I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Cọc khoan nhồi đang được sử dụng rộng rãi tại nhiều công trình dân dụng, công nghiệp và giao thông tại Việt nam. Loại cọc này có khả năng áp dụng thích hợp cho các công trình có tải trọng lớn, trong các khu đô thị đông đúc....Trong những năm gần đây, ngành xây dựng công trình giao thông ở nước ta đã có những tiến bộ vượt bậc. Cùng với các công nghệ thi công cầu tiên tiến như đúc hẫng cân bằng, đúc đẩy, thi công cầu dây văng khẩu độ lớn,... đã và đang trở nên phổ biến thì công nghệ thi công cọc khoan nhồi cũng đã được sử dụng một cách rộng rãi. Qua thực tế thi công cho thấy đã có nhiều sai sót về mặt kỹ thuật và xẩy ra một số sự cố đáng tiếc. Điều đó cho thấy cần phải quan tâm tới công tác quản lý, kiểm tra và đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi và đề ra các giải pháp khắc phục.

II. TÌNH HÌNH ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CỌC KHOAN NHỒI

II.1. Tình hình áp dụng các phương pháp kiểm tra chất lượng và xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi trên thế giới :

Trên thế giới, các phương pháp kiểm tra chất lượng và xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi được quan tâm từ rất sớm. Đến nay đã có rất nhiều các nghiên cứu lý thuyết, các phương pháp và thiết bị kiểm tra được áp dụng có hiệu quả trong công tác quản lý chất lượng cọc khoan nhồi. Có nhiều hãng chuyên sản xuất thiết bị và thực hiện công tác kiểm tra, đánh giá chất lượng cọc như PDI, LOADTEST của Mỹ, TNO của Hà Lan, Testconsult,...

• Các phương pháp kiểm tra chất lượng cọc :

Các phương pháp kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi ban đầu chủ yếu dựa vào nguyên lý phản hồi âm thanh, phản hồi xung. Năm 1983, Trung tâm thí nghiệm động lực học ở Delft (Hà Lan) đã nghiên cứu, phát triển phương pháp phản hồi âm thanh để kiểm tra độ đồng nhất thân cọc.

Năm 1977, Wetman đề xuất phương pháp phản hồi xung và đo trở kháng cọc để xác định khuyết tật trong cọc và độ cứng của hệ cọc-đất nền. Đây chính là cơ sở lý thuyết cho các thiết bị kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi như là PIT của hãng PDI-Mỹ, MIMP của Pháp.

Cũng từ nguyên lý này một số phương pháp kiểm tra chất lượng cọc được đề xuất như là phương pháp chấn động song song, phương pháp sóng ứng suất trong. Tuy nhiên các phương pháp này chỉ được sử dụng trong các trường hợp đặc biệt.

Phương pháp siêu âm truyền qua nhờ các ống đặt sẵn trong cọc cũng là một phương pháp được sử dụng phổ biến trên thế giới. Phương pháp này dựa vào vận tốc âm truyền trong bê tông để đánh giá chất lượng cọc. Đã có nhiều thiết bị kiểm tra được chế tạo, trong đó thiết bị được sử dụng nhiều nhất là CSL (Crosshole Sonic Logging) của hãng Olson Instrument.

Ngoài các phương pháp nêu trên, người ta còn sử dụng một số phương pháp sau để kiểm tra chất lượng cọc : phương pháp khoan lấy lõi, phương pháp tia gamma, phương pháp nội soi bê tông.

• Các phương pháp thử tải xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi :

Trong các phương pháp thử tải cọc khoan nhồi thì phương pháp thử tải tĩnh truyền thống là phương pháp cho độ chính xác cao nhất và cũng được sử dụng sớm nhất. Tuy nhiên, khi các cọc khoan nhồi được thi công sâu hơn, đường kính cọc lớn hơn dẫn đến sức chịu tải cọc rất lớn thì phương pháp thử tải tĩnh truyền thống gặp khó khăn.

Những năm 60, Viện công nghệ Case đã xây dựng “Phương pháp thử động biến dạng lớn PDA” để kiểm tra sức chịu tải cọc khoan nhồi dựa trên lý thuyết truyền sóng trong cọc. Đến nay, phương pháp này được sử dụng phổ biến và được đưa vào quy trình của nhiều nước.

Đầu những năm 1980, giáo sư người Mỹ Jorj O. Osterberg của Trường Đại học Northwestern, Florida đã đưa ra một công nghệ nén tĩnh mới mà sau này mang tên ông là “Phương pháp thử tải tĩnh bằng hộp tải trọng Osterberg”. Tải trọng thử tác dụng lên cọc được truyền từ hộp tải trọng đặt sẵn trong thân cọc trước khi đổ bê tông. Cho đến nay phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi và được đưa vào tiêu chuẩn của nhiều nước. Công ty Loadtest đang là hãng giữ độc quyền về sản xuất các thiết bị của phương pháp này.

Phương pháp thử tải cọc khoan nhồi mới nhất là “Phương pháp thử tải tĩnh động STATNAMIC”. Phương pháp này được thí nghiệm lần đầu tiên vào năm 1988 ở Canada. Từ năm 1989 nó đã bắt đầu dược ứng dụng trong thực tế ở các nước Canada, Hà Lan, Nhật Bản,... Năm 1995, Hội nghị quốc tế lần thứ nhất về STATNAMIC tổ chức từ ngày 27-30/9 đã tập hợp gần 200 nhà khoa học trên thế giới. Trong Hội nghị này đã thông báo các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm được tiến hành ở nhiều nước, đây cũng là diễn đàn để trao đổi để hoàn thiện hơn phương pháp này. Hiện nay, hãng TNO của Hà Lan, một hãng đi đầu trong nghiên cứu phương pháp STATNAMIC đang có hệ thống thiết bị được sử dụng phổ biến nhất.

II.2. Tình hình áp dụng các phương pháp kiểm tra chất lượng và xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi ở Việt Nam :

Ở nước ta trong những năm gần đây cọc khoan nhồi đã được sử dụng phổ biến trong xây dựng nền móng các công trình xây dựng, giao thông, cảng,...Việc kiểm tra đánh giá chất lượng và sức chịu tải của cọc khoan nhồi đã được quan tâm chú ý.

• Các phương pháp kiểm tra chất lượng cọc :

Phương pháp tia gama là phương pháp kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi được sử dụng lần đầu tiên ở nước ta trong xây dựng cầu Việt Trì (vào đầu những năm 90). Tuy nhiên nó có hạn chế về độ an toàn và bề dày bê tông đo được, do đó không được áp dụng rộng rãi.

Hiện nay, các phương pháp kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi được sử dụng phổ biến trong nước là phương pháp thử động biến dạng nhỏ (PIT, MIMP) và phương pháp siêu âm truyền qua. Hầu hết các cọc khoan nhồi được kiểm tra đều áp dụng đồng thời cả hai phương pháp này.

• Các phương pháp thử tải cọc khoan nhồi :

Phương pháp thử tải tĩnh là phương pháp được sử dụng đầu tiên để xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi.

Ngoài ra, hiện nay phương pháp thử động biến dạng lớn cũng đang được sử dụng phổ biến ở nước ta. Hầu hết các công trình có sử dụng cọc khoan nhồi đều áp dụng phương pháp thử tải này.

Phương pháp thử tải tĩnh bằng hộp tải trọng Osterberg được áp dụng lần đầu tiên ở nước ta trong công trình cầu Mỹ Thuận vào đầu năm 1998, tiếp đó là cầu Lạc Quần vào cuối năm 1998. Để có thể áp dụng phổ biến phương pháp này cần phải đào tạo được đội ngũ cán bộ có trình độ tay nghề cao.

Phương pháp thử tải tĩnh động STATNAMIC là phương pháp chỉ mới được nghiên cứu về mặt lý thuyết ở Việt Nam. Năm 1995, tư vấn Anh đã đề nghị áp dụng cho thử cọc tại cảng container Tân Thuận nhưng không được phía Việt Nam chấp thuận, nguyên nhân có thể do tại thời điểm đó công nghệ này còn quá mới đối với chúng ta. Với ưu thế về độ tin cậy và giá thành hợp lý, trong thời gian tới chắc chắn phương pháp thử tải tĩnh động STATNAMIC sẽ được áp dụng trong việc thử tải cọc khoan nhồi ở Việt Nam.

MỤC LỤC

I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1

II. TÌNH HÌNH ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CỌC KHOAN NHỒI 1

II.1. Tình hình áp dụng các phương pháp kiểm tra chất lượng và xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi trên thế giới : 1

II.2. Tình hình áp dụng các phương pháp kiểm tra chất lượng và xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi ở Việt Nam : 3

III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CỌC KHOAN NHỒI 4

III.1. Kiểm tra chất lượng cọc trong quá trình thi công : 4

III.1.1. Giới thiệu chung : 4

III.1.2. Kiểm tra chất lượng lỗ cọc : 4

III.1.3. Kiểm tra chất lượng bê tông và công nghệ đổ bê tông : 12

III.2. Kiểm tra chất lượng cọc sau thi công : 12

III.2.1. Giới thiệu chung : 12

III.2.2. Phương pháp thử động biến dạng nhỏ : 13

III.2.3. Phương pháp chấn động song song (Parallel Seismic Test) : 21

III.2.4. Phương pháp sóng ứng suất trong (Internal Stress Wave Test) : 22

III.2.5. Phương pháp khoan và lấy mẫu (Drilling and Coring) : 24

III.2.6. Phương pháp siêu âm truyền qua (Crosshole Acoustic Tests) : 25

III.2.7. Phương pháp tia gamma (Gamma-Gamma Testing) : 35

III.2.8. Phương pháp nội soi bê tông (Concreteoscopy) : 37

III.3. Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi : 38

III.3.1. Giới thiệu chung : 38

III.3.2. Phương pháp thử tải trọng tĩnh truyền thống : 39

III.3.3. Phương pháp thử động biến dạng lớn PDA : 47

III.3.4. Phương pháp thử tải trọng tĩnh bằng hộp tải trọng Osterberg : 53

III.3.5. Phương pháp thử tải tĩnh động STATNAMIC : 61

IV. KHUYẾT TẬT CỦA CỌC KHOAN NHỒI– CÁC VẤN ĐỀ THƯỜNG GẶP, NGUYÊN NHÂN VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC 69

IV.1. Một số hình ảnh về khuyết tật trong cọc khoan nhồi 69

IV.2. Các vấn đề sự cố trong thi công cọc thường gặp, nguyên nhân và các biện pháp giải quyết: 73

IV.2.1. Vấn đề thường gặp, nguyên nhân và biện pháp xử lý cọc nhồi khoan lỗ tuần hoàn thuận 73

IV.2.2. Vấn đề thường gặp, nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc nhồi bằng gầu khoan 73

IV.2.3. Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý cọc nhồi khoan lỗ bằng máy thả chìm trong nước 74

IV.2.4. Nguyên nhân và biện pháp xử lý khi ống khô nhỏ hoặc không nhổ lên được trong phương pháp dùng ống chống giữ thành 75

IV.2.5. Vấn đề thường xuyên gặp, nguyên nhân, biện pháp xử lý cọc nhồi tạo lỗ bằng xung kích 77

IV.2.6. Vấn đề thường gặp, nguyên nhân và biện pháp xử lý cọc nhồi làm bằng lỗ phá nổ. 78

IV.2.7. Vấn đề thường gặp, nguyên nhân, biện pháp xử lý khi đổ bê tông dưới nước 79

V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84