc thấp hơn Đo định kỳ ( cho từng ca gia cố khi bơm 5oC làm việc ) 8. Chế độ bơm thiết Cần phù hợp với thiết Nh• trên ( theo thiết kế kế kế. Sự thay đổi chế ). áp lực bơm nên giữ ( áp lực và l•u l•ợng độ bơm chỉ đ•ợc không đổi. ) phép nếu thiết kế
chấp nhận 9. Sai lệch về thời Không đ•ợc quá Đo từng ngày gian tạo keo ( tạo 20%. Khi sai lệch gen ) đối với loại 1 lớn phải điều chỉnh dung dịch có 2 thành tỷ lệ các chất hợp phần là Silicat và keo thành 10. Chỉ tiêu chất Theo thiết kế Nh• trên l•ợng dung dịch bơm xi măng 11. Chỉ tiêu chất Cần phù hợp chỉ tiêu Đo và quan sát bằng mắt l•ợng khi bơm xi chất l•ợng thiết kế ( theo chỉ dẫn thiết kế ) măng vào đất đá 12. Sự liên tục khi Theo yêu cầu công Ghi lại ở tất cả lỗ bơm bơm dung dịch xi nghệ sự liền khối măng 13. Thử tĩnh cọc xi ứng với thiết kế Không sớm hơn 28 ngày măng đất về sức chịu sau khi làm xong cọc. tải 1% số l•ợng cọc nh•ng không ít hơn 2 cọc, hoặc khoan lấy lõi để nén 0,5% số cọc nh•ng không ít hơn 2 cho một công trình, hoặc theo ph•ơng pháp không phá hoại với số l•ợng xác định bởi độ chính xác và độ tin cậy của ph•ơng pháp. 14. Chế độ công Cần theo thiết kế và Đo, quan sát bằng mắt, nghệ khi gia cố bùn theo kết quả gia cố ghi chép bằng ph•ơng pháp thử nghiệm. khoan trộn (tần số quay, tốc độ dịch
chuyển thẳng, số hành trình của cơ cấu công tác, sự liên tục khi bơm, tổng l•u l•ợng của dung dịch xi măng và mật độ dung dịch) 15. Nhiệt độ và áp Không đ•ợc thấp hơn Đo liên tục lực khí ga trong lỗ qui định của thiết kế khoan khi gia cố bằng nhiệt 16. C•ờng độ, biến Không đ•ợc thấp hơn Đo cho mỗi khối đất gia dạng và độ bền n•ớc qui định của thiết kế cố của đất gia cố bằng ph•ơng pháp nhiệt
Chương 4: Làm chặt đất bằng đầm/lu lèn trên mặt hoặc chiều sâu Các Tiêu chuẩn và tài liệu: - TCXD 79:1980 Thi công và nghiệm thu các công tác về nền móng - TCVN 4447: 1987 Công tác đất – Quy phạm thi công và nghiệm thu - 14 TCVN 20:1985 Quy phạm kỹ thuật thi công đập đất theo ph•ơng pháp đầm nén Có các ph•ơng pháp sau: - Lu lèn, đầm nặng rơi từ cao xuống; - Lèn chặt đất qua lỗ khoan (cọc cát, cọc đá dăm, cọc đất vôi ximăng, nổ mìn ); - Cố kết động (dynamic consolidation). Các công nghệ thi công nói trên hiện đã phát triển rất cao nhờ thiết bị thi công ngày càng hoàn thiện và ph•ơng pháp kiểm tra ngày càng có độ tin cậy cao. Những thông số kiểm tra chính nh• đã trình bày ở đầu mục III và chi tiết thì theo những tiêu chuẩn thi công cụ thể của từng ph•ơng pháp. Về nguyên tắc : đối với công trình quan trọng cần tiến hành thí nghiệm nén và cắt cho đất ở độ đầm chặt khác nhau, trên cơ sở đó xây dựng biểu đồ quan hệ giữa: - Lực dính và độ chặt (thông qua khô hay hệ số đầm chặt kc); - Góc ma sát và độ chặt; - Mô đun biến dạng/c•ờng độ và độ chặt. Khi ch•a có số liệu thí nghiệm có thể dùng các số liệu tham khảo ở các bảng sau đây trong thiết kế sơ bộ để khống chế chất l•ợng.
Bảng 6.8. Độ chặt yêu cầu của đất đắp Chức năng của đất lèn chặt Hệ số đầm chặt kc . Cho nền móng của nhà và công trình hoặc nền của thiết bị nặng cũng nh• nền có tải 0,98-0,95 trọng phân bố đều lớn hơn 0,15MPa. . Nh• trên, thiêt bị nặng vừa, mặt nền có tải trọng 0,05-0,15 MPa. 0,95-0,92 . Nh• trên, thiết bị nhẹ, mặt nền có tải trọng nhỏ hơn 0,05 MPa. 0,92-0,90 . Vùng không có công trình 0,9-0,88
Bảng 6.9. Trị tiêu chuẩn của môdun biến dạng E một số loại đất đầm chặt E, MPa ở độ ẩm đầm chặt tối ở trạng thái bão hoà Đất •u n•ớc kc =0,92 kc =0,95 kc =0,92 kc =0,95 á cát hoàng thổ 20 25 15 20 (lớt) 25 30 20 25 á sét và sét lớt 30 40 - - Cát thô 25 30 - - Cát trung 15 20 - - Cát mịn Bảng 6.10. C•ờng độ tính toán Ro của nền đất đầm chặt R , MPa ở hệ số k Đất o c 0,92 0,95 0,97 á cát 0,2 0,25 0,28 á sét 0,25 0,3 0,32 Sét 0,3 0,35 0,4 Cát thô 0,3 0,4 0,5 Cát trung 0,25 0,3 0,4 Cát mịn 0,2 0,25 0,3 Bảng 6.11. Trị khống chế về chất l•ợng tầng đất đầm chặt (kinh nghiệm Trung Quốc) Loại hình kết cấu Vị trí lớp lèn chặt kc Độ ẩm Wop % Kết cấu xây, nặng và Trong phạm vi tầng chịu 0,96 W 2 lực op Kết cấu khung D•ới phạm vi tầng chịu 0,93-0,96 lực
Kết cấu chống đỡ và Trong phạm vi tầng chịu 0,94-0,97 lực không phải kết cấu D•ới phạm vi tầng chịu 0,91-0,93 khung lực Bảng 6.12. Trị tham khảo về độ ẩm tối •u và độ chặt (khô) lớn nhất Độ chặt (khô) lớn nhất Loại đất Độ ẩm tối •u (%) (g/cm3) Đất cát 8-12 1,8-1,88 Đất sét 19-23 1,58-1,70 Đất sét bụi 12-15 1,85-1,95 Đất bụi 16-22 1,61-1,80
Bảng 6.13. Trị tham khảo về độ ẩm tối •u Wop % Chỉ số dẻo của đất Ip Độ chặt khô lớn nhất dmax Độ ẩm tối •u 3 (g/cm ) Wop (%) 0 1,85 13 0-14 1,75-1,85 13-15 14-17 1,70-1,75 15-17 17-20 1,65-1,70 17-19 20-22 1,60-1,75 19-21 Chú thích : 1) Khi dùng ph•ơng pháp động để lèn chặt thì không chế sai khác giữa độ ẩm và độ ẩm tối •u thay đổi trong 2%; 2) Khi thi công đắp đất lên vùng đất rất yếu ( c•ờng độ bé hơn 0,3 MPa) thì phải làm các đ•ờng tạm để máy móc đi lại. Lúc này cần phải có biện pháp ổn định đ•ờng ( đắp lớp đất thoát đ•ợc n•ớc nh• cát, đá dăm hoặc vật liệu vải / l•ới địa kỹ thuật ); 3) Chế độ đắp ( bề dày và tốc độ đắp ) do thiết kế qui định để tránh nền mất ổn định do v•ợt tải. Có khi phải đặt mốc quan trắc lún theo độ sâu và trên mặt đất yếu để khống chế tốc độ gia tải lúc thi công.
Chương 5: móng cọc Móng cọc (cọc chế tạo sẵn rồi hạ vào đất bằng đóng, rung ép, ép, khoan thả hoặc cọc chế tạo trong lỗ tạo sẵn bằng cách nhồi bê tông, th•ờng gọi chung là cọc nhồi) là giải pháp •a dùng trong xây dựng công trình có tải trọng lớn trên nền đất yếu. Việc lựa chọn cọc chế tạo sẵn (cọc gỗ, bê tông cốt thép hoặc thép) hay cọc nhồi là căn cứ vào các điều kiện cụ thể chủ yếu sau đây để quyết định: Đặc điểm công trình; Độ lớn của các loại tải trọng; Điều kiện địa chất công trình và địa chất thuỷ văn; Yêu cầu của môi tr•ờng (rung động và tiếng ồn, đất n•ớc thải); ảnh h•ởng đến công trình lân cận và công trình ngầm; Khả năng thi công của nhà thầu; Tiến độ thi công và thời gian hoàn thành của chủ đầu t•; Khả năng kinh tế của chủ đầu t•; V v Có thể tham khảo theo kinh nghiệm trình bày ở bảng 6.14.
Bảng 6.14. Lựa chọn loại cọc Loại cọc Cọc ép Cọc đóng Cọc Tình hình Bê Thép nhồi tông Kích th•ớc Đ•ờng kính (cm) 20-30 30-55 50-80 80-120 cọc và tải Độ sâu (m) 15-20 20-40 25-150 40-60 trọng cho Tải trọng cho phép 20-40 50-120 100- 150- phép (tấn) 170 700 Ph•ơng Chống mũi 0 0 0 0 thức chịu Mũi + ma sát 0 0 0 0 lực của cọc Ma sát 0 x Độ sâu lớp Đến 10 m 0 0 đất chịu 10-20 m 0 0 0 lực 20-30 m 0 0 0 30-60 m x 0 0 Lớp đất Sét N = 4-10 0 0 0 xen kẹp N = 10-20 x x 0 0 dày hơn 5 Cát pha N = 15-30 0 0 0 0 m N = 30-50 0 0 N 50 x x 0 Cát rời 0 0 0 0 Cuội sỏi: d 10 cm x 0 0 10-30 cm x x d 30 cm x x x N•ớc ngầm Không hạ đ•ợc mực n•ớc 0 0 0 0 Tốc độ 0,3m/s 0 0 0 x ảnh h•ởng ồn và rung động 0 x x đến môi Xây dựng trên n•ớc 0 0 0 0 tr•ờng Gần công trình lân 0 cận 0 x Diện tích chật hẹp
Chú thích: 0 - Thích hợp trong sử dụng; - Cần nghiên cứu tr•ớc khi sử dụng; x - Nói chung là không thích hợp; N - Chỉ số xuyên tiêu chuẩn. 3.1. Cọc chế tạo sẵn Các công đoạn cần giám sát kỹ đối với cọc chế tạo sẵn (ở đây chủ yếu nói về cọc BTCT) gồm có: Giai đoạn sản xuất cọc (vật liệu và kích th•ớc hình học); Giai đoạn tháo khuôn, xếp kho, vận chuyển; Chọn búa đóng cọc/hạ cọc; Trình tự đóng/hạ cọc; Tiêu chuẩn dừng đóng/hạ; Chấn động và tiếng ồn; Nghiệm thu công tác đóng/hạ cọc. D•ới đây sẽ trình bày ngắn gọn một số yêu cầu chính trong các giai đoạn nói trên. 3.1.1. Giai đoạn sản xuất - Trong sản xuất cọc BTCT, cần chú ý: - Khống chế đ•ờng kính dmax của cốt liệu (dmax = 1:3 đến 1: 2,5 athép); - Cốt liệu (cát+sỏi) không có tính xâm thực và phản ứng kiềm silic; - L•ợng dùng ximăng 300kg/m3, nh•ng không v•ợt quá 500kg/m3; - Độ sụt của bê tông 8-18 cm (cố gắng dùng bê tông khô); - Dùng phụ gia với liều l•ợng thích hợp. Chú thích : 1) L•ợng dùng xi măng ( theo tiêu chuẩn Mỹ ACI, 543, 1980) - Trong môi tr•ờng bình th•ờng 335 kg/m3;
- Trong môi tr•ờng n•ớc biển 390 kg/m3; - Đổ bê tông d•ới n•ớc ( cọc nhồi ) 335 - 446 kg/m3; 2) Độ sụt của hỗn hợp bê tông ( theo tiêu chuẩn vừa nêu ) - Đúc tại chỗ ( cọc nhồi ) không có n•ớc : 75 - 100mm; - Đúc sẵn : 0 - 75 mm; - Đổ bê tông d•ới n•ớc : 150 - 200 mm. Các kiểm tra cốt liệu và ximăng theo nh• tiêu chuẩn kết cấu bê tông cốt thép. Sai số về trọng l•ợng các thành phần của hỗn hợp bê tông không v•ợt quá các giá trị sau đây: Ximăng : 2%; Cốt liệu thô : 3%; N•ớc+dung dịch phụ gia : 2%; Hồ sơ nghiệm thu cho cọc BTCT gồm: Bản vẽ kết cấu cọc; Phiếu kiểm tra vật liệu cọc; Phiếu nghiệm thu cốt thép; C•ờng độ ép mẫu bê tông; Ph•ơng pháp d•ỡng hộ; Phiếu kiểm tra kích th•ớc cọc (tham khảo bảng 7.15). Chất l•ợng mặt ngoài cọc phải phù hợp yêu cầu: - Mặt cọc bằng phẳng, chắc đặc, độ sâu bị sứt ở góc không quá 10 mm; - Độ sâu vết nứt của bê tông do co ngót không quá 20mm, rộng không quá 0,5mm; - Tổng diện tích mất mát do lẹm/sứt góc và rỗ tổ ong không đ•ợc quá 5% tổng diện tích bề mặt cọc và không quá tập trung; - Đầu và mũi cọc không đ•ợc rỗ, ghồ ghề, nứt/sứt. Chất l•ợng cọc tr•ớc khi đóng cần kiểm tra gồm có việc xác định độ đồng nhất và c•ờng độ bê tông (siêu âm + súng bật nẩy theo một số tiêu chuẩn hiện hành nh• 20TCN: 87, TCXD171:
1987, và TCXD 225: 1998), vị trí cốt thép trong cọc (cảm ứng điện từ); kích th•ớc cọc ở đầu và mũi. Tỷ lệ % số cọc cần kiểm tra do t• vấn giám sát và thiết kế quyết định trên cơ sở công nghệ chế tạo và trình độ thành thạo nghề của nhà thầu. Bảng 6.15 Độ sai lệch cho phép về kích th•ớc cọc (TCXD 286:2003) TT Kích th•ớc cấu tạo Độ sai lệch cho phép 1 Chiều dài đoạn cọc ≤ 10 m 30 mm 2 Kích th•ớc cạnh 5 mm 3 Chiều dài mũi cọc 30 mm 4 Độ cong của cọc 10 mm 5 Độ võng của đoạn cọc 1% chiều dài đốt cọc 6 Độ lệch mũi khỏi tâm 10 mm 7 Góc nghiêng của mặt đầu cọc với mặt thẳng góc với trục cọc: Nghiêng 1% + cọc tiết diện đa giác Nghiêng 0.5% + cọc tròn 8 Khoảng cách từ tâm móc treo đến đầu đoạn 50 mm cọc 9 Độ lệch của móc treo so với trục cọc 20 mm 10 Chiều dày lớp bảo vệ bê tông 5 mm 11 B•ớc xoắn thép đai 10 mm 12 Khoảng cách giữa các thanh cốt thép chủ 10 mm 13 Đ•ờng kính cọc rỗng 5 mm 14 Chiều dày thành lỗ 5 mm 15 Kích th•ớc lỗ rỗng so với tim cọc 5 mm 3.1.2. - Giai đoạn tháo khuôn, xếp kho, vận chuyển Những h• hỏng có thể xẩy ra ở giai đoạn này th•ờng gặp là:
- Vận chuyển, xếp kho khi c•ờng độ bê tông ch•a đạt 70% c•ờng độ thiết kế; - Cẩu móc không nhẹ nhàng, vị trí và số l•ợng các móc thép để cẩu làm không đúng theo thiết kế quy định. Để tránh hỏng gẫy cọc, thông th•ờng dùng 2 móc cho cọc dài d•ới 20 m và 3 móc cho cọc dài 20 - 30m. Tuỳ thuộc vào cách đặt móc cẩu mà nội lực sẽ đ•ợc tính toán t•ơng ứng theo nguyên tắc sau: Khi số móc trên cọc ít hơn hoặc bằng 3 thì vị trí của móc xác định theo sự cân bằng của mô men âm (hình 7.5) còn nếu số móc lớn hơn 3 thì vị trí của móc xác định theo sự cân bằng phản lực (hình 7.6). Những kiểm toán nói trên phải đ•ợc thông hiểu giữa ng•ời thiết kế và thi công để tránh nứt hoặc gẫy cọc tr•ớc khi đóng. Điều này càng đặc biệt quan trọng khi chúng ta dùng cọc bê tông cốt thép dài trên 30 m hay cọc BTCT ứng suất tr•ớc.
Chương 6: Chọn búa đóng cọc Một số nguyên tắc chung trong chọn búa: - Bảo đảm cọc xuyên qua tầng đất dày (kể cả tầng cứng xen kẹp) có mũi vào đ•ợc lớp chịu lực (cọc chống), đạt đến độ sâu thiết kế; - ứng suất do va đập gây ra trong cọc (ứng suất xung kích) phải nhỏ hơn c•ờng độ của vật liệu cọc, ứng suất kéo do va đập nhỏ hơn c•ờng độ chống kéo của bê tông thông th•ờng, còn trong cọc BTCT ứng suất tr•ớc – nhỏ hơn tổng c•ờng độ chống kéo của bê tông và trị ứng suất tr•ớc; - Khống chế thoả đáng tổng số nhát búa + thời gian đóng (chống mỏi và giảm hiệu quả đóng); - Độ xuyên vào đất của một nhát búa không nên quá nhỏ: búa diezen -12 mm/nhát và búa hơi 23 mm/nhát (đề phòng hỏng búa + máy đóng). Căn cứ để chọn búa đóng: - Theo trọng l•ợng cọc (trọng l•ợng búa trọng l•ợng cọc); - Theo lực xung kích của búa (lực xung kích lực chống xuyên); - Theo ph•ơng trình truyền sóng ứng suất; - Theo cách khống chế độ cứng (theo ph•ơng trình viphân bậc 3 về truyền sóng ứng suất); - Theo ph•ơng pháp đồ giải kinh nghiệm để chọn búa thuỷ lực cho thi công cọc ống thép; - Theo ph•ơng pháp kinh nghiệm so sánh tổng hợp. 3.1.4. Mối nối cọc và mũi cọc Mối nối giữa các đoạn cọc chế tạo sẵn (BTCT, gỗ, thép ) có ý nghĩa rất quyết định khi dùng cọc dài. Về ph•ơng diện chịu lực,
mối nối có thể chịu lực nén và cũng có khả năng xuất hiện lực nhổ, mô men và lực cắt. Khi đóng thì mối nối vừa chịu lực nén vừa chịu lực nhổ. Đối với cọc bê tông cốt thép thông th•ờng các liên kết giữa đoạn cọc đ•ợc thực hiện bằng: . Hàn qua mặt bích + thép góc; . Hàn qua thép bản phủ kín mặt bích; . Liên kết bằng chốt nêm đóng; . Liên kết bằng chốt xỏ kiểu âm d•ơng + đổ vữa. Đối với cọc BTCT tròn, rỗng có thể liên kết bằng mối nối hàn hoặc nối bằng bulông. Tại các n•ớc có nền công nghiệp phát triển cao ng•ời ta dùng kiểu mối nối chế tạo cơ khí khá chính xác, rút ngắn việc ngừng chờ lúc hạ cọc và có đ•ợc cây cọc dài với mối nối chắc chắn làm cho cọc chịu tải với độ tin cậy cao. Một số kiểu mối nối vừa nêu có thể tìm thấy trong nhiều tài liệu chuyên khảo, ở đây chỉ nêu một số loại tiêu biểu ( xem hình 7.7 - hình 7.9). Về mũi cọc (hình 7.10) tuỳ theo điều kiện địa chất công trình và ph•ơng thức chịu lực của cọc mà mũi sẽ có cấu tạo khác nhau. Khi cọc đóng vào nền đất mềm thì có thể dùng đầu cọc bằng phẳng; khi đóng vào lớp đất cứng, vào lớp đá phong hoá bở rời hoặc mũi cọc có thể chống vào lớp đất đá có thế nằm nghiêng, cọc của các cầu lớn, để đảm bảo sức chịu tải cũng nh• ổn định của cọc phải cấu tạo mũi cọc một cách cẩn thận, đúng tâm để cọc không bị lệch h•ớng khi đóng/hạ vào trong đất. Những chi tiết cấu tạo và thiết kế mối nối và mũi cọc có ý nghĩa kinh tế – kỹ thuật trong công trình móng cọc nói chung và cũng là những điều kiện dễ bị xem th•ờng của ng•òi thiết kế lẫn ng•ời thi công. 3.1.5. Trình tự đóng cọc
Trình tự đóng/hạ cọc trong công nghệ thi công móng cọc cần dựa vào các yếu tố sau đây để quyết định: Điều kiện hiện tr•ờng và môi tr•ờng; Vị trí và diện tích vùng đóng cọc; Công trình lân cận và tuyến đ•ờng ống ngầm; Tính chất đất nền; Kích th•ớc cọc, khoảng cách, vị trí, số l•ợng, chiều dài cọc; Thiết bị dùng để đóng/hạ cọc; Số l•ợng đài cọc và yêu cầu sử dụng. Việc lựa chọn cách đóng nào cần phải có sự phân tích tỷ mỷ trong từng tr•ờng hợp cụ thể theo các yếu tố nêu trên. Thông th•ờng, nguyên tắc để xác định trình tự đóng cọc là: (1)Căn cứ vào mật độ của cọc và điều kiện xung quanh: Chia khu để nghiên cứu trình tự đóng; Chia 2 h•ớng đối xứng, từ giữa đóng ra; Chia 4 h•ớng từ giữa đóng ra; Đóng theo 1 h•ớng. (2)Căn cứ độ cao thiết kế của móng: Móng sâu hơn - đóng tr•ớc, nông hơn - đóng sau; (3)Căn cứ quy cách cọc: Cọc lớn - đóng tr•ớc, cọc nhỏ - đóng sau; cọc dài - đóng tr•ớc, cọc ngắn - đóng sau; (4)Căn cứ tình hình phân bố cọc: Cọc trong nhóm - đóng tr•ớc, cọc đơn - đóng sau; (5)Căn cứ yêu cầu độ chính xác lúc đóng: Độ chính xác thấp - đóng tr•ớc, độ chính xác cao - đóng sau. 3.1.6. Tiêu chuẩn dừng đóng cọc Xác định tiêu chuẩn dừng đóng cọc theo yêu cầu thiết kế là vấn đề quan trọng vì nó có ý nghĩa rất lớn về kinh tế và kỹ thuật. Hai
dấu hiệu để khống chế dừng đóng là: theo độ sâu mũi cọc quy định trong thiết kế và theo độ xuyên cuối cùng của cọc vào đất (có khi còn gọi là theo độ chối). Có nhiều nhân tố ảnh h•ởng đến hai dấu hiệu nói trên và có khi mâu thuẫn nhau. Tiêu chuẩn khống chế việc dừng đóng cọc nên quy định nh• sau: (1)Nếu mũi cọc đặt vào tầng đất thông th•ờng thì độ sâu thiết kế làm tiêu chuẩn chính còn độ xuyên thì dùng để tham khảo; (2)Nếu mũi cọc đặt vào lớp đất cát từ chặt vừa trở lên thì lấy độ xuyên sâu làm tiêu chuẩn chính còn độ sâu cọc - tham khảo; (3)Khi độ xuyên đã đạt yêu cầu nh•ng cọc ch•a đạt đến độ sâu thiết kế thì nên đóng tiếp 3 đợt, mỗi đợt 10 nhát với độ xuyên của 10 nhát này không đ•ợc lớn hơn độ xuyên quy định của thiết kế; (4)Khi cần thiết dùng cách đóng thử để xác định độ xuyên khống chế. Tham khảo kinh nghiệm của Trung Quốc ở bảng 6.16. Bảng 6.16. Kiến nghị về tiêu chuẩn khống chế dừng đóng cọc (kinh nghiệm Trung Quốc) Loại cọc Cọc BTCT rỗng Cọc BTCT đặc Kích th•ớc Mũi Mũi Mũi Mũi 40x4 45x4 50x5 50x5 cọc (cm) kín hở kín hở 0 5 0 0 Đất ở mũi Đất Đất Đất Đất Đất sét cứng Đất cọc (trị số cát sét cát sét (20-25) cát N) (30- cứng (30- cứng (30- 50) (20- 50) (20- 50) 25) 25)
Loại Điêze 20-25 cấp 30-40 cấp 30 30-35 35- 40- búa n cấp cấp 45 45 cấp cấp Hơi 4-7 T 7-10 T 7 T 7-10 10 T 10 T T Trị số 2000 -2500 1500 -2000 khống chế tổng số nhát đóng Số nhát 700 -800 500 -600 đóng khống chế ở 5 m cuối cùng Trị Đieze 2 - 3mm/nhát 2 - 3mm/nhát số độ n xuyê Hơi 3 - 4mm/nhát 3 - 4mm/nhát n cuối cùng 3.1.7. Cọc và mặt nền bị đẩy trồi. Việc mặt đất bị nâng lên cũng nh• bị chuyển vị ngang khi hạ cọc có khoảng cách giữa chúng quá gần hoặc bố trí qúa dày là nguy cơ th•ờng xảy ra trong thi công. Điều đó sẽ gây ra những h• hỏng cho cọc nh• là bị nứt hoặc gãy do lực kéo và do áp lực ngang của đất lên cọc quá lớn; mũi cọc không tiếp xúc tốt với lớp chịu lực do bị nâng lên khi hạ những cọc sau đó ở gần nó nên sức chịu tải không đáp ứng với thiết kế và độ lún công trình sẽ lớn. Hiện t•ợng nói trên trở nên nghiêm trọng hơn khi hạ cọc có mật độ dày trong đất yếu no n•ớc vì loại đất này không có khả năng bị ép chặt.
Độ nâng cao mặt đất và chuyển vị ngang trong đất sét no n•ớc chẳng những có quan hệ với khoảng cách giữa các cọc, đ•ờng kính và độ dài của cọc mà còn có quan hệ đến mật độ bố trí cọc. Theo kết quả theo dõi và thống kê trong thi công cho thấy nếu Ws 5%, Wv > 0,6 thì khả năng gãy cọc t•ơng đối nhiều. Cách xử lý khi gặp hiện t•ợng nói trên là phải thực hiện việc kiểm tra đo đạc cẩn thận, cần thiết phải bố trí lại cọc, đóng cọc qua lỗ khoan mồi để giảm thể tích bị đẩy trồi, thực hiện trình tự đóng cọc hợp lí và phải đóng vỗ lại những cọc ch•a bị gãy, chỉ bị nâng lên cho đến độ sâu thiết kế yêu cầu. Quá trình đóng lại này có thể tới khi cọc đạt đ•ợc độ chối nh• cũ hoặc theo độ cao đầu cọc. Việc đóng lại cọc chỉ nên đ•ợc bắt đầu khi quá trình đóng cọc đã v•ợt ra ngoài phạm vi ảnh h•ởng để nó không gây ra hiện t•ợng trồi nào nữa cho những cọc đã đóng.
Vấn đề này cũng xuất hiện ở lớp cát mịn chặt bão hoà n•ớc và lớp phù sa vô cơ, khi quá trình hạ cọc ngừng lại, áp lực n•ớc lỗ rỗng âm sẽ biến mất do đó làm giảm độ bền cắt theo thời gian nên làm giảm sức chịu tải của cọc theo thời gian và gọi là hiện t•ợng chùng. Vỗ nhẹ lên các cọc đã đóng cũng phải tiến hành trong các điều kiện đất nh• vậy. Nếu sau khi vỗ lại mà phát hiện thấy sức kháng cũ đã giảm thì những cọc này cần phải đóng thêm cho đến khi đạt đ•ợc sức kháng danh định. 3.1.8. Chấn động và tiếng ồn. Vấn đề ảnh h•ởng của chấn động cũng nh• tiếng ồn (xem hình 7.11a) đối với công trình và con ng•ời do thi công đóng cọc gây ra cần phải đ•ợc xem xét vì nó có thể dẫn đến những hậu quả đáng tiếc, nhất là khi thi công đóng cọc gần công trình đã xây hoặc gần khu dân c•. Tiêu chuẩn để khống chế dao động và tiếng ồn do chấn động gây ra đối với ng•ời và công trình có thể tham khảo: Tiêu chuẩn Liên Xô (cũ): Nr. 1304 – 75 hay CH 2.2.4/2.1.8.562-96; Tiêu chuẩn CHLB Đức: DIN 4150 – 1986; Tiêu chuẩn Thuỵ Sĩ : SN 640312 – 1978; Tiêu chuẩn Anh : BS 5228, Part 4 - 1992a (bảng 7.17). Tiêu chuẩn Việt nam TCVN 5949-1998 (bảng 7.18). Về độ ồn th•ờng khống chế 70 – 75 dB đối với khu ở và 70 – 85 dB đối với khu th•ơng mại; Khi ồn quá giới hạn trên phải tìm cách giảm ồn. Cách phòng chống ảnh h•ởng chấn động và ồn: Xác định khoảng cách an toàn khi đóng (hình 7.11b); Chọn cách đóng (trọng l•ợng + độ cao rơi búa), loại búa hợp lý; Khoan dẫn, đóng vỗ, ép; Làm hào cách chấn;
Đặt vật liệu t•ờng tiêu âm, giảm thanh, đệm lót đầu mũ cọc; V v Bảng 6.17. ảnh h•ởng của dao động đối với các đối t•ợng khác nhau (theo tiêu chuẩn Anh BS 5228 Part 4 1992a) Thông số đo và phạm vi độ nhạy Đối t•ợng quan Ví dụ Chuyển vị Vận tốc Gia tốc (g) tâm (mm) (mm/s) Ph•ơng Thiết bị và vận (0,25-1) (0,1-5) x10-3 tiện thí hành x10-3 (30Hz- nghiệm (0,1Hz- 200Hz) 30Hz) Cơ sở vi Thiết bị và vận (6-400) (0,5-8) x10-3 điện tử hành x10-3 (5Hz- (3Hz- 200Hz) 100Hz) Máy móc Thiết bị và vận (0,1-1) x10-3 chính xác hành 0,1- 0,25 sai số Máy tính Thiết bị và vận (3-250) x10- trung ph•ơng hành 3 (SSTP) (tối đa 300Hz) Vi xử lý Thiết bị và vận 0,1-1 hành 0,15-15 0,5-50 Bệnh viện (h•ớng (SSTP và nơi c• Con ng•ời đứng) h•ớng đứng) trú (8Hz- (4Hz-8Hz) 80Hz) 0,4-40 (h•ớng ngang) (2Hz-80Hz) 0,5-20 Văn Con ng•ời (h•ớng phòng đứng) (8Hz-
80Hz) 1-50 (h•ớng ngang) (2Hz-80Hz) 1-20 (4-650)x10-3 (h•ớng (SSTP h•ớng X•ởng Con ng•ời đứng) đứng) máy (8Hz- (4Hz-8Hz) 80Hz) 3,2-52 (h•ớng ngang) (2Hz-80Hz) Khu dân c• hoặc Công trình 1-50 th•ơng mại ống dẫn Dịch vụ ngầm (10-400) 1-50 khí hoặc d•ới đất x10-3 n•ớc Bảng 6.18. Giới hạn tối đa cho phép tiếng ồn khu vực công cộng và dân c• (tính theo mức âm t•ơng đ•ơng dBA TCVN 5949- 1998) Thời gian Khu vực từ 6h- từ 18h- từ 22h- 18h 22h 6h 1. Khu vực cần đặc biệt yên tĩnh: bệnh viện, th• viện, nhà điều 50 45 40 d•ỡng, nhà trẻ, tr•ờng học, nhà thờ, chùa chiền. 60 55 50 2. Khu dân c•, khách sạn, nhà nghỉ, cơ quan hành chính. 75 70 50 3. Khu dân c• xen kẽ trong khu vực th•ơng mại, dịch vụ, sản xuất
Chương 7: Một số sự cố th•ờng gặp Khó xuyên và không đạt đ•ợc độ sâu thiết kế quy định; Cọc bị xoay và nghiêng quá lớn; Cọc đóng đến độ sâu thiết kế nh•ng sức chịu tải không đủ; Sự khác biệt dị th•ờng về tài liệu địa chất lúc đóng so với ban đầu; Thân hoặc mối nối cọc bị hỏng/gẫy ảnh h•ởng đến việc tiếp tục ép/đóng; Cọc đóng tr•ớc bị trồi lên khi đóng các cọc sau; Không đóng tiếp đ•ợc nữa do thời gian đóng kéo dài hoặc tạm ngừng; Biến dạng nền lớn dẫn đến tr•ợt cả khối đất; Cọc bị lệch hoặc sai vị trí; V v Những nguyên nhân trên phải đ•ợc phân tích, tìm cách khắc phục, xử lý mới có thể đóng tiếp, có khi phải đóng thử để tìm ra công nghệ và trình tự đóng cọc hợp lý. Ví dụ nguyên nhân gây tr•ợt nền có thể là: (1)Tài liệu điều tra ĐCCT không giống thực tế hoặc sai, làm ng•ời thiết kế không thực hiện hoặc thực hiện sai trong kiểm toán ổn định; (2)Ph•ơng pháp và công nghệ thi công không đúng làm tăng áp lực n•ớc lỗ rỗng, d•ới tác dụng của ép chặt + chấn động dẫn đến mái đất bị tr•ợt; (3)Không có biện pháp khống chế tốc độ đóng cọc; (4)Xếp cọc ở trên mái dốc hoặc bị đào ở chân dốc ,
(5)Trong thời gian đóng cọc, mực n•ớc của sông gần đó bị đột ngột hạ thấp. Cách phòng ngừa và xử lý: (1)Điều tra kỹ đất nền, giảm khoảng cách giữa các lỗ khoan thăm dò; (2)Cần kiểm toán ổn định trong thiết kế thi công cọc ở vùng bờ dốc; (3)Giảm ảnh h•ởng chấn động (khoan dẫn – ép – hạ cọc); (4)Dùng trình tự đóng từ gần đến xa; (5)Tiến độ thi công chậm; (6)Giảm thiểu tải trọng thi công, đình chỉ gia tăng tải ở mái dốc; (7)Theo dõi kỹ môi tr•ờng xây dựng: điều kiện thuỷ văn sóng biển, chú ý sự thay đổi mực n•ớc, phòng ngừa việc hạ thấp đột ngột mực n•ớc; (8)Nghiên cứu việc đào hố móng sâu trong khi đóng cọc, kiểm toán ổn định của đất sau khi đóng cọc tr•ớc khi đào móng sâu; (9)Theo dõi đo đạc áp lực n•ớc lỗ rỗng và chuyển vị để khống chế tiến độ đóng cọc. 3.1.10. Nghiệm thu công tác đóng cọc Chất l•ợng hạ cọc cần phải đ•ợc thể hiện ở các điểm chính sau: (1)Chất l•ợng mối nối giữa các đoạn cọc (nếu có); (2)Sai lệch vị trí cọc so với quy định của thiết kế; (3)Sai lệch về độ cao đầu cọc: th•ờng không quá 50 – 100mm; (4)Độ nghiêng của cọc không v•ợt quá 1% đối với cọc thẳng đứng và không v•ợt quá 1,5% góc nghiêng giữa trục cọc và đ•ờng nghiêng của búa; (5)Bề mặt cọc: nứt, méo mó, không bằng phẳng. Tổng hợp những điều trên trong bảng 6.19 (hoặc bảng 10 của TCXD 79: 1980)
Bảng 6.19. Sai lệch cho phép về vị trí cọc chế tạo sẵn trên mặt bằng (kinh nghiệm của Trung Quốc) Loại cọc Hạng mục kiểm tra Sai lệch cho phép (mm) Cọc BTCT Cọc phía trên có dầm móng: đúc sẵn, cọc - H•ớng vuông góc với trục 100 ống thép, cọc dầm 150 gỗ - H•ớng song song với trục dầm 100 - Cọc trong nhóm 1-2 chiếc 1/2 đ•ờng kính cọc hoặc cọc trong hàng cọc (hoặc cạnh cọc) - Cọc trong móng có 3-20 cọc 1/2 đ•ờng kính (hoặc Cọc trong móng có trên 20 cạnh cọc) cọc: 1 đ•ờng kính (hoặc - Cọc ở mép ngoài cạnh cọc) - Cọc trung gian Cọc bản Vị trí 100 (barette) Độ thẳng đứng 1% bằng BTCT Khe hở giữa các cọc: - Để chống thấm 20 - Để chắn đất 25 3.2 Cọc thép Loại cọc thép th•ờng dùng hiện nay là cọc ống tròn, cọc thép hình chữ I, chữ H. 3.2.1. Kiểm tra chất l•ợng chế tạo. Theo chứng chỉ của nhà chế tạo, khi cần có thể lấy mẫu kiểm tra. Các hạng mục chính cần kiểm tra, gồm :
- Chứng chỉ về cọc thép, thành phần kim loại chính; - Độ bền chống ăn mòn của thép (mm/năm) trong các môi tr•ờng ăn mòn khác nhau ( ăn mòn yếu, trung bình, mạnh ); - Dung sai kích th•ớc của cọc ( tham khảo bảng 7.20 và bảng 7.21) do ng•ời đặt hàng yêu cầu. Bảng 6.20. Sai số chế tạo cho phép của cọc ống thép ( theo [7]) Hạng mục Sai số cho phép Đ•ờng kính Phần đầu ống 0,5% ngoài Phần thân ống 1% d ngoài 500mm Độ 16mm d ngoài 800mm + không quy định - 0,8 mm > d ngoài 800mm + không quy định - 1,0mm Độ dài + không quy định - 0mm Độ cong vênh < 0,1% độ dài Độ phẳng đầu nối < 2mm Độ vuông góc đầu nối < 0,5 % ngoài, tối đa 4mm
Cọc thép chữ H đ•ợc chế tạo bằng ph•ơng pháp cán thép một lần tại nhà máy thép, chất thép có thép cacbon phổ thông, thép c•ờng độ cao Mn16. Ngoài ra trong nhà máy thép còn có thể chế tạo loại thép đặc biệt chống rỉ bằng cách cho thêm đồng, kền, cali vào khi luyện thép, có thể dùng ở các công trình trên biển. Độ chính xác chế tạo cọc chữ H theo bảng 6.21. Bảng 6.21. Sai số cho phép của cọc thép chữ H ( theo [7]) Hạng mục Sai số cho phép Cách xác định Độ cao (h) + 4mm - 3mm Đo th•ớc thép Độ rộng (b) + 6mm - 5mm Đo th•ớc thép Độ dài (l) + 100mm - 0mm Đo th•ớc thép Độ cong vênh 300 < 8mm (T+ T') T- độ lệch cánh d•ới Cọc thép ngoài việc kiểm tra kích th•ớc ngoại hình ra còn phải có : 1. Chất l•ợng hợp chuẩn chất l•ợng thép; 2. Nếu là thép nhập khẩu phải có kiểm nghiệm hợp chuẩn của cơ quan th•ơng kiểm địa ph•ơng. Ngoài yêu cầu độ chính xác về kích th•ớc hình học nh• trên, trong thiết kế lúc xác định diện tích tiết diện chịu tải của cọc thép còn căn cứ vào độ ăn mòn và phòng chống ăn mòn. Trong bảng 6.22 trình bày số liệu tham khảo về tốc độ ăn mòn của thép. Xử lý và phòng chống ăn mòn có thể dùng các ph•ơng pháp sơn phủ hay bảo vệ bằng cực d•ơng, tăng thêm chất chống ăn mòn khi chế tạo vv Có thể tham khảo ở bảng 6.23 lấy từ tài liệu [8].
Bảng 6.22. Tốc độ ăn mòn cọc thép trong 1 năm ( theo tiêu chuẩn JGJ-94, Trung Quốc ) Môi tr•ờng của cọc thép Tốc độ ăn mòn mm/năm Trên mặt đất Trong môi tr•ờng ít ăn 0,05 - 0,1 mòn Trên mức n•ớc ngầm 0,05 D•ới mặt đất D•ới mực n•ớc ngầm 0,03 Khu vực có sóng 0,1 - 0,3 Bảng 6.23. H•ớng dẫn bảo vệ cọc chống ăn mòn (theo [8]) Môi tr•ờng hạ cọc Khả năng ăn mòn Khuyến nghị cách bảo vệ Trong đất không Rất ít Không yêu cầu bảo vệ thấm a) Trong đất dễ thấm a) Khoảng 0,5m d•ới Vỏ bọc bề mặt mặt đất Nhô ra ngoài không Ăn mòn không khí Sơn phía trên mặt đất khí nền Ăn mòn do đất chung Bọc bê tông hoặc hắc ín quanh 0,5mm ở phía trên và d•ới đất Trong n•ớc ngọt Không ăn mon Không yêu cầu bảo vệ Trong n•ớc biển Ăn mòn do không khí Sơn trên mực n•ớc thuỷ triều Bị ăn mòn giữa mực Bọc bê tông hoặc bột hắc n•ớc triều cao và mặt ín bùn a) Quyết định cuối cùng phụ thuộc vào kết quả thí nghiệm đất tại chỗ.
Nếu đất không thuộc loại gây ăn mòn nh• những tr•ờng hợp nêu ở đây thì phải xem xét đến các biện pháp bảo vệ thích hợp.
Chương 8: Chất l•ợng hàn và cấu tạo mũi cọc Chất l•ợng hàn là một phần quan trọng trong việc đánh giá tổng thể chất l•ợng thi công cọc thép, khi thi công phải chọn những công nhân có t• chất tốt, kỹ thuật thành thạo, và có những kinh nghiệm để thi công hàn. Thiết bị hàn cũng phải có tính năng tốt và tăng c•ờng quản lý, bảo đảm tiêu chuẩn nghiệm thu chất l•ợng công trình, chất l•ợng mối hàn ( xem bảng 6.24). Trong bảng từ điểm 1 - 7 đều kiểm tra bằng ngoại quan khi nối bằng cách hàn do kiểm tra viên dùng các dụng cụ đo chuyên dụng để đo thực tế từng đầu mối hàn, đồng thời phải trung thực ghi vào biên bản ( xem bảng 6.25) Bảng 6.24. Tiêu chuẩn nghiệm thu chất l•ợng hàn cọc thép (theo [7]) TT Hạng mục Tiêu Ghi chú chuẩn 1 Mỗi đầu nối kiểm tra Khe hở giữa đoạn cọc trên và d•ới 2-4mm không ít hơn 4 điểm 2 Lệch miệng đoạn cọc trên d•ới < 2mm nt cọc ống thép < 700mm
năm tháng Ngày trình công Tên 8 7 6 5 4 3 Số cọc Ng•ời phụ trách Ng•ời phụtrách Bảng 6.25. Loại cọc tật X quangdòkhuyết Chồng caocủamạchhàn gốc vật liệu qua chùm mạch hàn sâu Độ Độ sâungoạmvàothịt d•ới trên H chữ thép cọc cọc đoạn miệng Lệch d•ới trên thép ống cọc cọc đoạn miệng Lệch Qui cách 4 nối Đầu 3 nối Đầu 2 nối Đầu 1 nối Đầu đầu nối Vị Kiểm tra ngoại quan mối hàn nối cọcthép quanmốihànnối Kiểm trangoại trí > 700mm > mm d•ới trên cọc giữa hở Khe Chất l•ợngmốihàn Ng•ời kiểmtra đoạn cọcmm Lệch lên hợplệ trở III cấp < 2-3mm < 0,5mm < 3mm < 3mm < 3mm miệng Ngoạ mẫu kiểmtra cọc rút ảnh 1 chụp 20 Cứ Thợ hàn Cmh ồtnhgịt nt mm nt Đcaộo rmộmng mGhmi chú
Ph•ơng pháp kiểm tra chất l•ợng bên trong của mối hàn có dò khuyết tật bằng tia X, bằng sóng siêu âm, bằng nhuộm màu Tiêu chuẩn xem xét phim chụp X quang xem bảng 6.26. Bảng 6.26. Tiêu chuẩn xem xét phim chụp X quang ( theo [7]) (A) Phân cấp khuyết tật dạng điểm Đơn vị : mm Khuyết 10 x 10 10 x 20 10 x 30 tật Độ dày vật liệu 100 Cấp loại Cấp 1 1 2 4 5 6 Cấp 2 3 6 12 15 18 Cấp 3 6 12 24 30 36 Cấp 4 Số điểm khuyết tật nhiều hơn cấp 3 (B) Độ dài khuyết tật và tính đổi số điểm Độ dài khuyết tật 80 mm Số điểm 1 2 3 6 10 15 25 (C) Phân cấp khuyết tật dạng dài
Độ dày vật liệu mm 48 Cấp loại Cấp 1 < 3 nhỏ hơn 1/4 độ dày vật < 12 liệu Cấp 2 < 4 nhỏ hơn 1/3 độ dày vật < 16 liệu Cấp 3 < 6 nhỏ hơn 1/2 độ dày vật < 24 liệu Cấp 4 Độ dài khuyết tật dài hơn cấp 3 Giống nh• cọc bê tông cốt thép, tuỳ theo điều kiện đất nền mà cọc thép có cấu tạo mũi khác nhau. Ưu điểm nổi bật của cọc thép tròn hở mũi hoặc cọc thép hình chữ H là chúng có thể đóng vào các lớp đất chịu lực cứng và ở độ sâu khá lớn và ít bị ép đẩy đất, điều này có lợi khi đóng gần công trình cũ. Trên hình 6.12 trình bày một số hình thức mũi cọc thép tròn và thép hình chữ H. 3.2.3. Tiêu chuẩn dừng đóng. Cọc thép phải đ•ợc đóng với búa nặng thích đáng, có thể tham khảo các khống chế sau đây : (1) Độ xuyên sâu vào đất ở những mét cuối cùng 3-4mm/nhát đập, hoặc 12-15 nhát búa/in; (2) Số lần đánh búa ở mét cuối cùng phải lớn hơn 250 lần, ở 10 m cuối cùng d•ới 1500 lần, số búa đánh khống chế d•ới 3000 lần. 3.3. Cọc khoan nhồi Cọc khoan nhồi trong những năm gần đây đã đ•ợc áp dụng nhiều trong xây dựng nhà cao tầng, cầu lớn và nhà công nghiệp có tải trọng lớn. So với cọc chế tạo sẵn, việc thi công cọc nhồi có nhiều phức tạp hơn, do đó ph•ơng pháp và cách giám sát, kiểm tra chất l•ợng phải làm hết sức chu đáo, tỷ mỷ với những thiết bị kiểm tra hiện đại
D•ới đây trình bày tóm tắt những nội dung chính mà ng•ời kỹ s• giám sát phải nắm vững để nâng cao hơn nữa trách nhiệm cũng nh• chất l•ợng giám sát. 3.3.1. Yêu cầu chung Việc giám sát phải dựa vào công nghệ thi công và ch•ơng trình đảm bảo chất l•ợng đã duyệt. Trong ch•ơng trình đảm bảo chất l•ợng thi công của nhà thầu cần thể hiện chi tiết ở 3 khâu quan trọng sau: Công nghệ tạo lỗ (đào, đóng, khoan, ép), cách giữ thành lỗ cọc (ống chống suốt chiều dài cọc hoặc dung dịch) và chất l•ợng lỗ (đúng vị trí, không nghiêng quá trị số cho phép, cặn lắng ở đáy lỗ đ•ợc thổi rửa sạch đúng yêu cầu); Chế tạo, lắp lồng cốt thép và giữ lồng thép ổn định trong quá trình đổ bê tông; Khối l•ợng bê tông, chất l•ợng và công nghệ đổ bê tông. Về mặt quản lý và kiểm tra chất l•ợng cọc thì chia làm 2 giai đoạn: tr•ớc khi thành hình cọc và sau khi đã thi công xong cọc. Chỉ tiêu cần phải kiểm tra và đánh giá gồm có: Chất l•ợng lỗ cọc tr•ớc khi đổ bê tông; Chất l•ợng và khối l•ợng bê tông đổ vào cọc; Lồng cốt thép trong lỗ cọc (sự liên tục, nghiêng lệch, trồi ); Chất l•ợng sản phẩm (tình trạng, kích th•ớc thân cọc và sức chịu tải của cọc) Nếu dùng dung dịch sét (hoặc hoá phẩm khác) để ổn định thành lỗ cọc thì cần phải quản lý chất l•ợng dung dịch này về các mặt: Chế tạo dung dịch đạt tiêu chuẩn đã đề ra; Điều chỉnh dung dịch (mật độ và độ nhớt .) theo điều kiện địa chất công trình - địa chất thuỷ văn và công nghệ khoan cụ thể; Thu hồi, làm giàu và sử dụng lại dung dịch;
Hệ thống thiết bị để kiểm tra chất l•ợng dung dịch tại hiện tr•ờng. 3.3.2. Khối l•ợng kiểm tra và cách xử lý Về nguyên tắc, công trình càng quan trọng (về ý nghĩa kinh tế, lịch sử, xã hội .), chịu tải trọng lớn, thi công trong điều kiện địa chất phức tạp, công nghệ thi công có độ tin cậy thấp, ng•ời thi công (và thiết kế) có trình độ và kinh nghiệm ít thì cần tiến hành quản lý và kiểm tra chất l•ợng có mật độ (tỷ lệ %) cao hơn, tức là nếu độ rủi ro càng nhiều thì mức độ yêu cầu về quản lý và đánh giá chất l•ợng cần phải nghiêm ngặt với mật độ dày hơn. Mặt khác, nh• sẽ đ•ợc trình bày chi tiết hơn ở mục này, cách kiểm tra bằng ph•ơng pháp không phá hỏng (NDT) nhờ những thiết bị khá hiện đại đã có ở n•ớc ta, cho phép thực hiện việc kiểm tra chất l•ợng cọc hết sức nhanh chóng với giá cả chấp nhận đ•ợc. Vì vậy trong tiêu chuẩn TCXD 206: 1998 “Cọc khoan nhồi - yêu cầu về chất l•ợng thi công” đã đ•a ra khối l•ợng kiểm tra tối thiểu (bảng 6.27). Bảng 6.27. Khối l•ợng kiểm tra chất l•ợng bê tông thân cọc (theo TCXD 206: 1998) Thông số Ph•ơng pháp kiểm tra Tỷ lệ kiểm tra tối thiểu, kiểm tra % -So sánh thể tích bê tông đổ 100 vào lỗ cọc với thể tích hình học của cọc 1-2% + ph•ơng pháp Sự nguyên - Khoan lấy lõi khác vẹn của thân 10-25% + ph•ơng pháp cọc - Siêu âm, tán xạ gama có đặt khác ống tr•ớc 50 - Ph•ơng pháp biến dạng nhỏ (PIT, MIM), quan sát khuyết tật qua ống lấy lõi bằng camera vô tuyến 4% và không d•ới 5 cọc
- Ph•ơng pháp biến dạng lớn PDA Độ mở rộng Khoan đ•ờng kính nhỏ 2-3 cọc lúc làm thử hoặc độ (36mm) ở vùng mở rộng đáy hoặc theo bảng 7.28 ngàm của hoặc xuyên qua mũi cọc mũi cọc vào đá -Thí nghiệm mẫu lúc đổ bê tông Theo yêu cầu của C•ờng độ bê - Thí nghiệm trên lõi bê tông giám sát tông thân cọc lúc khoan - Theo tốc độ khoan (khoan thổi không lấy lõi) - Súng bật nẩy hoặc siêu âm 35 đối với bê tông ở đầu cọc Chú thích: 1) Thông th•ờng cần kết hợp từ 2 ph•ơng pháp khác nhau trở lên để tiến hành so sánh cho một thông số kiểm tra nêu ở bảng này. Khi cọc có L/D 30 thì ph•ơng pháp kiểm tra qua ống đặt sẵn sẽ là chủ yếu (L-chiều dài, D-đ•ờng kính); 2) Lớp bê tông bảo vệ cốt thép cọc và hình dạng bề ngoài của cốt thép có thể kiểm tra ở chỗ đầu cọc, khi đã loại bỏ lớp bê tông cặn ở phía trên cốt đầu cọc. Đối với những công trình có số l•ợng cọc trong mỗi móng là ít và tải trọng truyền lên móng lớn, kết cấu có độ nhạy cao khi lún không đều xẩy ra, ng•ời ta yêu cầu tỷ lệ đặt ống để kiểm tra khá nhiều nh• trình bày ở bảng 6.28 d•ới đây. Bảng 6.28. Quy định tỷ lệ % cọc cần đặt sẵn ống và kiểm tra đối với công trình giao thông (DTU 13.2, P1 - 212, 9-1992, Pháp)
(N - tổng số cọc thi công, n - số cọc trong một móng trụ) n 4 n 4 Số l•ợng Số l•ợng Số l•ợng Số l•ợng ống cọc kiểm ống cọc kiểm tra Cách thức đặt sẵn tra đặt sẵn tiếp nhận Các ống Thă Kho Các ống Thăm Khoa N lực ống 102/ m an ống 102/1 dò n lấy của cọc 50/6 114 dò lấy 60/60 14 thân lõi tại 0 thân lõi cọc mũi cọc tại NDT cọc ND mũi T cọc Chỉ có ma 100 0 100 0 100 0 50- 0 sát 50 100 Cục bộ 5 100 0 100 1 50- 0 50- 0 0 100 100 Ma sát cục 100 50 100 30 100 30 50- 20 bộ 50 100 và mũi cọc 5 100 30 50- 20 50- 20 50- 10 0 100 100 100 100 100 100 50- 100 50- 50- 30 Chỉ có mũi 50 100 100 100 cọc 5 100 50- 50- 30 50- 30 50- 20 0 100 100 100 100 ống thăm dò NDT đặt suốt chiều dài cọc còn ống khoan lấy lõi phải đặt cách đáy cọc từ 3  4m. Không nhất thiết phải kiểm tra tất cả các cọc có đặt sẵn ống. Thông th•ờng ng•ời ta chỉ tiến hành kiểm tra theo một tỷ lệ nào đó so với các cọc đã đặt ống, nếu thấy chất l•ợng tốt và đạt kết quả ổn định thì có thể dừng. Nếu có nghi vấn thì phải tiếp tục kiểm tra cho hết số cọc đã đặt ống.
Ngoài ra cũng có thể dựa vào sơ đồ trình bày trên hình 7.13 để thực hiện trình tự kiểm tra từ đơn giản đến phức tạp theo mức độ khai thác ứng suất cho phép và độ rủi ro có thể xẩy ra trong quá trình thi công cọc. Đánh giá xếp hạng các dự án ứng suất nhỏ rủi ro Rủi ro trung bình ứng suất cao rủi ro thấp KTCL thông KTCL thông th•ờng cao KTCL và NDT th•ờng không NDT lựa chọn NDT tối đa (gồm việc đặt ống sẵn ) KTCL tốt KTCL cho thấy thân chấp nhận cọc nghi ngờ dùng NDT kiểm tra chi tiết KTCL tốt NDT cho thấy nghi ngờ đánh chấp nhận giá kỹ hơn: xem các ghi chép chất l•ợng , thảo luận với thiết kế nếu còn nghi ngờ
Khoan lấy Thử tải động xếp hạng và mẫu bổ sung nếu cần Khoan thấy tốt Khoan thấy không tốt chấp nhận thì hoặc Loại bỏ và thay thế Thử tải động xếp hạng và hoặc sửa chữa bổ sung nếu cần thiết Khoan lỗ rửa sạch Khoan vùng thích hợp bằng n•ớc áp lực quanh chỗ khuyết tật và cao và phun vữa thay bằng bê tông c•ờng độ cao hoặc thép Hình 6.13. Sơ đồ dùng để dánh giá và xử lý cọc khoan nhồi ( Cục đ•ờng bộ Liên bang Mỹ, 1993)
Chương 9: Kiểm tra chất l•ợng lỗ cọc Yêu cầu về chất l•ợng Chất l•ợng lỗ cọc là một trong các yếu tố có ý nghĩa quyết định chất l•ợng cọc. Công việc khoan và dọn lỗ cọc, sau đó là cách giữ thành vách lỗ cọc là những công đoạn quan trọng, ảnh h•ởng đến chất l•ợng lỗ cọc tốt hay xấu. Các chỉ tiêu về chất l•ợng lỗ cọc gồm vị trí, kích th•ớc hình học, độ nghiêng lệch, tình trạng thành vách và lớp cặn lắng ở đáy lỗ. Trong bảng 7.29 trình bày các thông số để đánh giá chất l•ợng và ph•ơng pháp kiểm tra chúng. Bảng 6.29. Các thông số cần kiểm tra về lỗ cọc (theo TCXD 206 : 1998) Thông số kiểm tra Ph•ơng pháp kiểm tra Tình trạng lỗ cọc - Kiểm tra bằng mắt có thêm đèn rọi - Dùng ph•ơng pháp siêu âm hoặc camera ghi chụp thành lỗ cọc - Đo đạc so với mốc và tuyến chuẩn - So sánh khối l•ợng đất lấy lên với thể tích Vị trí, độ thẳng hình học của cọc đứng và độ sâu - Theo l•ợng dùng dung dịch giữ thành - Theo chiều dài tời khoan - Quả dọi - Máy đo độ nghiêng, ph•ơng pháp siêu âm - Mẫu, calip, th•ớc xếp mở và tự ghi độ lớn Kích th•ớc lỗ nhỏ đ•ờng kính - Theo đ•ờng kính, th•ớc xếp mở và tự ghi độ lớn nhỏ đ•ờng kính
- Theo đ•ờng kính ống giữ thành - Theo độ mở của cách mũi khoan khi mở rộng đáy - Lấy mẫu và so sánh với đất và đá lúc khoan, đo độ sâu tr•ớc và sau thời gian giữ thành Tình trạng đáy lỗ và không ít hơn 4 giờ (tr•ớc lúc đổ bê tông) độ sâu của mũi cọc - Độ sạch của n•ớc thổi rửa trong đất + đá, độ - Ph•ơng pháp quả tạ rơi hoặc xuyên động dày lớp cặn lắng - Ph•ơng pháp điện (điện trở, điện dung ) - Ph•ơng pháp âm.
Bảng 6.30. Sai số cho phép về lỗ cọc Tiêu chuẩn Độ thẳng đứng Vị trí đỉnh cọc ADSC 2% trên suốt chiều dài cọc 7,5 cm FHWA 2% trên suốt chiều dài cọc 1/24 của đ•ờng kính (1998) cọc hoặc 7,5 cm FHWA 1/48 7,5 cm (1990) + Đối với cọc không có cốt thép 1,5% trên suốt chiều dài 4% của đ•ờng kính ACI cọc. cọc hoặc 7,5cm + Đối với cọc có cốt thép 2% trên suốt chiều dài cọc ICE 1/75 7,5 cm + 7,5 cm CGS 2% trên suốt chiều dài cọc + 15 cm đối với các công trình biển Chú thích: ADSC : Hiệp hội các Nhà thầu cọc khoan nhồi Mỹ; FHWA : Cục đ•ờng bộ Liên bang Mỹ; ACI : Viện bê tông Mỹ; ICE : Viện Xây dựng dân dụng Anh; CGS : Hiệp hội Địa kỹ thuật Canada. Vị trí của lỗ cọc trên mặt bằng, độ nghiêng cũng nh• kích th•ớc hình học của nó th•ờng không đúng với thiết kế quy định, nh•ng không đ•ợc sai lệch quá giới hạn nào đó. Các phạm vi sai số này do thiết kế quy định theo tiêu chuẩn thiết kế và thi công cọc nhồi. Nh•ng ngay tiêu chuẩn của các n•ớc khác nhau cũng có những quy định cho phép sai số khác nhau (xem bảng 6.30). Theo tiêu chuẩn của Trung Quốc thì yêu cầu sai số về độ nghiêng cao hơn nhiều so với bảng 6.30 nh• sau: Phải nhỏ hơn
1/500 đối với những công trình đòi hỏi cao và thấp nhất là không quá 1/100. Trên cơ sở tham khảo các tiêu chuẩn nhiều n•ớc và tình hình thi công thực tế ở Việt Nam, TCXD 206 : 1998 quy định sai số cho phép về lỗ cọc nhồi nh• trong bảng 1 của tiêu chuẩn này. Khi sử dụng bảng trên nên chú ý rằng: đối với những công trình đòi hỏi cao, số l•ợng cọc ít hoặc có những yêu cầu đặc biệt khác thì cần phải thay đổi các trị số cho phép nêu trên, đặc biệt là độ thẳng đứng. Ví dụ nh• công trình cầu khẩu độ lớn, nhịp bê tông cốt thép ứng suất tr•ớc liên tục, số l•ợng cọc là 10 cho mỗi trụ thì có thể phải quy định độ nghiêng cho lỗ cọc không đ•ợc quá 1/200. Ngoài kích th•ớc và vị trí hình học nh• đã nói ở trên còn phải đảm bảo l•ợng cặn lắng ở đáy lỗ không đ•ợc dày quá các giá trị sau: - Cọc chống 50mm; - Cọc ma sát + chống 100mm; - Cọc ma sát 200mm. Ph•ơng pháp kiểm tra: 1. Kiểm tra kích th•ớc và tình trạng thành vách lỗ cọc Đo đ•ờng kính lỗ cọc Thiết bị đo đ•ờng kính lỗ cọc gồm 3 bộ phận cấu thành: đầu đo, bộ phận phóng đại và bộ phận ghi (hình 7.14) có thể đo lỗ cọc đ•ờng kính lên đến 1,2m. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị là do cơ cấu co dãn đàn hồi của 4 “ăng ten” ở đầu đo mà làm thay điện trở, từ đó làm thay đổi điện áp, kết quả của sự thay đổi đ•ợc hiển thị bằng số hoặc máy ghi l•u giữ. Trị điện áp biểu thị và đ•ờng kính cọc có quan hệ: V  =  + k 0 I Trong đó:  - đ•ờng kính lỗ cọc đo đ•ợc, m; 0 - đ•ờng kính lỗ cọc lúc đầu m; V - biến đổi điện áp, vôn;
k - hệ số m /; I - c•ờng độ dòng điện, Ampe. Độ nghiêng và tình trạng thành vách lỗ cọc Khi thi công cọc trong điều kiện có n•ớc ngầm và có dùng dung dịch sét để giữ thành thì tình trạng thành vách, độ thẳng đứng và độ dày lớp cặn lắng chỉ có máy móc mới kiểm tra đ•ợc. Ph•ơng pháp sóng âm: Nguyên lý là dựa vào hiệu ứng điện áp của tinh thể mà phát sinh ra sóng siêu âm, thông qua bộ chuyển đổi năng l•ợng sóng âm đặt ở đầu dò (phát và thu), ta đo đ•ợc các đại l•ợng: t = L/C Trong đó: t - thời gian sóng âm qua môi tr•ờng, giây; L - đoạn đ•ờng của sóng truyền qua (âm trình), m; C - vận tốc của sóng âm, m/giây. Trên hình 6.15 là thiết bị đo thành lỗ khoan DM - 686II của Nhật theo nguyên tắc sóng âm nói trên với độ sâu đo đến 100m và đ•ờng kính lỗ đến 4m và trên hình 7.16 là cách lắp đặt và kết quả đo. 2. Đo bề dày lớp cặn lắng ở đáy lỗ cọc Ph•ơng pháp chuỳ rơi: Dùng chuỳ hình côn bằng đồng nặng khoảng 1kg, có tai để buộc dây và thả chầm chậm vào lỗ khoan. Phán đoán mặt lớp cặn lắng bằng cảm giác tay cầm dây, độ dày lớp cặn là hiệu số giữa độ sâu đo đ•ợc lúc khoan xong với độ sâu đo đ•ợc bằng chuỳ này. Ph•ơng pháp điện trở: Dựa vào tính chất dẫn điện khác nhau của môi tr•ờng không đồng nhất (gồm n•ớc +dung dịch giữ thành và các hạt cặn lắng) mà phán đoán chiều dày lớp cặn lắng này bằng trị số biến đổi của điện trở. Theo định luật Ohm: R V 2 V 1 R x R
Trong đó: V1 - điện áp ổn định của dòng xoay chiều (V); V2 - điện áp đo đ•ợc (V); R - điện trở điều chỉnh (); Rx - trị điện trở của đất ở đáy lỗ (). Rx phụ thuộc vào môi tr•ờng, Rx khác nhau sẽ ứng với trị điện áp V2 khác nhau, sẽ đọc đ•ợc V2 ở máy phóng đại. Cách đo nh• sau: Thả chậm đầu dò vào lỗ khoan, theo dõi sự thay đổi V2, khi kim chỉ V2 biến đổi đột ngột, ghi lại độ sâu h1, tiếp tục thả đầu dò, kim chỉ V2, ghi lại độ sâu h2 , cho đến khi đầu dò không chìm đ•ợc nữa, ghi lại độ sâu h3. Độ sâu của cọc khoan đã biết là H nên có thể tính chiều dày lớp cặn lắng là: (H - h1) hoặc (H - h2) hoặc (H-h3) Trên hình 6.17a trình bày nguyên lý xác định chiều dày lớp cặn lắng bằng ph•ơng pháp điện trở. Ph•ơng pháp điện dung: Dựa vào nguyên lý khoảng cách giữa hai cực bản kim loại và kích th•ớc giữa chúng không thay đổi thì điện dung và suất điện giải của môi tr•ờng tỷ lệ thuận với nhau, suất điện giải của môi tr•ờng n•ớc + dung dịch giữ thành + cặn lắng có sự khác biệt, do đó từ sự thay đổi của suất điện giải ta suy đ•ợc chiều dày lớp cặn lắng. Trên hình 7.17b trình bày sơ đồ bộ đo cặn lắng bằng ph•ơng pháp điện dung. Ph•ơng pháp âm (sonic): Dựa vào nguyên lý phản xạ của sóng âm khi gặp các giao diện khác nhau trên đ•ờng truyền sóng. Đầu đo làm hai chức năng phát và thu. Khi sóng gặp mặt lớp cặn lắng phản xạ lại, ghi đ•ợc thời gian này là t1, khi gặp đáy lớp cặn (đất đá nguyên dạng) phản xạ lại, ghi đ•ợc t2, chiều dày lớp cặn lắng sẽ là : t t h 1 2 C 2 Trong đó: h - độ dày lớp cặn lắng;
t1 và t2 - thời gian phát và thu khi sóng gặp mặt và đáy lớp cặn lắng, giây; C - tốc độ sóng âm trong cặn lắng, m/giây. Thật ra cặn lắng hình thành trong thời gian từ lúc tạo lỗ đến lúc đổ bê tông, trạng thái của lớp này từ trên xuống ở thể lỏng đặc hạt. Do vậy, thế nào là cặn lắng cũng không có định nghĩa rõ ràng và cũng không có một bề mặt cặn lắng xác định cụ thể mà chủ yếu dựa và kinh nghiệm. (3). Điều chế và quản lý dung dịch giữ thành Trừ tr•ờng hợp lớp đất ở hiện tr•ờng thi công cọc khoan nhồi có thể tự tạo thành dung dịch sét ra hoặc tạo lỗ và giữ thành bằng ph•ơng pháp có ống chống đều phải dùng dung dịch chế tạo sẵn để giữ thành lỗ cọc. Chế tạo dung dịch phải đ•ợc thiết kế cấp phối tuỳ theo thiết bị, công nghệ thi công, ph•ơng pháp khoan lỗ và điều kiện địa chất công trình và địa chất thuỷ văn của địa điểm xây dựng để quyết định. Trong bảng 6.31 trình bày các yêu cầu về chất l•ợng của dung dịch sét lúc chế tạo ban đầu còn khi sử dụng có thể tham khảo bảng 6.32 để điều chế, quản lý và kiểm tra. Bảng 6.31. Chỉ tiêu tính năng ban đầu của dung dịch sét (nếu dùng) Hạng mục Chỉ tiêu tính năng Ph•ơng pháp kiểm tra 1. Khối l•ợng 1,05 - 1,15 Tỷ trọng kế dung dịch sét riêng hoặc Bomê kế 2. Độ nhớt 18 - 45 s Ph•ơng pháp phễu 500/700cc 3. Hàm l•ợng cát 6% 4. Tỷ lệ chất keo 95% Ph•ơng pháp đong cốc 5. L•ợng mất 30ml/30 phút Dụng cụ đo l•ợng mất n•ớc n•ớc 6. Độ dày của áo 1- 3/mm/30 phút Dụng cụ đo l•ợng mất
sét n•ớc 7. Lực cắt tĩnh 1 phút: 20-30 mg/cm2 Lực kế cắt tĩnh 10 phút: 50 - 100 mg/cm2 8. Tính ổn định 0,03 g/cm2 9. Trị số pH 7 - 9 Giấy thử pH Bảng 6.32. Chỉ tiêu kỹ thuật của dung dịch sét bentonite trong sử dụng (kinh nghiệm của Nhật) Ph•ơng Chỉ tiêu kỹ thuật của dung dịch sét pháp Khối Độ Hàm Tỷ lệ Mất Độ Địa khoan l•ợng nhớt l•ợng chất n•ớc pH tầng riêng (Pa.S) cát, % keo, (ml/30 % min.) Đất sét 1,05- 16-22 8-4 90- 25 8 - 10 Tuần 1,20 95 hoàn Đất cát thuận, khoan Đất sạn 1,2- 19-28 8-4 90- 15 8 - 10 dập Cuội đá 1,45 95 dăm Khoan Đất sét 1,1-1,2 18-24 4 95 30 8-11 đẩy, Đất cát 1,2-1,4 22-30 4 95 20 8-11 khoan sỏi sạn ngoạm Đất sét 1,02- 16-20 4 95 20 8-10 Khoan 1,06 tuần Đất cát 1,0- 19-28 4 95 20 8-10 hoàn 1,10 nghịch Đất sạn 1,1- 20-25 4 95 20 8-10 1,15
Chương 10: Kiểm tra lồng thép và lắp đặt ống đo Lồng cốt thép ngoài việc phải phù hợp với yêu cầu của thiết kế nh• quy cách, chủng loại, phẩm cấp que hàn, quy cách mối hàn, độ dài đ•ờng hàn, ngoại quan và chất l•ợng đ•ờng hàn còn phải phù hợp yêu cầu sau đây: Sai số cho phép trong chế tạo lồng cốt thép: - Cự ly giữa các cốt chủ 10mm; - Cự ly cốt đai hoặc cốt lò xo 20mm; - Đ•ờng kính lồng cốt thép 10mm; - Độ dài lồng cốt thép 50mm; - Độ thẳng của lồng thép 1/100; Sai số cho phép của lớp bảo vệ cốt thép chủ của lồng thép: - Cọc đổ bê tông d•ới n•ớc 20mm; - Cọc không đổ bê tông d•ới n•ớc 10mm. Các ống đo đ•ợc làm bằng thép hoặc nhựa PVC (có khả năng giữ đúng vị trí khi vận chuyển và đổ bê tông) đ•ợc nối với nhau bằng măng xông (không hàn) đảm bảo không lọt n•ớc vào trong ống và trong ống đổ đầy n•ớc sạch. Các ống này phải đặt song song và đ•a xuống tới đáy lồng thép (hình 6.18b), đ•ợc cố định cứng vào lồng thép và đ•ợc bịt kín ở hai đầu. Nút d•ới vừa đảm bảo cho đầu d•ới kín n•ớc tuy vẫn cho phép sau này khoan thủng đ•ợc khi cần thiết. Dùng một đ•ờng d•ỡng kiểm tra sự thông suốt của ống đo nhằm bảo đảm việc di chuyển các đầu dò trong ống sẽ dễ dàng. Đầu ống phía trên đ•ợc chuẩn bị sao cho cao hơn mặt bê tông của đầu cọc ít nhất bằng 0,2 m. Đ•ờng kính trong tối thiểu của ống đo là 40mm, khoảng cách giữa các ống đo đối với mọi cấu kiện móng nằm trong khoảng 0,30m - 1,50m (hình 7.18a). Đối với cọc có tiết diện ngang hình tròn, đ•ờng kính D (hình 6.18b) số l•ợng ống dự tính nh• sau:
Hai ống nếu D 0,60m; Ba ống nếu 0,60m D 1,20m; ít nhất 4 ống nếu D 1,20m. 3.3.5. Kiểm tra chất l•ợng bê tông và công nghệ đổ bê tông Thi công bê tông cho cọc khoan nhồi trong đất có n•ớc ngầm phải tuân theo quy định về đổ bê tông d•ới n•ớc và phải có sự quản lý chất l•ợng bê tông khi đổ bằng các thông số sau đây: Độ sụt (cho từng xe đổ); Cốt liệu thô trong bê tông không lớn hơn cỡ hạt theo yêu cầu của công nghệ; Chất l•ợng ximăng; Mức hỗn hợp bê tông trong hố khoan; Độ sâu ngập ống dẫn bê tông trong hỗn hợp bê tông; Khối l•ợng bê tông đã đổ trong lỗ cọc; C•ờng độ bê tông sau 7 và 28 ngày. Cần thiết lập cho từng cọc một đ•ờng cong đổ bê tông quan hệ giữa l•ợng thực tế của bê tông vào cọc và thể tích hình học (lý thuyết) của cọc qua từng độ sâu khác nhau. Đ•ờng cong nói trên phải có ít nhất 5 điểm phân bố trên toàn bộ chiều dài cọc. Tr•ờng hợp bê tông sai lệch không bình th•ờng so với tính toán (ít quá hoặc nhiều quá 30%) thì phải dùng các biện pháp đặc biệt để thẩm định tìm nguyên nhân và ph•ơng pháp đổ thích hợp. Ngoài điều kiện về c•ờng độ, bê tông cho cọc khoan nhồi phải có độ sụt lớn để đảm bảo sự liên tục của cọc (bảng 7.33) và phải kiểm tra chặt chẽ tr•ớc khi đổ, và l•ợng ximăng th•ờng không nhỏ hơn 350kg/m3 bê tông. Bảng 6.33. Độ sụt của bê tông cọc nhồi (theo TCXD 205- 1998) Điều kiện sử dụng Độ sụt (mm) Đổ trong hố khoan khô, cốt thép có khoảng cách lớn cho 7,5 – 12,5 phép bê tông dịch chuyển dễ dàng
Khoảng cách cốt thép không đủ lớn để cho phép bê tông 10 – 17,5 dịch chuyển dễ dàng, khi cốt đầu cọc nằm trong vùng vách tạm. Khi đ•ờng kính cọc nhỏ hơn 600 mm Khi bê tông đ•ợc đổ d•ới n•ớc hoặc trong môi tr•ờng 15 dung dịch sét ben-to-nít qua ống đổ (tremie) Việc thi công đổ bê tông cho cọc th•ờng tiến hành cùng lúc với việc khoan tạo lỗ cho các cọc khác. Những chấn động rung sẽ có ảnh h•ởng không tốt đến quá trình đông cứng của bê tông t•ơi. Do vậy cần phải hạn chế tác hại chấn động trong môi tr•ờng đất bằng thông số vận tốc chuyển động cực đại của chất điểm nh• trình bày trong bảng 6.34. Bảng 6.34. Mức vận tốc chấn động cho phép đối với bê tông Tuổi của bê tông Vận tốc cực đại của chất điểm (mm/s) 0 - 4 giờ Không hạn chế 4 - 24 giờ 5 - tốt nhất là không có chấn động 1 - 7 ngày 50 3.6. Kiểm tra chất l•ợng thân cọc Chất l•ợng của cọc sau khi đổ xong bê tông th•ờng thể hiện bằng các chỉ tiêu sau: - Độ nguyên vẹn (sự toàn khối của cọc); - Sự tiếp xúc giữa mũi cọc và đất nền; - Sức chịu tải của cọc. Một số ph•ơng pháp kiểm tra th•ờng dùng gồm có: (1) Ph•ơng pháp siêu âm truyền qua Việc thăm dò bằng siêu âm một cấu kiện móng bằng bê tông có đặt tr•ớc ít nhất hai ống đo, song song, bao gồm các b•ớc (hình 6.19) nh• sau: - Cho một đầu dò (đầu phát) vào trong một ống đo đã đầy n•ớc sạch và phát sóng siêu âm truyền qua bê tông của cấu kiện móng;
- Cho một đầu dò thứ hai (đầu thu) vào một ống khác cũng đầy n•ớc và thu sóng siêu âm này ở cùng mức độ sâu của đầu phát sóng; khi cần (ví dụ lúc dò độ lớn lỗ hổng) có thể hai đầu thu phát không cùng ở một mức độ sâu nh•ng khoảng cách chéo này phải đ•ợc xác định. - Trên suốt dọc chiều cao các ống, đo thời gian truyền sóng siêu âm giữa hai đầu dò; - Ghi lại sự thay đổi biên độ của tín hiệu nhận đ•ợc. Một số cách đánh giá kết quả kiểm tra Phân tích và đánh giá kết quả kiểm tra do chuyên gia t• vấn có trình độ chuyên môn cao thực hiện và chịu trách nhiệm tr•ớc ng•ời đặt yêu cầu. Để đánh giá chất l•ợng bê tông của cấu kiện móng th•ờng phải dựa vào các đặc tr•ng âm đo đ•ợc (nh• vận tốc, biên độ, năng l•ợng, thời gian truyền ) hoặc vào hình dáng của sóng âm đ•ợc ghi lại trên màn hình. Trong bảng 6.35 trình bày cách đánh giá chất l•ợng bê tông theo một số đặc tr•ng sóng siêu âm. Bảng 6.35. Đánh giá chất l•ợng bê tông thân cọc khoan nhồi theo đặc tr•ng sóng âm Chất l•ợng Thời gian Biên độ Hình dạng truyền sóng Tốt Đều đặn không Không bị suy Bình th•ờng đột biến giảm lớn Phân tầng Tăng lớn Có suy giảm Biến đổi lạ Nứt gẫy Tăng đột biến Suy giảm rõ rệt Biến đổi lạ Ph•ơng pháp kiểm tra chất l•ợng bê tông bằng siêu âm không cho thông tin về c•ờng độ (hoặc các đặc tr•ng cơ học khác nh• môdun đàn hồi, hệ số Poisson). Muốn có đ•ợc các thông tin này, ở các công tr•ờng lớn (với khối l•ợng bê tông nhiều) phải tiến hành
xây dựng các t•ơng quan giữa đặc tr•ng cơ học nào đó (cần dùng nó trong kiểm soát chất l•ợng) với đặc tr•ng âm. Trong tr•ờng hợp muốn có những số liệu sơ bộ về chất l•ợng hoặc c•ờng độ bê tông thông qua các đặc tr•ng sóng âm có thể tham khảo bảng 7.36 và 7.37. Bảng 6.36. Đánh giá chất l•ợng bê tông thân cọc bằng vận tốc xung Tốc độ xung Đánh giá ft/s m/s chất l•ợng Trên 15.000 Trên 4570 Rất tốt 12.000 - 15.000 3660 - 4570 Tốt 10.000 - 12.000 3050 -3660 Nghi ngờ 7.000 - 10.000 2135 - 3050 Kém D•ới 7.000 D•ới 2135 Rất kém Bảng 6.37. Cấp chất l•ợng bê tông thân cọc theo vận tốc siêu âm (kinh nghiệm Trung Quốc) Vận tốc 2000 2000- 3000- 3500- 4000 âm (m/s) 3000 3500 4000 Chất Rất kém Kém Trung Tốt Rất tốt l•ợng bê bình tông Cấp chất l•ợng V IV III II I của cọc
Chương 11: Ph•ơng pháp đồng vị phóng xạ (tia gamma) Để kiểm tra chất l•ợng và phát hiện khuyết tật trong bê tông móng, ng•ời ta sử dụng nguồn đồng vị Cs-137 (hoặc Cr-60) để khảo sát đặc tr•ng cơ bản của vật liệu. Khi truyền qua bê tông, c•ờng độ bức xạ bị giảm yếu do sự hấp thụ của bê tông. Về lý thuyết đã chứng minh đ•ợc: mật độ bê tông thay đổi phụ thuộc tuyến tính với logarit của c•ờng độ bức xạ I thu nhận theo ph•ơng trình: = A + B ln I Trong đó: A, B đ•ợc xác định trên mẫu chuẩn trong phòng thí nghiệm phụ thuộc vào c•ờng độ bức xạ ban đầu Io, chiều dày của móng d, hệ số suy giảm  và một số tham số khác. Khi chiều dày d không đổi thì việc xác định chỉ hoàn toàn phụ thuộc vào số l•ợng tia phóng xạ phát và thu. Từ mật độ và sự phân bố của nó sẽ xác định đ•ợc các khuyết tật và độ đồng nhất của bê tông cọc móng. (3) Ph•ơng pháp biến dạng nhỏ (PIT) Ph•ơng pháp thử bằng biến dạng nhỏ dựa trên nguyên lý phản xạ khi trở kháng thay đổi, của sóng ứng suất truyền dọc theo thân cọc, gây ra bởi tác động của lực xung tại đầu cọc. Nguyên lý công tác của thiết bị dùng trong ph•ơng pháp này đ•ợc trình bày về nguyên tắc ở hình 7.20 với trình tự thực hiện chủ yếu nh• sau: - Dùng búa tay có lắp bộ cảm biến lực, đóng lên đầu cọc; - Ghi lại hình sóng lực xung làm điều kiện biên;
Lực cản ở mặt bên của cọc mô phỏng theo luật tắt dần tuyến tính, lực cản ở mũi cọc mô phỏng theo lò xo và bộ phận tắt dần. Dùng các tham số giả định của đất để tính bằng ph•ơng pháp lặp và điều chỉnh trở kháng để sao cho hình sóng tính toán t•ơng đối khớp với hình sóng đo đ•ợc từ thực tế, từ đó phán đoán vị trí và độ lớn khuyết tật. Ngoài ph•ơng pháp biến dạng nhỏ PIT theo tr•ờng phái của Mỹ, ở Viện cơ học Việt Nam có hệ thống thiết bị MIMP-15 kiểm tra chất l•ợng cọc theo nguyên lý trở kháng cơ học (MIM) của ng•ời Pháp theo tiêu chuẩn Pháp NF 160-94. (4). Ph•ơng pháp biến dạng lớn (PDA) Ph•ơng pháp thử bằng biến dạng lớn (theo mô hình E.A. Smith hoặc theo Case) là ph•ơng pháp đo sóng của lực ở đầu cọc và sóng vận tốc (tích phân gia tốc) rồi tiến hành phân tích thời gian thực đối với hình sóng (bằng các tính lặp) dựa trên lý thuyết truyền sóng ứng suất trong thanh cứng và liên tục do lực va chạm dọc trục tại đầu cọc gây ra. Nguyên lý của ph•ơng pháp nh• trình bày trên hình 6.21. Các đầu đo gia tốc và ứng suất đ•ợc gắn chặt vào cọc, các tín hiệu từ đầu đo đ•ợc truyền từ cọc nh• năng l•ợng lớn nhất của búa, ứng suất kéo nén lớn nhất của cọc, sức chịu tải Case-Goble, hệ số độ nguyên vẹn đ•ợc quan sát trong quá trình thí nghiệm trên hệ thống máy phân tích và hiển thị. Các số liệu hiện tr•ờng đ•ợc phân tích bằng ch•ơng trình CAPWAP (hoặc Case) nhằm xác định sức chịu tải tổng cộng của cọc, sức chống ma sát của đất ở mặt bên và ở mũi cọc cùng một số thông tin khác về công nghệ đóng và chất l•ợng cọc. Kết quả kiểm tra chất l•ợng cọc bằng ph•ơng pháp biến dạng lớn đ•ợc xử lý bằng phần mềm chuyên dụng và có dạng nh• trình bày trên hình 6.22. Có thể phán đoán mức độ khuyết tật (có tính chất định tính) của cọc theo hệ số hoàn chỉnh  (theo bảng 7.38).
Bảng 6.38. Phán đoán mức độ khuyết tật của thân cọc Hệ số  1,0 0,8-1,0 0,6-0,8 0,6 Mức độ khuyết tật Hoàn chỉnh Tổn thất ít Phá hỏng Nứt gẫy Nh• đã l•u ý trên đây, các ph•ơng pháp kiểm tra không phá hỏng vừa nêu có những hạn chế của nó. Do đó để có độ tin cậy cao hơn trong việc xác định các khuyết tật của cọc th•ờng phải dùng không ít hơn hai ph•ơng pháp khác nhau để cùng kiểm tra và xác nhận, không vội tin vào một ph•ơng pháp nào khi có nhiều nghi ngờ về kết quả. Có thể để khẳng định, phải dùng các ph•ơng pháp trực giác tuy tốn kém và cồng kềnh nh• khoan lấy mẫu hoặc đào khi điều kiện cho phép. Trong bảng 7.39 và 7.40 tóm tắt nêu một số •u và nh•ợc điểm cũng nh• phạm vi áp dụng của các ph•ơng pháp kiểm tra nói trên. Bảng 6.39. Các ph•ơng pháp truyền qua trực tiếp (tia gamma hoặc siêu âm) P Ph•ơng pháp kiểm tra Ph•ơng pháp kiểm tra bằng pháp bằng siêu âm truyền qua gamma truyền qua Ư khuyết Nguyên tắc -Đo sóng siêu âm truyền -Đo số phóng xạ giữa các và điều qua các ống đặt sẵn ống đặt sẵn hoặc các lỗ
kiện áp hoặc các lỗ khoan lấy khoan lấy mẫu. dụng mẫu. -Nguồn phóng xạ và đầu thu -Các dao động đ•ợc để trong các ống gần nhau truyền từ một ống khác hoặc đối diện nhau có đổ đầy cùng cao độ để đo thời n•ớc. Vùng mật độ thấp sẽ gian đến và biên độ dao làm tăng photon trên đầu đo. động Ưu điểm -T•ơng đối nhanh -T•ơng đối nhanh -Xác định đ•ợc khuyết -Xác định đ•ợc khuyết tật tật giữa các ống khá giữa các ống khá chuẩn chuẩn -Không bị hạn chế độ sâu -Không bị hạn chế độ -Xem kết quả ngay trên màn sâu hình -Xem kết quả ngay trên màn hình Nh•ợc -Phải đặt tr•ớc các ống -Phải đặt tr•ớc các ống hoặc điểm hoặc phải khoan lỗ phải khoan lỗ -Khó xác định đ•ợc -Có thể gây nhiễm phóng xạ khuyết tật ở gần mặt bên -Khoảng cách lớn nhất giữa của cọc các ống là 80cm. ứng dụng -Kiểm tra đồng chất của -Kiểm tra đồng chất của bê bê tông hoặc xác định tông hoặc xác định bất kỳ bất kỳ khuyết tật nào khuyết tật nào trong thân cọc trong cọc Bảng 6.40. Các ph•ơng pháp thử động bề mặt (PIT, MIM, PDA) Ph•ơng pháp thử động Ph•ơng pháp thử động biến P.pháp biến dạng nhỏ (gõ - PIT, dạng lớn (PDA) Ư khuyết MIM) Nguyên - Đo thời gian truyền - Đo vận tốc và biến dạng đầu tắc và sóng dọc trong bê tông. cọc. điều kiện - Dùng búa gõ vào đầu - Dùng búa rơi tự do trên đầu áp dụng cọc truyền sóng nén đi cọc để gây ra chuyển dịch cọc
xuống gặp mũi cọc hoặc vào trong đất bất kỳ khuyết tật nào sẽ - Dùng lý thuyết ph•ơng trình phản xạ lại bề mặt. truyền sóng để phân tích - Việc phân tích sẽ tiến hành sau Ưu điểm - Không cần chôn ống -Không cần chôn ống tr•ớc tr•ớc -Thiết bị gọn nhẹ xách tay - Thiết bị gọn nhẹ xách -Nhanh tay - Nhanh Nh•ợc -Không xác định đ•ợc -Phải có quả búa rơi đủ nặng điểm đ•ờng kính cọc và gây va đập trên đầu cọc -Không xác định đ•ợc khoan nhồi các khuyết tật trong phạm -Việc chuẩn bị thử rất phức vi 30cm ở đầu cọc hoặc tạp và đòi hỏi sự cẩn thận cao. chiều dài lớn hơn 30 lần đ•ờng kính ứng dụng -Kiểm tra sơ bộ tính đồng -Xác định khá chính xác vị trí nhất của bê tông và xác và mức độ khuyết tật trên thân định sơ bộ khuyết tật cọc. trong thân cọc -Xác định sức chịu tải của cọc (phân bố ma sát thành bên+sức chống ở mũi) -Xây dựng đ•ợc biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị.
Chương 12: Kiểm tra sức chịu tải của cọc Sức chịu tải của cọc là thông số quan trọng và có ý nghĩa nhất phản ánh chất l•ợng của cọc đã thi công. Việc thử cọc để xác định sức chịu tải của nó th•ờng là công việc tốn kém và không phải bao giờ cũng có thể thực hiện đ•ợc cho nhiều loại cọc tại công tr•ờng. Thí nghiệm bằng ph•ơng pháp động khi dùng các công thức động quen biết của Gerxevanov và Hiley là điều mà nhà thầu th•ờng áp dụng lâu nay, chỉ có điều là đối với cọc nhồi đ•ờng kính lớn, ph•ơng pháp thử động vừa nói tỏ ra không tin cậy. Thí nghiệm bằng biến dạng lớn PDA tuy là một công cụ khá hiện đại và đ•ợc dùng rộng rãi ở các n•ớc phát triển nh•ng cũng chỉ thích hợp cho cọc đóng hoặc cọc nhồi đ•ờng kính nhỏ. (1) Ph•ơng pháp thử cọc bằng nén tĩnh đ•ợc xem là ph•ơng pháp kinh điển và đáng tin cậy tuy rằng khi so sánh các ph•ơng pháp nén tĩnh khác nhau đã chứng tỏ rằng chúng th•ờng cho các kết quả không giống nhau. Điều đó phụ thuộc vào ph•ơng pháp gia tải, quy •ớc về độ lún ứng với tải trọng giới hạn khác nhau và cách xác định sức chịu tải giới hạn khác nhau. Vậy, để tránh xẩy ra nghi ngờ và tranh chấp cần phải xác định quy trình thử tĩnh cọc trong ch•ơng trình kiểm tra chất l•ợng của mình trên cơ sở lựa chọn một trong các tiêu chuẩn nh• TCXD 88-82 (Việt Nam, sắp soát xét lại), ASTM D1142-81 (Mỹ) hoặc CP 2004 (Anh). Dùng đối trọng (quả nặng, vật liệu xây dựng, bao cát) với hệ thống kích thuỷ lực hoặc dùng ph•ơng pháp neo với hệ thống kích thuỷ lực là cách th•ờng dùng hiện nay trong thử tĩnh. Trên hình 6.23 trình bày hệ thống thiết bị neo của hãng BAUER (CHLB) Đức để thử tĩnh cọc nhồi đ•ờng kính 1200mm, dài 18,50m với tải trọng 1700 tấn ở độ lún 12,1m tại A rập Xêut. (2) Ph•ơng pháp thử tĩnh cọc có gắn thiết bị đo lực và chuyển vị
Quanh thân cọc theo chiều sâu, thống tin thu đ•ợc gồm: Lực Qi, chuyển vị i ở các độ sâu khác nhau Li của cọc. Đây là ph•ơng pháp do Hiệp hội thí nghiệm vật liệu của Mỹ (ASTM) đề nghị. Sơ đồ cọc có gắn thiết bị đo nh• trình bày trên hình 6.24 và quan hệ Qi và i có thể biểu diễn: 2AE i Qi Q Li Trong đó: A, E - lần l•ợt là diện tích tiện diện và môdun đàn hồi của cọc; i - chuyển vị đo đ•ợc của cọc ở độ sâu Li; Q - cấp tải trọng tác dụng lên đầu cọc. Cấp tải trọng Q có thể tiến hành nh• thử tĩnh truyền thống và kết quả thu đ•ợc không chỉ là chuyển vị và lực tác dụng ở đầu cọc mà chủ yếu là phân bố ma sát quanh thân cọc theo chiều sâu và phản lực ở mũi cọc, điều này có ý nghĩa quan trọng trong thực tế tính toán và kiểm tra sức chịu tải của cọc. Đối với cọc đóng, thiết bị đo đ•ợc gắn trên mặt ngoài của cọc, còn đối với cọc nhồi, gắn thiết bị tr•ớc khi đổ bê tông. Nhờ kết quả đo của ph•ơng pháp này cho phép xác định hợp lý chiều dài của cọc cũng nh• việc tính lún (từ áp lực ở mũi cọc) sẽ chính xác hơn so với các ph•ơng pháp thử truyền thống. (3). Ph•ơng pháp thử hiện đại Khi cọc nhồi có đ•ờng kính và chiều dài lớn với sức chịu tải hàng ngàn tấn thì ph•ơng pháp thử tĩnh nói trên không thể thực hiện đ•ợc. Hơn nữa khi những cọc này ở giữa sông hoặc ngoài biển thì việc chất tải hoặc neo là ph•ơng pháp không có tính khả thi. Do vậy ng•ời ta đã tìm ph•ơng pháp khác để thử sức chịu tải của cọc. Ph•ơng pháp hộp tải trọng OSTERBERG Nguyên lý: Dùng một (hay nhiều) hộp tải trọng OSTERBERG (hộp sẽ làm việc nh• kích thuỷ lực) đặt ở mũi khoan cọc nhồi hoặc ở 2 vị trí mũi và thân cọc tr•ớc khi đổ bê tông thân cọc
(xem hình 6.25). Sau khi bê tông đã đủ c•ờng độ tiến hành thử tải bằng bơm dầu để tạo áp lực trong hộp kích. Theo nguyên lý phản lực, lực truyền xuống đất ở mũi cọc bằng lực truyền lên thân cọc, ng•ợc lại với lực này là trọng l•ợng cọc và ma sát đất chung quanh. Việc thử sẽ đạt đến phá hoại khi một trong hai phá hoại xẩy ra ở mũi và quanh thân cọc. Dựa theo các thiết bị đo chuyển vị và đo lực gắn sẵn trong hộp OSTERBERG sẽ vẽ đ•ợc các biểu đồ quan hệ giữa lực tác dụng và chuyển vị mũi cọc và chuyển vị thân cọc. Tuỳ theo tr•ờng hợp phá hoại có thể thu đ•ợc một trong hai dạng biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị có dạng gần giống nh• biểu đồ P-S trong thử tĩnh truyền thống. Ph•ơng pháp này phù hợp với các cọc có sức chống cho phép ở thành bên và mũi t•ơng đ•ơng nhau, nếu không, phải •ớc tính để đặt hộp áp lực tại nhiều tầng trong thân cọc. Ph•ơng pháp thử tĩnh động STATNAMIC Nguyên lý: Đặt một thiết bị dạng động cơ phản lực và đối trọng lên đầu cọc. Thông qua việc đốt nhiên liệu rắn trong buồng áp lực của động cơ sẽ tạo nên một áp suất đẩy khối đối trọng lên phía trên đồng thời sẽ gây ra một lực tác dụng lên đầu cọc theo chiều ng•ợc lại. Đo chuyển vị của cọc d•ới tác dụng của lực nổ và các thông số biến dạng + gia tốc đầu cọc sẽ xác định đ•ợc sức chịu tải của cọc (hình 7.26). Các số liệu về quan hệ tải trọng-chuyển vị của cọc đ•ợc xác định bằng hộp tải trọng và đầu đo laser gắn sẵn trong thiết bị STATNAMIC. Trên hình 7.27 trình bày cấu tạo của thiết bị này. Trong ph•ơng pháp STATNAMIC ng•ời ta đã xác định đ•ợc gia tốc a của khối phản lực (F12 = ma) dịch chuyển lên phía trên lớn gấp 20 lần gia tốc của cọc dịch chuyển xuống phía d•ới (F21 = -F12). Nh• vậy trọng l•ợng của khối phản lực chỉ cần bằng 1/20 đối trọng dự kiến trong thử tĩnh đã tạo nên đ•ợc một lực lớn gấp 20 lần lực truyền lên đầu cọc. Nhờ đó việc thử tải bằng STATNAMIC sẽ giảm rất nhiều về quy mô và chi phí so với thử tĩnh nh•ng kết quả đạt đ•ợc rất gần với ph•ơng pháp tĩnh.
STATNAMIC đ•ợc phát triển từ năm 1988 với tải trọng đạt đến 0,1MN. Đến 1994 đã có thiết bị thí nghiệm đến 30MN. Các n•ớc Mỹ, Canada, Hà Lan, Nhật Bản, Đức, Israel và Hàn Quốc đã dùng ph•ơng pháp này. Năm1995 t• vấn Anh ACER đã đề nghị dùng ph•ơng pháp này để thử cọc ống thép tại cảng côngtenơ Tân Thuận (thành phố Hồ Chí Minh) với tải trọng 3MN nh•ng ch•a đ•ợc phía Việt Nam chấp thuận. Tóm lại những kiểm tra chính của cọc có thể tham khảo ở bảng 7.41. Bảng 7.41. Những hạng mục kiểm tra chất l•ợng chính của cọc ( cọc chế tạo sẵn và cọc nhồi ) ( theo [1]) T Các thông số kiểm tra và yêu Sai lệch giới hạn so với thông T cầu của tiêu chuẩn số và yêu cầu 1 2 3 1 Đóng cọc thử theo số l•ợng và vị Không ít hơn qui định của tiêu trí do thiết kế xem xét để chính chuẩn TCXD 205 : 1998 và thử xác hoá sức chịu tải theo tiêu chuẩn thử tĩnh 2 Sai lệch về chiều sâu hạ cọc: - Đối với cọc dài đến 10 m Không hạ đ•ợc phải nhỏ hơn 15% chiều dài - Đối với cọc dài hơn 10 m Nếu không hạ đ•ợc v•ợt quá 10% chiều dài thì phải tìm nguyên nhân và có kết luận của cơ quan thiết kế về khả năng sử dụng cọc này mà không cần đóng cọc bổ sung 3 Trị số chối của cọc và sự chính Đo độ chối với độ chính xác xác của nó khi : không ít hơn 0,1 cm bằng ph•ơng pháp đảm bảo sự chính xác ấy - Khi đóng bằng búa hơi đơn Trị trung bình của 10 nhát búa
động hoặc búa điezen cuối cùng lấy trong 3 lần đóng ( tổng cộng 30 nhát ) - Khi đóng cọc bằng búa song Đo theo nhát đập cuối cùng khi động kéo dài trong thời gian không ít hơn 3 phút và xác định bằng trị trung bình về độ sâu hạ cọc từ một nhát đập trong phút cuối cùng Độ chối không thể lớn hơn độ chối tính toán xác định theo tiêu chuẩn thử cọc. 4 Đóng cọc BTCT phải dùng mũ Không cho phép phá hoại đầu cọc và đệm đầu cọc cọc 5 Đóng cọc phải tiến hành theo cốt Khi không có qui định cốt đáy đáy hố móng và không đ•ợc cao và bị trồi cao thì bắt buộc phải trồi quá đáy hố điều chỉnh độ sâu hạ cọc 6 Khẳng định đ•ợc mũi cọc đã vào Kết luận chắc chắn bằng thử trong lớp đất chặc theo độ sâu nghiệm rằng mũi cọc đã vào thiết kế lớp đất chặt nh• thiết kế qui định 7 Không cho phép sai lệch đầu cọc Cọc có đ•ờng kính hoặc cạnh trên mặt bằng so với vị trí thiết kế của tiết diện đến 0,5m lớn hơn các trị số sau : - Khi cọc bố trí 1 hàng Theo chiều ngang của hàng - 0,2D Theo chiều dọc của hàng - 0,3D - Khi cọc bố trí thành nhóm và ở ngoài cùng theo chiều ngang trong móng băng có 2 - 3 hàng - 0,2D ở vị trí còn lại và dọc hàng -
0,3D - Khi cọc bố trí thành " tr•ờng Cọc ngoài cùng - 0,2D cọc " d•ới toàn bộ nhà và công Cọc ở giữa - 0,4 D trình - Khi cọc đơn và cọc cột ( chỉ có Lần l•ợt là 5 và 3 cm. " D " 1 cọc ) đ•ờng kính cọc tròn hoặc cạnh bé của cọc tiết diện chữ nhật. - Cọc đóng, cọc khoan nhồi và Cọc có " D " lớn hơn 0,5m cọc nhồi Theo chiều ngang - 10 cm Theo chiều dọc - 15 cm Cọc đơn - 8 cm 8 Sai lệch về độ cao đầu cọc: - Trong đài đổ bê tông toàn khối Không lớn hơn 3 cm - Trong đài lắp ghép Không lớn hơn 1 cm - Trong móng không đài có mũ Không lớn hơn 5 cm cọc lắp ghép - Trong cọc cột Không lớn hơn 3 cm 9 Độ nghiêng của cọc so với trục Không v•ợt quá 1% thẳng đứng ( không kể cọc cột ) 1 Độ nghiêng của lỗ khoan ( khi Không đ•ợc quá 1% 0 làm cọc khoan nhồi ) 1 Sai lệch đối với cọc khoan nhồi 1 có mở rộng đáy: - Cốt sâu của phần mở và đáy cọc Không đ•ợc quá 10cm - Đ•ờng kính lỗ khoan Không đ•ợc quá 5 cm - Đ•òng kính chỗ mở rộng Không đ•ợc quá 10 cm 1 Độ sai lệch lỗ khoan cọc nhồi Theo điểm 7 2 trên mặt bằng 1 Sai lệch so với vị trí thiết kế đài 3 cọc đúc sẵn của móng nhà ở và nhà công cộng: - Đối với các trục định vị Không đ•ợc quá 10 mm