Tài liệu Luận văn kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi nguyên nhân giải pháp khắc phục

Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục I. §Æt vÊn ®Ò Cäc khoan nhåi ®ang ®-îc sö dông réng r·i t¹i nhiÒu c«ng tr×nh d©n dông, c«ng nghiÖp vµ giao th«ng t¹i ViÖt nam. Lo¹i cäc nµy cã kh¶ n¨ng ¸p dông thÝch hîp cho c¸c c«ng tr×nh cã t¶i träng lín, trong c¸c khu ®« thÞ ®«ng ®óc....Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, ngµnh x©y dùng c«ng tr×nh giao th«ng ë n-íc ta ®· cã nh÷ng tiÕn bé v-ît bËc. Cïng víi c¸c c«ng nghÖ thi c«ng cÇu tiªn tiÕn nh- ®óc hÉng c©n b»ng, ®óc ®Èy, thi c«ng cÇu d©y v¨ng khÈu ®é lín,... ®· vµ ®ang trë nªn phæ biÕn th× c«ng nghÖ thi c«ng cäc khoan nhåi còng ®· ®-îc sö dông mét c¸ch réng r·i. Qua thùc tÕ thi c«ng cho thÊy ®· cã nhiÒu sai sãt vÒ mÆt kü thuËt vµ xÈy ra mét sè sù cè ®¸ng tiÕc. §iÒu ®ã cho thÊy cÇn ph¶i quan t©m tíi c«ng t¸c qu¶n lý, kiÓm tra vµ ®¸nh gi¸ chÊt l-îng cäc khoan nhåi vµ ®Ò ra c¸c gi¶i ph¸p kh¾c phôc. II. t×nh h×nh ¸p dông c¸c ph-¬ng ph¸p kiÓm tra cäc khoan nhåi II.1. T×nh h×nh ¸p dông c¸c ph-¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l-îng vµ x¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi trªn thÕ giíi : Trªn thÕ giíi, c¸c ph-¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l-îng vµ x¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi ®-îc quan t©m tõ rÊt sím. §Õn nay ®· cã rÊt nhiÒu c¸c nghiªn cøu lý thuyÕt, c¸c ph-¬ng ph¸p vµ thiÕt bÞ kiÓm tra ®-îc ¸p dông cã hiÖu qu¶ trong c«ng t¸c qu¶n lý chÊt l-îng cäc khoan nhåi. Cã nhiÒu h·ng chuyªn s¶n xuÊt thiÕt bÞ vµ thùc hiÖn c«ng t¸c kiÓm tra, ®¸nh gi¸ chÊt l-îng cäc nh- PDI, LOADTEST cña Mü, TNO cña Hµ Lan, Testconsult,...  C¸c ph-¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l-îng cäc : Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục C¸c ph-¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l-îng cäc khoan nhåi ban ®Çu thanh, chñ ph¶n yÕu dùa vµo håi xung. nguyªn N¨m lý 1983, ph¶n Trung håi t©m ©m thÝ nghiÖm ®éng lùc häc ë Delft (Hµ Lan) ®· nghiªn cøu, ph¸t triÓn ph-¬ng ph¸p ph¶n håi ©m thanh ®Ó kiÓm tra ®é ®ång nhÊt th©n cäc. N¨m 1977, Wetman ®Ò xuÊt ph-¬ng ph¸p ph¶n håi xung vµ ®o trë kh¸ng cäc ®Ó x¸c ®Þnh khuyÕt tËt trong cäc vµ ®é cøng cña hÖ cäc-®Êt nÒn. §©y chÝnh lµ c¬ së lý thuyÕt cho c¸c thiÕt bÞ kiÓm tra chÊt l-îng cäc khoan nhåi nh- lµ PIT cña h·ng PDI-Mü, MIMP cña Ph¸p. Còng tõ nguyªn lý nµy mét sè ph-¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l-îng cäc ®-îc ®Ò xuÊt nh- lµ ph-¬ng ph¸p chÊn ®éng song song, ph-¬ng ph¸p sãng øng suÊt trong. Tuy nhiªn c¸c ph-¬ng ph¸p nµy chØ ®-îc sö dông trong c¸c tr-êng hîp ®Æc biÖt. Ph-¬ng ph¸p siªu ©m truyÒn qua nhê c¸c èng ®Æt s½n trong cäc còng lµ mét ph-¬ng ph¸p ®-îc sö dông phæ biÕn trªn thÕ giíi. Ph-¬ng ph¸p nµy dùa vµo vËn tèc ©m truyÒn trong bª t«ng ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt l-îng cäc. §· cã nhiÒu thiÕt bÞ kiÓm tra ®-îc chÕ t¹o, trong ®ã thiÕt (Crosshole bÞ ®-îc Sonic sö dông nhiÒu Logging) cña nhÊt h·ng lµ CSL Olson Instrument. Ngoµi c¸c ph-¬ng ph¸p nªu trªn, ng-êi ta cßn sö dông mét sè ph-¬ng ph¸p sau ®Ó kiÓm tra chÊt l-îng cäc : ph-¬ng ph¸p khoan lÊy lâi, ph-¬ng ph¸p tia gamma, ph-¬ng ph¸p néi soi bª t«ng. Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục  C¸c ph-¬ng ph¸p thö t¶i x¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi : Trong c¸c ph-¬ng ph¸p thö t¶i cäc khoan nhåi th× ph-¬ng ph¸p thö t¶i tÜnh truyÒn thèng lµ ph-¬ng ph¸p cho ®é chÝnh x¸c cao nhÊt vµ còng ®-îc sö dông sím nhÊt. Tuy nhiªn, khi c¸c cäc khoan nhåi ®-îc thi c«ng s©u h¬n, ®-êng kÝnh cäc lín h¬n dÉn ®Õn søc chÞu t¶i cäc rÊt lín th× ph-¬ng ph¸p thö t¶i tÜnh truyÒn thèng gÆp khã kh¨n. Nh÷ng n¨m 60, ViÖn c«ng nghÖ Case ®· x©y dùng “Ph­¬ng ph¸p thö ®éng biÕn d¹ng lín PDA” ®Ó kiÓm tra søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi dùa trªn lý thuyÕt truyÒn sãng trong cäc. §Õn nay, ph-¬ng ph¸p nµy ®-îc sö dông phæ biÕn vµ ®-îc ®-a vµo quy tr×nh cña nhiÒu n-íc. §Çu nh÷ng n¨m 1980, gi¸o s- ng-êi Mü Jorj O. Osterberg cña Tr-êng §¹i häc Northwestern, Florida ®· ®-a ra mét c«ng nghÖ nÐn tÜnh míi mµ sau nµy mang tªn «ng lµ “Ph-¬ng ph¸p thö t¶i tÜnh b»ng hép t¶i träng Osterberg”. T¶i träng thö t¸c dông lªn cäc ®-îc truyÒn tõ hép t¶i träng ®Æt s½n trong th©n cäc tr-íc khi ®æ bª t«ng. Cho ®Õn nay ph-¬ng ph¸p nµy ®· ®-îc ¸p dông réng r·i vµ ®-îc ®-a vµo tiªu chuÈn cña nhiÒu n-íc. C«ng ty Loadtest ®ang lµ h·ng gi÷ ®éc quyÒn vÒ s¶n xuÊt c¸c thiÕt bÞ cña ph-¬ng ph¸p nµy. Ph-¬ng ph¸p thö t¶i cäc khoan nhåi míi nhÊt lµ “Ph­¬ng ph¸p thö t¶i tÜnh ®éng STATNAMIC”. Ph­¬ng ph¸p nµy ®-îc thÝ nghiÖm lÇn ®Çu tiªn vµo n¨m 1988 ë Canada. Tõ n¨m 1989 nã ®· b¾t ®Çu d-îc øng dông Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục trong thùc tÕ ë c¸c n-íc Canada, Hµ Lan, NhËt B¶n,... N¨m 1995, Héi nghÞ quèc tÕ lÇn thø nhÊt vÒ STATNAMIC tæ chøc tõ ngµy 27-30/9 ®· tËp hîp gÇn 200 nhµ khoa häc trªn thÕ giíi. Trong Héi nghÞ nµy ®· th«ng b¸o c¸c nghiªn cøu lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm ®-îc tiÕn hµnh ë nhiÒu n-íc, ®©y còng lµ diÔn ®µn ®Ó trao ®æi ®Ó hoµn thiÖn h¬n ph-¬ng ph¸p nµy. HiÖn nay, h·ng TNO cña Hµ Lan, mét h·ng ®i ®Çu trong nghiªn cøu ph-¬ng ph¸p STATNAMIC ®ang cã hÖ thèng thiÕt bÞ ®-îc sö dông phæ biÕn nhÊt. II.2. T×nh h×nh ¸p dông c¸c ph-¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l-îng vµ x¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi ë ViÖt Nam : ë n-íc ta trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y cäc khoan nhåi ®· ®-îc sö dông phæ biÕn trong x©y dùng nÒn mãng c¸c c«ng tr×nh x©y dùng, giao th«ng, c¶ng,...ViÖc kiÓm tra ®¸nh gi¸ chÊt l-îng vµ søc chÞu t¶i cña cäc khoan nhåi ®· ®-îc quan t©m chó ý.  C¸c ph-¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l-îng cäc : Ph-¬ng ph¸p tia gama lµ ph-¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l-îng cäc khoan nhåi ®-îc sö dông lÇn ®Çu tiªn ë n-íc ta trong x©y dùng cÇu ViÖt Tr× (vµo ®Çu nh÷ng n¨m 90). Tuy nhiªn nã cã h¹n chÕ vÒ ®é an toµn vµ bÒ dµy bª t«ng ®o ®-îc, do ®ã kh«ng ®-îc ¸p dông réng r·i. HiÖn nay, c¸c ph-¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l-îng cäc khoan nhåi ®-îc sö dông phæ biÕn trong n-íc lµ ph-¬ng ph¸p thö ®éng biÕn d¹ng nhá (PIT, MIMP) vµ ph-¬ng ph¸p siªu ©m truyÒn qua. HÇu hÕt c¸c cäc khoan nhåi ®-îc kiÓm tra ®Òu ¸p dông ®ång thêi c¶ Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục hai ph-¬ng ph¸p nµy.  C¸c ph-¬ng ph¸p thö t¶i cäc khoan nhåi : Ph-¬ng ph¸p thö t¶i tÜnh lµ ph-¬ng ph¸p ®-îc sö dông ®Çu tiªn ®Ó x¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cäc khoan nhåi. Ngoµi ra, hiÖn nay ph-¬ng ph¸p thö ®éng biÕn d¹ng lín còng ®ang ®-îc sö dông phæ biÕn ë n-íc ta. HÇu hÕt c¸c c«ng tr×nh cã sö dông cäc khoan nhåi ®Òu ¸p dông ph-¬ng ph¸p thö t¶i nµy. Ph-¬ng ph¸p thö t¶i tÜnh b»ng hép t¶i träng Osterberg ®-îc ¸p dông lÇn ®Çu tiªn ë n-íc ta trong c«ng tr×nh cÇu Mü ThuËn vµo ®Çu n¨m 1998, tiÕp ®ã lµ cÇu L¹c QuÇn vµo cuèi n¨m 1998. §Ó cã thÓ ¸p dông phæ biÕn ph-¬ng ph¸p nµy cÇn ph¶i ®µo t¹o ®-îc ®éi ngò c¸n bé cã tr×nh ®é tay nghÒ cao. Ph-¬ng ph¸p thö t¶i tÜnh ®éng STATNAMIC lµ ph-¬ng ph¸p chØ míi ®-îc nghiªn cøu vÒ mÆt lý thuyÕt ë ViÖt Nam. N¨m 1995, t- vÊn Anh ®· ®Ò nghÞ ¸p dông cho thö cäc t¹i c¶ng container T©n ThuËn nh-ng kh«ng ®-îc phÝa ViÖt Nam chÊp thuËn, nguyªn nh©n cã thÓ do t¹i thêi ®iÓm ®ã c«ng nghÖ nµy cßn qu¸ míi ®èi víi chóng ta. Víi -u thÕ vÒ ®é tin cËy vµ gi¸ thµnh hîp lý, trong thêi gian tíi ch¾c ch¾n ph-¬ng ph¸p thö t¶i tÜnh ®éng STATNAMIC sÏ ®-îc ¸p dông trong viÖc thö t¶i cäc khoan nhåi ë ViÖt Nam. III. C¸c ph-¬ng ph¸p kiÓm tra cäc khoan nhåi III.1. KiÓm tra chÊt l-îng cäc trong qu¸ tr×nh thi c«ng : III.1.1. Giíi thiÖu chung : Trong giai ®o¹n thi c«ng (tr-íc khi h×nh thµnh Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục cäc), c¸c chØ tiªu cÇn kiÓm tra gåm cã :  ChÊt l-îng lç cäc tr-íc khi ®æ bª t«ng;  ChÊt l-îng vµ khèi l-îng bª t«ng ®æ vµo cäc;  Lång cèt thÐp trong lç cäc. NÕu thi c«ng b»ng ph-¬ng ph¸p -ít (dïng dung dÞch sÐt hoÆc ho¸ phÈm kh¸c ®Ó gi÷ æn ®Þnh thµnh lç cäc) th× ph¶i kiÓm tra chÊt l-îng dung dÞch :  ChÕ t¹o dung dÞch ®¹t chØ tiªu kü thuËt;  §iÒu chØnh dung dÞch theo ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh, ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt thuû v¨n vµ c«ng nghÖ khoan cô thÓ. III.1.2. KiÓm tra chÊt l-îng lç cäc : ChÊt l-îng lç cäc lµ mét trong c¸c yÕu tè cã ý nghÜa quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l-îng cäc. ViÖc khoan vµ dän lç cäc, sau ®ã lµ c¸ch gi÷ thµnh v¸ch lç cäc lµ nh÷ng c«ng ®o¹n quan träng, ¶nh h-ëng ®Õn chÊt l-îng lç cäc tèt hay xÊu. C¸c chØ tiªu vÒ chÊt l-îng lç cäc bao gåm vÞ trÝ, kÝch th-íc h×nh häc, ®é nghiªng lÖch, t×nh tr¹ng thµnh v¸ch vµ líp cÆn l¾ng ë ®¸y lç. D-íi ®©y tr×nh bµy c¸c th«ng sè ®¸nh gi¸ chÊt l-îng vµ ph-¬ng ph¸p kiÓm tra chóng. B¶ng C¸c th«ng sè cÇn kiÓm tra vÒ lç cäc TT Th«ng sè kiÓm tra 1 T×nh tr¹ng lç cäc 2 VÞ trÝ, ®é th¼ng ®øng vµ Ph-¬ng ph¸p kiÓm tra - KiÓm tra b»ng m¾t cã thªm ®Ìn däi - Dïng ph-¬ng ph¸p siªu ©m hoÆc camera ghi chôp thµnh lç cäc - §o ®¹c so víi mèc vµ tuyÕn chuÈn - So s¸nh khèi l-îng ®Êt lÊy lªn víi thÓ Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục ®é s©u 3 4 tÝch h×nh häc cña cäc KÝch th-íc lç T×nh tr¹ng ®¸y lç vµ ®é s©u cña mòi cäc trong ®Êt ®¸, ®é dµy líp cÆn l¾ng - Theo v¸ch l-îng dïng dung - Theo chiÒu dµi têi khoan - Qu¶ däi - M¸y ®o ®é nghiªng, ph-¬ng ph¸p siªu ©m - MÉu, calip, th-íc xÕp më vµ tù ghi ®é lín nhá ®-êng kÝnh - Theo ®-êng kÝnh gi÷ èng thµnh - Theo møc ®é cña c¸nh mòi khoan khi më réng ®¸y - LÊy mÉu vµ so s¸nh víi ®Êt vµ ®¸ lóc khoan, ®o ®é s©u tr-íc vµ sau thêi gian gi÷ thµnh kh«ng Ýt h¬n 4 giê. - §é s¹ch cña n-íc xèi röa - Ph-¬ng ph¸p qu¶ t¹ r¬i hoÆc xuyªn ®éng - Ph-¬ng ph¸p dung...) - Ph-¬ng ph¸p ©m ®iÖn dÞch (®iÖn gi÷ trë, thµnh ®iÖn B¶ng trªn tr×nh bµy c¸c ph-¬ng ph¸p kh¸ ®¬n gi¶n ®Ó kiÓm tra chÊt l-îng lç cäc, tuy nhiªn trong hÇu hÕt c¸c tr-êng hîp ph¶i dïng thiÕt bÞ m¸y mãc thÝch hîp míi thùc hiÖn ®-îc c¸c yªu cÇu vÒ kiÓm tra chÊt l-îng lç cäc. III.1.2.1. lç cäc : KiÓm tra kÝch th-íc vµ ®Æc tr-ng h×nh häc  §o ®-êng kÝnh lç cäc : §-êng kÝnh th©n cäc hoÆc ®¸y cäc cã më réng lµ dùa vµo thiÕt bÞ t¹o lç theo kÝch th-íc thiÕt kÕ. Trong tr-êng hîp kh«ng dïng èng v¸ch ®Ó gi÷ thµnh th× ®-êng kÝnh cña lç cäc tr-íc khi l¾p ®Æt lång cèt Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục thÐp cã thÓ bÞ co th¾t l¹i hoÆc më to ra do ®ã cÇn ph¶i cã kiÓm tra ®Ó ®èi chiÕu víi c¸c sai sè quy ®Þnh. ThiÕt bÞ ®o ®-êng kÝnh lç cäc gåm cã 3 phÇn : ®Çu ®o, bé phãng ®¹i vµ bé phËn ghi cã thÓ ®o ®-êng kÝnh lç cäc ®Õn 1,2 m. Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ lµ do c¬ cÊu co gi·n ®µn håi cña 4 ¨ng ten ë ®Çu ®o mµ lµm thay ®æi ®iÖn trë, dÉn ®Õn thay ®æi ®iÖn ¸p, kÕt qu¶ sù thay ®æi ®-îc hiÓn thÞ b»ng sè hoÆc m¸y ghi l-u gi÷. TrÞ sè ®iÖn ¸p biÓu thÞ vµ ®-êng kÝnh cäc cã quan hÖ :   0  k V ; I Trong ®ã  - ®-êng kÝnh lç cäc ®o ®-îc, m; : 0 - ®-êng kÝnh lç cäc lóc ®Çu, m; V - BiÕn ®æi ®iÖn ¸p, V; k - hÖ sè m/; I - C-êng ®é dßng ®iÖn, A.  T×nh tr¹ng thµnh v¸ch vµ ®é nghiªng cäc : Khi cäc nhåi ®-îc t¹o lç trong ®iÒu kiÖn kh« r¸o th× viÖc kiÓm tra t×nh tr¹ng thµnh v¸ch, ®é th¼ng ®øng, ®é s©u, líp ®Êt rêi n»m ë ®¸y lç, l¾p ®Æt lång cèt thÐp...lµ kh¸ dÔ dµng. Khi thi c«ng trong ®iÒu kiÖn cã n-íc ngÇm vµ cã dïng dung dÞch sÐt ®Ó gi÷ thµnh th× t×nh tr¹ng thµnh v¸ch, ®é th¼ng ®øng vµ ®é dµy líp cÆn l¾ng chØ cã c¸c thiÕt bÞ, m¸y mãc míi cã thÓ kiÓm tra ®-îc. Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục  Ph-¬ng ph¸p sãng ©m : Nguyªn lý lµm viÖc lµ dùa vµo hiÖu øng ®iÖn ¸p cña tinh thÓ mµ ph¸t sinh ra sãng siªu ©m, th«ng qua bé chuyÓn ®æi n¨ng l-îng ®Æt ë ®Çu dß, thu ®-îc c¸c ®¹i l-îng : t Trong ®ã : L ; C t - thêi gian sãng ©m truyÒn qua m«i tr-êng, gi©y; L - ®o¹n tr×nh), m; ®-êng truyÒn cña sãng (©m C - VËn tèc cña sãng ©m, m/gi©y. C¨n cø vµo kÕt qu¶ ®o trªn mÆt b»ng vµ theo ®é s©u ë ®¸y lç khoan ta x¸c ®Þnh ®-îc ®é nghiªng cña lç khoan tr-íc khi ®æ bª t«ng.  X¸c ®Þnh h×nh d¹ng lç khoan cäc khoan nhåi b»ng thiÕt bÞ KODEN-DM 684 cña NhËt B¶n : HiÖn nay, ë ViÖt Nam ®· cã c¸c thiÕt bÞ ®Ó kiÓm tra h×nh d¹ng cña lç khoan cäc khoan nhåi theo ph-¬ng ph¸p sãng ©m. Trong sè ®ã th× m¸y siªu ©m KODEN-DM684 ®-îc sö dông nhiÒu nhÊt.  CÊu t¹o thiÕt bÞ : 1. §Çu ®o; 6 7 2. Bé phËn ng¨n n-íc; 5 8 3. D©y c¸p b»ng thÐp; 9 4 10 3 Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục 4. Bé phËn khèng chÕ lªn xuèng; 5. èng quÊn d©y ®iÖn; 6. Bé phËn khèng chÕ lóc xuèng; 7,9. èng quÊn d©y c¸p; 8. §éng c¬ ®iÖn; 10. D©y ®iÖn. ThiÕt bÞ ®o thµnh v¸ch, lç cäc DM-684 ThiÕt bÞ gåm cã m¸y ph¸t sãng ©m, ®Çu dß ph¸t vµ ®Çu dß thu, bé phËn khuÕch ®¹i, m¸y ghi vµ m¸y n©ng h¹. Bé phËn chñ yÕu cña m¸y ph¸t sãng ©m lµ thiÕt bÞ rung. §iÖn m¹ch xung cã tÇn sè nhÊt ®Þnh mµ m¸y rung sinh ra sau khi ®-îc phãng ®¹i chuyÓn thµnh sãng ©m nhê ®Çu dß ph¸t. TÇn sè rung cña thiÕt bÞ cã thÓ ®iÒu chØnh, thu ®-îc sãng ©m cña c¸c lo¹i tÇn sè ®Ó ®¸p øng c¸c yªu cÇu kiÓm tra kh¸c nhau. Bè trÝ thiÕt bÞ DM-68 trªn miÖng lç khoan Bé phËn khuÕch ®¹i, phãng ®¹i, chØnh h×nh vµ hiÓn thÞ tÝn hiÖu ®iÖn do ®Çu dß thu truyÒn ®Õn, hiÓn thÞ thêi gian b»ng trôc thêi gian hoÆc hiÓn thÞ Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục b»ng sè. Ng-êi ta cã thÓ dùa vµo ®é dµi cña ®o¹n s¸ng gi÷a ®iÓm ®µu tiªn cña sãng vµ tÝn hiÖu ®Çu tiªn ®Ó x¸c ®Þnh thêi gian truyÒn sãng trong vËt chÊt cña m«i tr-êng. C¸c thiÕt bÞ dß gåm cã 2 cÆp tÕ bµo ®Çu dß c¶m øng, mçi cÆp dïng cho mét trôc ®o. Nh÷ng trôc nµy gäi lµ A-A’ vµ B-B’ ®Þnh h­íng trùc giao cho mçi cÆp vµ sÏ ®-îc thùc hiÖn t-¬ng ®¼ng víi 4 ®iÓm Compa ®· ®¸nh dÊu. ThiÕt bÞ KODEN DM-684 ®-îc ®Þnh t©m trªn miÖng hè khoan sao cho t©m cña thiÕt bÞ trïng víi t©m cña hè khoan b»ng c¸ch dïng th-íc ®o ®Õn hai trôc sau ®ã ®¸nh dÊu s¬n lªn sµn c«ng t¸c quy ®Þnh trôc h-íng ®o.  Ghi nhËn sè liÖu : Cïng mét thêi gian ®o, chØ cã thÓ ®äc cho mét cÆp tÕ bµo ®Çu dß c¶m biÕn thÓ hiÖn cho mét trôc. Trong qu¸ tr×nh h¹ ®Çu dß xuèng hè khoan, c¸c tÕ bµo c¶m øng sÏ ph¸t ra tÝn hiÖu sãng siªu ©m mét c¸ch ®Þnh kú. C¸c sãng siªu ©m khi gÆp thµnh v¸ch ph¶n håi l¹i sÏ ®-îc ®o bëi mét tÕ bµo c¶m øng t-¬ng tù. Ngay khi ®ã c¸c tÝn hiÖu ph¶n håi sÏ ®-îc chuyÓn trùc tiÕp ®Õn m¸y vµ ®-îc in ra giÊy. B¶n tÝn hiÖu in ra giÊy lµ gi¸ trÞ thu ®-îc däc theo chiÒu s©u hè khoan. Tû lÖ theo ph-¬ng ®øng trªn b¶n in sÏ cho biÕt ®-îc chÝnh x¸c vÞ trÝ nµo trong hè khoan (theo chiÒu s©u) cã khuyÕt tËt hay thµnh v¸ch bÞ lÖch hay nh« ra hoÆc më réng, thu hÑp... ThiÕt bÞ KODEN DM684 cã thÓ ®o ®-îc hè khoan ®-êng kÝnh ®Õn 4 m, chiÒu s©u ®Õn 110 m. Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục Mét vÝ dô vÒ kÕt qu¶ thu nhËn ®-îc  B¸o c¸o kÕt qu¶ : Mét b¸o c¸o kÕt qu¶ kiÓm tra h×nh d¹ng lç khoan b»ng thiÕt bÞ KODEN DM-684 gåm c¸c néi dung sau :  VÞ trÝ c«ng tr×nh;  Chi tiÕt cäc kiÓm tra : bao gåm sè hiÖu cäc, chiÒu dµi, ®-êng kÝnh thiÕt kÕ, ngµy khoan, ngµy kiÓm tra,...  C¸c kÕt qu¶ kiÓm tra vÒ ®-êng kÝnh lç khoan bao gåm : b¶ng sè liÖu ®-êng kÝnh lç khoan ë c¸c cao ®é nh- : ®Ønh èng casing, ch©n èng casing, cao ®é mòi cäc vµ mét sè cao ®é kh¸c theo ®Ò c-¬ng kiÓm tra.  KÕt qu¶ ®é nghiªng cña lâ khoan bao gåm : ®é nghiªng cña èng casing, ®é nghiªng cña thµnh v¸ch lç khoan; Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục  C¸c biªn b¶n kiÓm tra hiÖn tr-êng. III.1.2.2. §o bÒ dµy líp cÆn l¾ng : BÒ dµy cña líp cÆn l¾ng ë ®¸y lç cäc cã ¶nh h-ëng rÊt lín ®Õn søc chÞu t¶i cña cäc vµ ®é lón cña c«ng tr×nh, do ®ã khi thi c«ng ph¶i cã c¸c biÖn ph¸p ®¶m b¶o ®Ó ®é dµy líp cÆn l¾ng kh«ng ®-îc v-ît trÞ sè quy ®Þnh. HiÖn nay ch-a cã biÖn ph¸p nµo thùc sù h÷u hiÖu ®Ó ®o ®-îc bÒ dµy líp cÆn l¾ng nµy. Tuy nhiªn, ng-êi ta cã thÓ dïng mét sè ph-¬ng ph¸p sau :  Ph-¬ng ph¸p chïy r¬i : Dïng chïy h×nh c«n nÆng kho¶ng 1 kg, cã tai ®Ó buéc d©y vµ th¶ chÇm chËm vµo lç khoan. Ph¸n ®o¸n mÆt líp cÆn l¾ng b»ng b»ng c¶m gi¸c tay cÇm d©y, ®é dµy líp cÆn lµ hiÖu sè gi÷a ®é s©u ®o ®-îc lóc khoan xong víi ®é s©u ®o ®-îc b»ng chïy nµy. §©y lµ ph-¬ng ph¸p thñ c«ng, phô thuéc nhiÒu vµo ng-êi ®o vµ chØ phï hîp víi cäc cã ®é s©u nhá.  Ph-¬ng ph¸p ®iÖn trë : Dùa vµo tÝnh dÉn ®iÖn kh¸c nhau cña m«i tr-êng kh«ng ®ång nhÊt (gåm n-íc+dung dÞch gi÷ thµnh vµ c¸c h¹t cÆn l¾ng) mµ x¸c ®Þnh chiÒu dµy líp cÆn l¾ng nµy b»ng trÞ sè biÕn ®æi cña ®iÖn trë. Theo ®Þnh luËt ¤m, ta cã : V2  V1 Trong ®ã : R ; Rx  R V1- ®iÖn ¸p æn ®Þnh cña dßng xoay chiÒu, V; V2- ®iÖn ¸p ®o ®-îc, V; Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục R - ®iÖn trë ®iÒu chØnh, ; Rx – trÞ sè ®iÖn trë cña ®Êt ë ®¸y lç, . Gi¸ trÞ Rx phô thuéc vµo m«i tr-êng, nã cã c¸c gi¸ trÞ kh¸c nhau t-¬ng øng víi c¸c gi¸ trÞ V2 kh¸c nhau ®äc ®-îc ë m¸y phãng ®¹i.  C¸ch ®o : Th¶ chËm ®Çu ®o vµo lç khoan, theo dâi sù thay ®æi V2, khi sè ®äc V2 thay ®æi ®ét ngét th× ghi l¹i ®é s©u cña ®Çu ®o ë thêi ®iÓm ®ã ®-îc gi¸ trÞ h1. TiÕp tôc th¶ ®Çu dß, ghi sè ®äc V2, ghi l¹i ®é s©u h2 ... Cho ®Õn khi ®Çu dß kh«ng ch×m ®-îc n÷a, ghi l¹i ®é s©u h3. §é s©u cäc khoan ®· biÕt lµ H nªn chiÒu dµy líp cÆn l¾ng cã thÓ tÝnh lµ: (H - h1) hoÆc (H - h2) hoÆc (H - h3)... H×nh d-íi tr×nh bµy nguyªn lý x¸c ®Þnh chiÒu s©u líp cÆn l¾ng b»ng ph-¬ng ph¸p ®iÖn trë. 1 2 3 Rx V2 R1 V1 S¬ ®å nguyªn lý ®o cÆn l¾ng b»ng ph-¬ng ph¸p ®iÖn trë 1-§Çu ®o; 2-Bé khuyÕch ®¹i; 3-Bé chØ thÞ.  Ph-¬ng ph¸p ®iÖn dung : Dùa vµo nguyªn lý kho¶ng c¸ch gi÷a hai cùc b¶n kim lo¹i vµ kÝch th-íc gi÷a chóng kh«ng thay ®æi th× ®iÖn dung vµ suÊt ®iÖn gi¶i cña m«i tr-êng tû lÖ thuËn víi nhau; suÊt ®iÖn gi¶i cña m«i tr-êng Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục n-íc+dung dÞch gi÷ thµnh+cÆn l¾ng...cã sù kh¸c biÖt, do ®ã tõ sù thay ®æi cña suÊt ®iÖn gi¶i ta suy ®-îc chiÒu dµy líp cÆn l¾ng. H×nh d-íi tr×nh bµy nguyªn lý x¸c ®Þnh chiÒu s©u líp cÆn l¾ng b»ng ph-¬ng 3 4 ph¸p ®iÖn dung. 1 - §Çu ®o; 2 2 - D©y ®iÖn; 3 - Nguån ®iÖn khëi ®éng; 1 4 - Bé chØ thÞ; 5 5 - CÆn l¾ng. S¬ ®å nguyªn lý ®o cÆn l¾ng b»ng ph-¬ng ph¸p ®iÖn dung  Ph-¬ng ph¸p ©m (Sonic) : Ph-¬ng ph¸p nµy dùa trªn nguyªn lý ph¶n x¹ ©m khi gÆp c¸c mÆt ph¼ng kh¸c nhau trªn ®-êng truyÒn. Ph-¬ng ph¸p nµy cã ®Çu dß ®¶m nhËn c¶ chøc n¨ng ph¸t vµ thu ©m thanh. Khi sãng gÆp líp cÆn l¾ng ph¶n x¹ l¹i, thêi gian ghi nhËn ®-îc lóc nµy lµ t1, khi gÆp líp ®¸y cÆn ph¶n x¹ l¹i ghi nhËn thêi gian lµ t2, chiÒu dµy líp cÆn l¾ng sÏ ®-îc tÝnh theo c«ng thøc : h Trong ®ã : t 2  t1 C; 2 h - ®é dµy líp cÆn l¾ng, m; t1 vµ t2 - thêi gian ph¸t vµ thu khi sãng gÆp mÆt vµ ®¸y líp cÆn, gi©y; C - VËn tèc cña sãng ©m trong cÆn l¾ng, m/gi©y. Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục III.1.3. KiÓm tra chÊt l-îng bª t«ng vµ c«ng nghÖ ®æ bª t«ng : C«ng nghÖ ®æ bª t«ng vµ chÊt l-îng bª t«ng khi thi c«ng trong lç cäc cã dung dÞch v÷a lµ yÕu tè quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l-îng cäc khoan nhåi. Do ®ã thi c«ng bª t«ng cäc khoan nhåi trong ®Êt cã n-íc ngÇm ph¶i tu©n thñ c¸c quy ®Þnh vÒ ®æ bª t«ng d-íi n-íc vµ ph¶i cã sù kiÓm tra chÊt l-îng b»ng c¸c th«ng sè sau:  §é sôt;  Cèt liÖu th« trong bª t«ng;  ChÊt l-îng xi m¨ng;  Møc hçn hîp bª t«ng trong lç khoan;  §é s©u ngËp èng dÉn bª t«ng trong hçn hîp bª t«ng;  Khèi l-îng bª t«ng ®· ®æ trong lç cäc;  C-êng ®é bª t«ng sau 7 vµ 28 ngµy. III.2. KiÓm tra chÊt l-îng cäc sau thi c«ng : III.2.1. Giíi thiÖu chung : ChÊt l-îng cäc sau khi thi c«ng th-êng thÓ hiÖn b»ng nh÷ng chØ tiªu chÊt l-îng sau :  §é nguyªn vÑn (tÝnh toµn khèi cña cäc);  Sù tiÕp xóc gi÷a ®¸y cäc vµ ®Êt nÒn;  Sù tiÕp xóc gi÷a th©n cäc vµ ®Êt ®¸ xung quanh. HiÖn nay, cã rÊt nhiÒu ph-¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l-îng cäc khoan nhåi. D-íi ®©y tr×nh bµy mét sè ph-¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l-îng cäc sau thi c«ng ®· ®-îc sö dông trªn thÕ giíi vµ ë ViÖt Nam. C¸c ph-¬ng ph¸p phæ biÕn nh- ph-¬ng ph¸p thö ®éng biÕn d¹ng nhá, ph-¬ng ph¸p siªu ©m truyÒn qua sÏ ®-îc Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục giíi thiÖu kü. Mét sè ph-¬ng ph¸p kh¸c Ýt phæ biÕn h¬n sÏ chØ tr×nh bµy vÒ nguyªn lý vµ c¸ch thøc kiÓm tra chø kh«ng ®i s©u vÒ c¸c quy tr×nh kiÓm tra cô thÓ. III.2.2. Ph-¬ng ph¸p thö ®éng biÕn d¹ng nhá : III.2.2.1. Nguyªn lý ph-¬ng ph¸p : Ph-¬ng ph¸p thö ®éng biÕn d¹ng nhá dùa trªn nguyªn lý ph¶n x¹ khi gÆp trë kh¸ng thay ®æi cña sãng øng suÊt, g©y ra bëi t¸c ®éng cña lùc xung t¹i ®Çu cäc, khi truyÒn däc theo th©n cäc. Tïy theo viÖc ®o ®¹c vµ ph©n tÝch sè liÖu thu d-îc mµ cã thÓ chia ra thµnh 2 ph-¬ng ph¸p nh- sau :  Ph-¬ng ph¸p ph¶n håi ©m thanh (Sonic Echo TestSET) : Ph-¬ng ph¸p ph¶n håi ©m thanh ®-îc ph¸t triÓn ë Trung t©m thÝ nghiÖm §éng lùc häc ë Delft, Hµ Lan. ¦u ®iÓm cña ph-¬ng ph¸p nµy lµ viÖc kiÓm tra ®-îc tiÕn hµnh nhanh, Ýt tèn kÐm vµ kh«ng ph¶i can thiÖp vµo bªn trong cäc. Nh÷ng nghiªn cøu cña Finno n¨m 1995 cho thÊy r»ng ngay c¶ khi ®Çu cäc ®-îc bäc l¹i th× ph-¬ng ph¸p nµy vÉn tá ra cã hiÖu qu¶. Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục Bé chuyÓn ®æi Bóa M¸ y ®o dao ®éng Mµn h×nh Cäc ChuyÓn vÞ Thêi gian (mili gi©y) M« h×nh ph-¬ng ph¸p ph¶n håi ©m thanh VÒ lý thuyÕt ph-¬ng ph¸p nµy kh¸ ®¬n gi¶n. Dïng bóa gâ vµo ®Çu cäc sÏ t¹o ra sãng ©m thanh truyÒn däc theo chiÒu dµi cäc xuèng phÝa d-íi. Sãng nµy khi gÆp ®¸y cäc hoÆc mét khuyÕt tËt trong cäc sÏ ph¶n x¹ trë l¹i vµ ®-îc thu bëi mét m¸y ®o gia tèc hoÆc mét bé chuyÓn ®æi kh¸c phï hîp. Thêi gian hµnh tr×nh cña sãng xuèng ®Õn khuyÕt tËt trªn cïng hoÆc ®¸y cäc vµ ph¶n håi l¹i lªn ®Õn ®Çu cäc ®-îc ®äc tõ tÝn hiÖu hiÓn thÞ trªn mµn h×nh cña m¸y ®o dao ®éng hoÆc m¸y tÝnh. NÕu biÕt ®-îc vËn tèc cña sãng ©m thanh trong bª t«ng th× chiÒu dµi cäc (hoÆc kho¶ng c¸ch tõ ®Çu cäc ®Õn mét khuyÕt tËt) sÏ ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau : Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục L Trong ®ã : t.C ; 2 t - thêi gian hµnh tr×nh cña sãng ©m, gi©y; L - chiÒu dµi cäc hoÆc kho¶ng c¸ch tõ ®Çu cäc ®Õn khuyÕt tËt, m; C - VËn m/gi©y. tèc cña sãng ©m trong bª t«ng, NÕu cã mét khuyÕt tËt trong cäc, gi¸ trÞ L nhËn ®-îc tõ sù ph¶n håi ®Çu tiªn sÏ nhá h¬n chiÒu dµi cña cäc vµ sÏ lµ chiÒu s©u thùc tÕ cña khuyÕt tËt. Trong hÇu hÕt c¸c thiÕt bÞ ng-êi ta th-êng lËp tr×nh ®Ó hiÓn thÞ sè liÖu chiÒu s©u nµy b»ng viÖc nh©n gi¸ trÞ thêi gian nhËn ®-îc víi C/2.  Ph-¬ng ph¸p øng xö nhanh (Transient Response Method-TRM) : Ph-¬ng ph¸p nµy còng dïng ®Ó kiÓm tra ®é nguyªn vÑn cña cäc khoan nhåi t-¬ng tù nh- ph-¬ng ph¸p ph¶n håi ©m thanh, tuy nhiªn viÖc xö lý sè liÖu cña ph-¬ng ph¸p nµy c«ng phu h¬n vµ do ®ã cã thÓ cho kÕt qu¶ tèt h¬n. Dïng bóa t¸c ®éng mét lùc va ®Ëp vµo ®Çu cäc, dao ®éng ®Çu cäc vµ lùc va ®Ëp t¸c dông ®-îc ghi l¹i theo thêi gian. Hai tÝn hiÖu nµy ®-îc xö lý trong m¸y tÝnh b»ng phÇn mÒm ph©n tÝch sö dông ph-¬ng ph¸p biÕn ®æi nhanh Fourier. Sè liÖu xö lý ®-îc xuÊt ra d-íi d¹ng biÓu ®å quan hÖ gi÷a tû lÖ vËn tèc ®Çu cäc (V0) / lùc ®Çu cäc (F0) vµ tÇn sè giao ®éng xung (f). Trªn h×nh d-íi thÓ hiÖn mét d÷ liÖu ®Çu ra lý t-ëng cña ph-¬ng ph¸p nµy. Sè liÖu xuÊt ra nµy ®-îc gi¶i thÝch nh- sau : Kiểm tra chất lượng, phát hiện khuyết tật cọc khoan nhồi- Nguyên nhân- Giải pháp khắc phục  Thø nhÊt, ®o¹n dèc ®Çu tiªn cña ®-êng cong cã quan hÖ víi ®é cøng däc trôc cña cäc. NÕu ®é dèc ®o¹n nµy bÐ h¬n so víi c¸c cäc kh¸c cïng kÝch th-íc ®· ®-îc kiÓm tra ®¹t chÊt l-îng tèt, th× trong cäc nµy cã thÓ ®· xuÊt hiÖn khuyÕt tËt. Tõ sè liÖu nµy cã thÓ x¸c ®Þnh ®-îc ®é cøng ®éng mòi cäc theo c«ng thøc : E  2 f M /(V / f ) M  Gi¸ trÞ ®é cøng ®éng mòi cäc t¨ng theo ®é ph¶n x¹ mòi cäc. Ph¶n x¹ mòi cäc thÊp th-êng lµ do søc kh¸ng cña ®Êt cao. Tuy nhiªn, còng cã thÓ lµ c¸c ®Æc tr-ng cña cäc thay ®æi lín hoÆc do søc c¶n ®éng vËt liÖu cäc vµ nã chØ liªn quan gi¸n tiÕp ®Õn søc chÞu t¶i cña cäc. Do ®ã gi¸ trÞ E ®-îc tÝnh to¸n ®Ó cung cÊp mét kÕt qu¶ mang tÝnh ®Þnh l-îng ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt l-îng cäc nh- :  T×nh tr¹ng mòi cäc;  C¸c vÕt nøt ngang;  §é cøng ngang cña cäc;  C¸c tÝnh chÊt vÒ ®é Èm, ma s¸t cña ®Êt.