Các phương pháp kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi

cố cọc khoan nhồi xảy ra rất nhiều, điều này một mặt ảnh hưởng đến tiến độ công trình, làm tăng chi phí đồng thời có thể ảnh hưởng đến chất lượng chịu tải của móng. Do đó trong quản lý móng cọc khoan nhồi chúng ta phải biết cách sử dựng các phương pháp thích hợp để kiểm tra chất lượng cọc từ lúc thi công đến khi hoàn thành và đưa cọc vào sử dụng. Từ khoá: cọc khoan nhồi, phương pháp kiểm tra chất lượng cọc nhồi. 1. Đặt vấn đề Hiện nay, với sự phát triển nhanh của đô thị, quy mô các công trình ngày càng lớn, các công trình nhà cao tầng, các công trình cầu vượt sông lớn ngày càng nhiều. Thông thường với các công trình này, về kết cấu móng thì giải pháp nền móng chủ yếu là móng cọc khoan nhồi. Tuy nhiên, trong thực tế xây dựng vì nhiều nguyên nhân khác nhau mà sự cố cọc khoan nhồi xảy ra rất nhiều, điều này một mặt ảnh hưởng đến tiến độ công trình, làm tăng chi phí đồng thời có thể ảnh hưởng đến chất lượng chịu tải của móng. Cũng như các hạng mục công trình khác, để đảm bảo chất lượng, cọc khoan nhồi cần được kiểm tra chất lượng trong quá trình thi công (tạo lỗ, chất lượng bê tông, độ sạch đáy hố) và khâu cuối cùng là kiểm tra chất lượng thân cọc và sức chịu tải của cọc. Đó là khâu kiểm tra có đặc thù riêng của cọc khoan nhồi. Trong phạm vi bài viết này chúng tôi chỉ nói về khâu kiểm tra chất lượng thân cọc. Do có sức mang tải lớn, quá trình thi công gồm nhiều công đoạn phức tạp, nên mỗi cây cọc nhồi hoàn thành cần được bảo đảm chất lượng, không chứa các khuyết tật gây ảnh hưởng xấu đến sự làm việc của cọc so với thiết kế. Để đánh giá chất lượng của cây cọc, một hệ phương pháp không phá hủy và phá hủy được áp dụng. Phương pháp không phá hủy thường được ưu tiên sử dụng nhằm phát hiện các khuyết tật nguy hiểm và phương pháp phá hủy được sử dụng sau đó để đánh giá định lượng của chúng, giúp nhà thiết kế đề xuất biện pháp sữa chữa hợp lý. 2. Phƣơng pháp đánh giá độ nguyên vẹn của kết cấu cọc khoan nhồi Độ nguyên vẹn là yêu cầu đảm bảo cọc làm việc như một kết cấu theo đúng yêu cầu thiết kế. Cụ thể như: đủ tiết diện, vật liệu thân cọc đảm bảo tính năng yêu cầu, không nứt gãy hay có các khuyết tật dọc theo thân cọc làm ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2015 65 cọc và như vậy người ta gọi đó là độ đồng nhất của cọc. 2.1. Độ đồng nhất (h0) của kết cấu cọc khoan nhồi Độ đồng nhất của bê tông cọc theo nguyên tắc của quy luật ngẫu nhiên được xác định như sau: ho = 1 – 3. x Sx = 1 – 3.Cv (1) Trong đó: + x: là đại lượng tiêu biểu của phương pháp kiểm tra. Nếu dùng phương pháp siêu âm sẽ có V và Sv. Nếu dùng phương pháp gamma sẽ có  và S. Ở đây V là vận tốc truyền âm trong bê tông,  là mật độ của bê tông. Tương ứng với độ lệch quân phương SV và S được xác định như sau:      n i ix xx n S 1 )(. 1 1 với    n i ix n x 1 1 (2) Đối với cọc khoan nhồi, khi việc đo được tiến hành theo độ sâu của các ống đặt dọc theo thân cọc thì xi là các đại lượng Vi hoặc i đo được tại độ sâu i của các ống đo. Theo quy phạm của Liên Xô cũ, độ đồng nhất là một tiêu chuẩn của chất lượng các công trỉnh hay kết cấu bê tông cốt thép và được sắp xếp theo giá trị h0 như sau: Bảng 1. Đánh giá độ đồng nhất của bê tông theo GOST 17624 - 87. Hệ số đồng nhất ho Chất lƣợng đồng nhất > 0,9 0,7 – 0,9 0,55 – 0,7 = ( ho = 0,595) < 0,55 Rất tốt Tốt Đạt yêu cầu Xấu + Cv = x Sx là hệ số biến động, theo qui phạm của Liên Xô cũ thì: + Cv = 13,5% - Đạt yêu Cầu; + Cv = 6% - Mức độ tốt; + Cv = 3÷4% - Mức độ rất tốt. 2.2. Độ nguyên vẹn của kết cấu cọc khoan nhồi Trong ASTM của Mỹ đưa ta tiêu chuẩn đánh giá mức độ khuyết tật thân cọc dựa vào các phương pháp phân tích truyền sóng ứng suất trong thân cọc để đánh giá chất lượng như sau: Gọi  là hệ số mức độ nguyên vẹn được xác định theo công thức:  = Z Zi (3) Zi – là trở kháng cơ học tại tiết diện I; Z – trở kháng cơ học theo thiết kế Z = C AE. + E-Modul đàn hồi của vật liệu cọc. + A - Diện tích tiết diện ngang cọc. + C- Tốc độ truyền sóng ứng suất theo thân cọc cũng chính là tốc độ truyền sóng âm trong vật liệu thân cọc là hằng số đối với mỗi loại vật liệu thân cọc. Bảng 2. Đánh gia chất lượng cọc theo mức độ nguyên vẹn  (ASTM – 1989). Hệ số  Tình trạng cọc 1 0,8 ÷1 0,6 ÷ 0,8 dưới 0.6 Nguyên vẹn Khuyết tật nhẹ Có khuyết tật Gẫy Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2015 66 Các phương pháp thử động biến dạng lớn PDA, thử động biến dạng nhỏ PIT, rung trở kháng cơ học đều sử dụng phương pháp và thang điểm trên để đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi. Hiện nay, thuộc nhóm này có hai phương pháp đánh giá chất lượng vật liệu thân cọc thông dụng là phương pháp biến dạng nhỏ (PIT) và phương pháp siêu âm. Ngoài ra còn một số phương pháp khác như: khám dò bằng tia gama, khoan lấy mẫu, camêra thu nhỏ của truyền hình v.v lần lượt ta phân tích một số phương pháp để thấy được ưu, nhược điểm của chúng. 2.3. Phƣơng pháp biến dạng nhỏ (PIT) 2.3.1. Sơ lƣợc lý thuyết Phương pháp này dựa trên lý thuyết truyền sóng ứng suất trong thanh đàn hồi tuyến tính. Khi tạo một xung lực bằng cách gõ búa lên đầu cọc, sóng ứng suất xuất hiện và truyền theo thân cọc xuống dưới. Nếu gọi trở kháng cơ học của cọc là (Z), modul đàn hồi là (E), tiết diện ngang của cọc là (A), vận tốc lan truyền sóng trong thân cọc là (c) và  là dung trọng bê tông cọc, ta có các quan hệ sau: E = .c2 (4) Z = E.A/c (5) Nếu ta tác động lên đầu cọc một lực F, vận tốc chuyển dịch hạt W tại điểm tác động là. W = F/Z (6) Khi sóng ứng suất (Wi) từ đầu cọc truyền xuống dọc theo thân cọc, gặp sự biến đổi trở kháng từ từ Z1 sang Z2, tại điểm thay đổi trở kháng, sóng tách ra làm hai phần, một tiếp tục đi xuống (Wd), một phản xạ ngược lên trên (Wu), phương trình cân bằng lực và sóng viết: Fd = Fi – Fu. (7) Wd = Wi – Wu. (7a) Sau khi cân bằng biến đổi ta được: 12 2.2 ZZ Z WW id   (8) 12 12 ZZ ZZ WW iu    (8a) Đặt: = Z2/Z1 và  = -Fu/Fi = - Wu/Wi (9) Từ (6.6), (6.8), (6.8a) sau khi rút gọn ta được:  = (1 – )/(1+) (10) Sóng ứng suất sẽ bị phản xạ tại bất cứ vị trí nào có sự thay đổi trở kháng (thay đổi tiết diện, mật độ, gián đoạn) và thời gian phản xạ tỷ lệ với khoảng cách gặp khuyết tật. Đo cường độ sóng phản xạ và thời gian phản xạ tại đầu cọc có thể đánh giá được sự thay đổi trở kháng của vật liệu cọc, tức là đánh giá được sự thay đổi của tiết diện, chất lượng cọc và vị trí của khuyết tật. Trong thí nghiệm biến dạng nhỏ, xung do lực búa tạo ra gia tốc khoảng 10  100 lần gia tốc trọng trường, biến dạng đầu cọc khoảng 10-5mm với tốc độ cỡ 30mm/s và chuyển vị không quá 0.03mm. Gia tốc kế gắn trên đầu cọc ghi lại gia tốc của xung lực và được phân tích chuyển thành tốc độ. Kết qủa là tốc độ truyền sóng được hiển thị trên màn hình theo chiều dài cọc. Phần mềm xử lý động sẽ phân tích các dữ liệu đo và cho đặc điểm thay đổi tiết diện theo chiều dài cọc. 2.3.2. Thiết bị và quy trình thí nghiệm 2.3.2.1. Thiết bị Tùy theo từng hãng sản xuất thiết bị có thể có hình dáng, cấu trúc khác nhau nhưng đều gồm các phần chính sau: Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2015 67 Hinh 1. Quá trình truyền sóng trong cọc - 1 đầu đo gia tốc. - 1 máy ghi xử lý số và chuyển đổi gia tốc sang vận tốc. - 1 búa cầm tay (có hoặc không có đầu đo lực) - 1 phần mềm đấu với máy vi tính và xử lý in trên vi tính (Pitstop) Hiện nay công tác kiểm tra tại hiện trường thường được sử dụng hệ thống “PIT collector” do hãng PDI (Mỹ) sản xuất. 2.3.2.2. Quy trình thí nghiệm a. Thí nghiện hiện trường Hình 2. Các vị trí kiểm tra trên mặt cọc * Công tác chuẩn bị: lắp đặt thiết bị, kiểm tra sơ bộ chất lượng bê tông đầu cọc và phải được làm sạch đến bê tông đặc chắc, dùng máy mài làm phẳng tại các vị trí trí nghiệm trên đầu cọc. Việc thí nghiệm kiểm tra được tiến hành từ 3 đến 5 điểm trên mặt cọc (hình 3). Và cần phải thu thập số liệu địa chất và vị trí mối nối cọc nếu có. *Công tác thí nghiệm: Công tác thí nghiệm được tiến hành sau khi đã hoàn tất các công việc chuẩn bị, bao gồm các bước sau: 1- Đầu đo gia tốc được gắn vào đầu cọc và nối với máy ghi. 2- Nhập số liệu của cọc (tên cọc, chiều dài, tiết diện) vào bộ lưu trữ số liệu. 3- Sử dụng vật liệu dẻo đệm giữa đầu đo và mặt cọc, dùng búa gõ nhẹ vào đầu cọc để tạo xung. Trong quá trình thu nhận tín hiệu, đầu đo phải đảm bảo ổn định và vuông góc với đầu cọc. Thông thường 5 nhát búa được gõ lên đầu cọc để có thể loại bỏ các biểu đồ lạ và cho trị số trung bình. Sau khi đo ghi tại hiện trường cần đấu với máy tính để xử lý số liệu và in kết quả. b. Phân tích kết qủa thí nghiệm Số liệu thu thập tại hiện trường được truyền vào máy tính trong phòng thí nghiệm và được xử lý bằng phần mềm chuyên dụng (Pitstop). Dựa vào điều kiện địa chất thực tế kết hợp với các biểu đồ sóng phản hồi đặc trưng từ những thí nghiệm trên một số cọc tại hiện trường để phán đoán khuyết tật cọc. Các vị trí phán đoán là các vị trí có sóng phản hồi khác với biểu đồ đặc trưng. 2.3.3. Nhận xét 1- Khi  = 0 tức là không có sóng phản hồi (Wu = 0)   = 1, từ (6.8a) ta được Z2 = Z1 hay nói cách khác không có thay đổi trở kháng trong cọc tức là cọc đồng nhất. 2- Khi  > 0,  < 1  Z2 < Z1, từ (6.5) nếu E và c (đặc trưng cho vật liệu cọc) không thay đổi ta có A2 < A1 (A là tiết diện ngang của cọc), tức cọc giảm thiết diện. Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2015 68 3- Khi  1 hay Z2 > Z1, tức A2 > A1, cọc tăng thiết diện. 4- Mặt khác ta nhận thấy rằng ngay từ đầu, khi thiết lập các phương trình ta đã bỏ qua tác động của ma sát đất nền xung quanh cọc lên sự lan truyền sóng trong thân cọc. Trên thực tế, ma sát đất nền tác động rất mạnh và giá trị  ghi nhận được không phản ánh đúng giá trị  theo lý thuyết do vậy không thể chắc chắn định lượng A2 theo A1. Hơn nữa, việc giả định E và c không đổi theo suốt chiều dài thân cọc cũng là không thực tế do cọc có thể được đổ bằng các lô bê tông khác nhau với độ sụt và cường độ khác nhau nên độ đặc chắc cũng khác nhau. Do đó khi có thay đổi trở kháng tất cả các yếu tố có liên quan phải được đồng thời xem xét như thiết diện cọc, chất lượng bê tông, điều kiện đất nền quanh cọc 2.4. Phƣơng pháp siêu âm 2.4.1. Nguyên lý làm việc Phương pháp siêu âm dùng để xác định chất lượng của cọc dựa trên đặc điểm của qúa trình truyền sóng siêu âm trong vật liệu. Vậy liệu có cấu tạo càng đặc chắc, tốc độ lan truyền của sóng siêu âm trong chúng càng lớn. Đối với bê tông đặc chắc, tốc độ lan truyền sóng siêu âm khoảng 3000  5000mm/s phụ thuộc vào thành phần cấp phối của vật liệu. Đối với bê tông tốt, đường vạch đầu tiên ứng với thời gian tới của đỉnh sóng đầu tiên phải đen. Dựa vào trị số tốc độ truyền sóng âm, suy đoán chất lượng vật liệu tạo cọc theo bảng 3 và 4. Bảng 3. Đánh giá chất lượng bê tông cọc theo giá trị vận tốc truyền sóng siêu âm Vận tốc (m/s) 4000 Chất lượng Rất kém Kém Trung bình Tốt Rất tốt Bảng 4. Quan hệ cường độ bê tông cọc và vận tốc truyền sóng siêu âm Vận tốc (m/s) 3000 - 3250 3250 - 3500 3500 - 3750 3750 - 4000 Cường độ nén (Mpa) 20 25 30 35 Hình 3. Nguyên lý kiểm tra cọc bằng siêu âm Trong thí nghiệm siêu âm, hai đầu dò (đầu phát và đầu thu sóng siêu âm) được thả song song luôn cùng cao độ suốt chiều dài cọc theo các ống đặt sẵn dọc thân cọc trước khi đổ bê tông tạo cọc. Các xung điện tạo ra bởi bộ phận gây xung được chuyển thành sóng siêu âm qua đầu phát đến đầu thu lại đựơc chuyển trở lại thành các xung điện rồi được máy xử lý chuyển các tín hiệu sang dạng số và được lưu trữ lại trong bộ nhớ để in ra hoặc chuyển sang máy tính. Cường độ tín hiệu và thời gian trễ đựơc biểu diễn trên trục hoành với trục tung là chiều sâu. Tùy vào độ trễ và cường độ tín hiệu có thể xác định được các khuyết tật của cọc như bê tông rỗ, lẫn bùn đất, chất lượng bê tông kém, thiết diện cọc thay đổi Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2015 69 2.4.2. Thiết bị và qui trình thí nghiệm 2.4.2.1. Thiết bị Tùy thuộc vào từng hãng sản xuất kích thước, hình dáng các thiết bị khác nhau nhưng đều gồm các bộ phận chính sau: - 1 máy chính tạo xung và ghi lại các tín hiệu đo được. - 1 đầu phát và 1 đầu nhận nối với máy chính bằng 2 cuộn dây. - 1 con lăn đo chiều sâu. - 1 dây đấu với máy tính để chuyển tín hiệu. - 1 phần mềm in số liệu. 2.4.2.2. Quy trình thí nghiệm Các ống đặt trong cọc phải có đường kính trong không nhỏ hơn 50mm, bằng thép bịt kín đầu, nối với nhau bằng hàn hoặc bắt ren. Trước khi thí nghiệm cần đổ đầy nước vào ống, dùng đầu dò nặng để rà và thông ống, hai đầu phát và đầu thu được thả đồng thời vào các ống đến đáy. Cho chạy phát thử nếu tín hiệu lên đều, tốt có thể bắt đầu ghi bằng cách kéo đồng thời hai dây lên, trong trường hợp xấu không ghi được phải cân chỉnh lên xuống các đầu cho đến khi có được tín hiệu đều ổn định. Phương pháp này có ưu điểm là xác định được tương đối chính xác vị trí khuyết tật theo chiều sâu và ở trên tiết diện cọc nếu số ống thử được đặt tương đối đủ theo chu vi cọc. Tuy vậy phương pháp này cũng có nhược điểm là không kiểm tra được chất lượng ở chỗ tiếp xúc mũi cọc vì việc khám dò phải dừng cách đáy ít nhất là 10cm do phải đặt trước các ống. 2.4.3. Bố trí các ống đo Các ống đo có thể bằng kim loại hay chất dẻo, được bịt kín hai đầu và thả vào lỗ cọc cùng với lồng thép, chúng được cố định vào khung lồng thép để không bị dịch chuyển khi đổ bê tông. Số lượng ống phụ thuộc vào kích thước của cọc khoan nhằm để kiểm tra được nhiều nhất khối lượng bê tông trong khi góc quét của chùm tia siêu âm bị hạn chế (hình 6.6). * Theo TCXD 206: 1998, điều 5.6 quy định như sau: - khi d  60 cm: đặt hai ống hoặc một ống ở giữa cọc khi đầu phát và đầu thu nằm trên cùng một trục. - khi 60 < d <120 cm: đặt ba ống. - khi d > 120 cm: đặt bốn ống. *Theo tiêu chuẩn Trung Quốc quy định: - khi d < 35 cm: đặt hai ống. - khi 35 < d < 80 cm: đặt ba ống. - khi d > 80 cm: đặt bốn ống. * Theo tiêu chuẩn của Mỹ quy định: - khi d  75 cm: đặt hai ống, góc giữa các ống 1800. - khi 75 < d  105 cm: đặt ba ống, góc giữa các ống 1200. - khi 105 < d  150 cm: đặt bốn ống, góc giữa các ống 900. - khi 150 < d  240 cm: đặt sáu ống, góc giữa các ống 600. - khi d > 240 cm: đặt tám ống, góc giữa các ống 450. 2.4.4. Nhận Xét 1 - Phương pháp siêu âm đánh giá tổng thể chất lượng bê tông cọc trong phạm vi sóng truyền qua do đó sự khám dò chỉ kiểm tra được bộ phận lõi của thân cọc gồm giữa hai ống đặt sẵn và không kiểm tra được mặt ngoài của cọc (ví dụ như việc bao bọc cốt thép không tốt), không cho xác định kích thước và bản chất của khuyết tật. Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2015 70 2 - Dữ liệu cơ sở để đánh giá chất lượng bê tông là biểu đồ phổ, bê tông chất lượng càng tốt, các vạch trên biểu đồ phổ càng đen và chất lượng bê tông càng đồng đều, vạch càng thẳng, ổn định. Còn các giá trị tuyệt đối của thời gian truyền sóng, tốc độ truyền sóng chỉ có ý nghĩa tham khảo vì nó phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai ống siêu âm được coi là như nhau trong suốt chiều dài. 3 - Cọc nghi ngờ có khuyết tật khi: tín hiệu bị mất hoàn toàn, độ đen của vạch quang phổ thứ nhất giảm mạnh, thời gian truyền sóng tăng đột ngột tương ứng với sự giảm đột ngột của tốc độ truyền sóng. Khi đó cần phân tích cẩn thận đòi hỏi người sử dụng phải có kinh nghiệm thực tế. 2.5. Phương pháp tia Gama truyền qua lỗ Phương pháp này cho phép xác định vị trí khuyết tật ở trong thân cọc, ở đầu mũi cọc (tuy chưa thật chính xác) và đánh giá tình hình quan trọng của nó, ngoài ra cho biết độ đồng nhất của bê tông. 2.5.1. Nguyên lý làm việc Phương pháp này dựa trên hiện tượng hấp thụ chùm tia gama đi qua vật liệu. Nếu gọi N là số lượng phôton gama đến được sau lúc xuyên qua chiều dày d của vật liệu có mật độ  thì: dKeNN ..0 .  (11) Trong đó: - N0: số lượng photon gama phát ra trong một đơn vị thời gian (N0 phụ thuộc vào nguồn phóng xạ) - K: là hệ số giảm yếu tùy thuộc vào cường độ bức xạ sử dụng và tính chất của vật liệu (K = 19). Như vậy căn cứ vào N (lúc đã biết trước bề dày hoặc bề dày không đổi) đối với một loại vật liệu nhất định (bê tông) thì có thể biết được tình hình chất lượng của bê tông dọc theo chiều dài của thân cọc và nếu có các mẫu chuẩn có sẵn (đúc trước hoặc dựa vào các mẫu bê tông có được bằng phương pháp khoan) thì có thể tìm được mật độ tương ứng. Hơn nữa nếu có mẫu chuẩn cho mối quan hệ giữa cường độ và mật độ thì có thể tìm được cường độ. 2.5.2. Phạm vi sử dụng Tương tự như phương pháp siêu âm. Tốc độ kiểm tra có thể đạt 8 cọc trong một ngày tùy theo các biện pháp phòng ngừa lúc sử dụng đồng vị phóng xạ. Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là sau khi đổ bê tông xong, lập tức có thể tiến hành kiểm tra, không yêu cầu tuổi của bê tông, nếu có phát hiện bê tông có vấn đề chất lượng, lợi dụng lúc bê tông chưa đông cứng xử lý thuận lợi hơn. Phương pháp này có thể giúp ta xác định được vị trí khuyết tật ở cả chiều sâu lẫn trên tiết diện, biết nhanh kết qủa ở hiện trường và có thể cho được kết qủa ở mũi cọc nếu ống đặt sẵn có thể hạ xuống gần mũi cọc (dưới 5 cm). Tại điểm đo, phạm vi ảnh hưởng có dạng hình elip có trục lớn bằng bề dày vật liệu truyền qua và trục nhỏ gần 15 cm. Tuy vậy phương pháp này cũng bị hạn chế do khoảng cách tối đa giữa các ống đặt sẵn là 80 cm, như vậy cọc có đường kính 80 cm phải đặt 3 ống, đường kính 120 cm phải đặt 4 ống do đó phải có lượng ống đủ lớn và phải có biện pháp phòng ngừa ảnh hưởng của phóng xạ. Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2015 71 2.5.3. Nhận xét 1- Phương pháp này bị hạn chế bởi phạm vi ảnh hưởng tương đồi nhỏ do vậy cần tốn lượng ống nhiều, khoảng cách tối đa giữa các ống đặt 80 cm. 2- Phương pháp này cũng chỉ cho phép đánh giá chất lượng bê tông cọc ở vành ngoài chu vi cọc vì vậy chất lượng bê tông ở giữa cọc làm thế nào để đánh giá được thì thật là khó. Mặt khác bê tông bảo vệ cốt thép chất lượng ra sao cũng rất khó đánh giá. 3- So với phương pháp khám dò bằng siêu âm thì phương pháp khám dò bằng tia gama cũng được xếp vào nhóm các phương pháp truyền qua trực tiếp. Về cơ bản hai phương pháp này được thực hiện tương tự như nhau và được mô tả chung như sau: Bảng 5. Các phương pháp truyền qua trực tiếp Phƣơng pháp kiểm tra bằng siêu âm truyền qua Phƣơng pháp kiểm tra bằng tia gamma truyền qua Nguyên tắc và điều kiện áp dụng - Đo sóng âm truyền qua các ống đất sẵn hoặc các lỗ khoan lấy mẫu - Các dao động được truyền từ một ống khác cùng cao độ để đo thời gian đến và biên độ dao động. - Đo số phóng xạ giữa các ống đặt sẵn hoặc các lỗ khoan lấy mẫu. - Nguồn phóng xạ và đầu thu để trong các ống gần nhau hoặc đối diện nhau có đổ đầy nước. Vùng mật độ thấp sẽ làm tăng photon trên đầu đo. Ưu điểm - Tương đối nhanh - Xác định được khuyết tật giữa các ống khá chuẩn. - Không bị hạn chế độ sâu. - Xem kết quả ngay trên màn hình. - Tương đối nhanh - Xác định được khuyết tật giữa các ống khá chuẩn. - Không bị hạn chế độ sâu. - Xem kết quả ngay trên màn hình. Nhược điểm - Phải đặt trước các ống hoặc phải khoan lỗ. - Khó xác định được khuyết tật ở lỗi cọc. - Phải đặt trước các ống hoặc phải khoan lỗ. - Có thể gây nhiễm phóng xạ. - Khoảng cách lớn nhất giữa các ống là 80cm. Ứng dụng - Kiểm tra tính đồng nhất của bê tông hoặc xác định bất kỳ khuyết tật nào trong thân cọc. - Kiểm tra tính đồng nhất của bê tông hoặc xác định bất kỳ khuyết tật nào trong thân cọc. Giá/1 cọc 3.000.000 – 5.000.000đ + chi phí đặt ống 3.000.000 – 5.000.000đ + chi phí đặt ống Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2015 72 2.6. Phƣơng pháp khoan lấy mẫu Bằng thiết bị khoan có thể lấy mẫu bê tông có đường kính 50 150 mm từ những độ sâu khác nhau, cũng có thể lấy mẫu liên tục theo chiều sâu. Quan sát mẫu tại hiện trường cho phép đánh giá sơ bộ chất lượng bê tông cọc. Trong trường hợp cần thiết có thể nén các mẫu để xác định cường độ của bê tông. Đây là phương pháp duy nhất có thể kiểm tra được chính xác chất lượng tiếp xúc giữa mũi cọc và đất nền dưới mũi cọc. Tuy nhiên, phương pháp này còn nhiều hạn chế vì: chỉ một lỗ khoan để đánh giá toàn bộ đường kính cọc nên độ tin cậy không cao. Phương pháp này tuy đơn giản nhưng tốn nhiều thời gian và kinh phí. Lúc khoan cần phải ghi chép tốc độ khoan ở mỗi đợt (độ 5cm một đợt). Các ghi chép đó sẽ giúp nhà chuyên môn trong việc nhận định tình hình. Việc xem xét các lõi khoan sẽ cho biết độ đồng nhất của bê tông và chất lượng chỗ tiếp xúc bê tông với đất nền ở đầu mũi cọc. Cần phân biệt các đứt gẫy do tác dụng khoan và các đứt đoạn không liên tục do đổ bê tông. Về nguyên tắc có thể khoan lấy lõi trên suốt chiều dài cọc, nhưng xét mức độ cần thiết, tại công trình cầu Hàm Rồng chỉ khoan lấy lõi tại mũi cọc. Việc này được thực hiện trên 8 cọc có đường kính 2m. Bên trong cọc đã đặt sẵn ống thép có đường kính 105mm, đáy ống có nắp bịt và đặt cách đáy cọc 1m. Việc khoan lõi được thực hiện từ đáy ống cho tới độ sâu 20 cm cách đáy cọc. Các mẫu khoan được đặt liên tục và tiến hành quan sát. Đồng thời căn cứ vào sự ổn định của tốc độ khoan để đánh giá được tính đồng nhất và liên tục của bê tông mũi cọc. 2.7. Quan sát bằng thiết bị vô tuyến Thiết bị bao gồm: 1 camera hình trụ tròn, kín có đường kính 48 mm ở đó có một số đầu dò khác có thể quan sát dọc trục hoặc ngang, một đoạn cáp dài độ 100 m nối camêra với trung tâm điều khiển, một trung tâm điều khiển, một máy thu hình có chu trình kín, một máy ghi hình có hiệu suất nâng cao. Hình 4. Sơ đồ dây truyền quan trắc của Camera thu nhỏ truyền hình. Phương pháp này được thực hiện bằng cách khoan tạo lỗ dọc thân cọc, sau đó hạ camera vô tuyến xuống để quan sát thành hố khoan. Thiết bị khoan sử dụng trong trường hợp này là khoan phá, không cần phải lấy mẫu bê tông. Góc quan sát của camera là 360 0, cho phép quan sát một cách chi tiết thành hố khoan, trong đó các vị trí bê tông bị rỗ được phát hiện một cách dễ dàng. 3. Kết luận 1- Việc đánh giá tổng thể chất lượng của bê tông phải được nghiên cứu một cách kỹ lưỡng về chất lượng trong công tác chuẩn bị, chất lượng trong qúa trình đổ bê tông chứ không chỉ căn cứ vào việc khám dò trực tiếp hay khoan Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2015 73 lấy lõi v.v sau khi cọc đã được nhồi bê tông xong. 2- Các phương pháp biến dạng nhỏ (PIT), phương pháp siêu âm và tia gama truyền qua là các phương pháp kiểm tra cọc tiên tiến, giá thành rẻ có thể kiểm tra đựơc nhiều cọc trong một thời gian ngắn, nên các phương pháp này được khuyến khích áp dụng rộng rãi cho các công trình móng cọc đặc biệt là cọc khoan nhồi. 3- Bên cạnh những ưu điểm của các phương pháp nêu ở mục 2, bản thân các số liệu ghi lại đựơc trong máy không nói được nhiều, cần có sự am hiểu sâu sắc về lý thuyết cũng như kinh nghiệm qua nhiều công trình thực tế mới có thể xem xét đánh giá chính xác thực trạng khuyết tật được. 4- Từ những hạn chế của các phương pháp nói trên cần có các thí nghiệm bổ sung như khoan lấy lõi, quan sát bằng thiết bị vô tuyến Cũng như nhật ký thi công cọc và tài liệu khảo sát địa chất sẽ hỗ trợ rất nhiều để có kết luận cuối cùng về chất lượng cọc. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Châu Ngọc Ẩn. 2005. Giáo trình Nền Móng, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM. [2] Nguyễn Bá Kế. 2000. Giáo trình Sự Cố Nền Móng Công Trình (Phòng Tránh, Sửa Chữa, Gia Cường), NXB Xây Dựng, Hà Nội. [3] Phạm Ngọc Tân. 2012. Tài liệu giảng dạy lớp giám sát thi công chuyên đề “Giám sát Nền móng”, ĐHXD Miền Trung.