Đăng bởi: Vương Quân 0 19 tháng 3, 2018 11:12:CH
Đánh giá khả năng chịu tải của cọc tại hiện trường là công tác quan trọng và cần thiết sau khi thi công cọc nhằm kết luận chính xác sức chịu tải của cọc theo điều kiện thực tế. Những số liệu thu thập được trong giai đoạn này sẽ là cơ sở để các kỹ sư xây dựng tính toán kết cấu móng nền cho công trình. Đó cũng chính là những lý do chính trả lời cho câu hỏi: Tại sao phải thi công cọc thử? Nội dung chính của bài viết sẽ là quy trình thử tải móng cọc và những yêu cầu kỹ thuật về thử tải móng cọc.
Xem thêm: Những mẫu nhà cấp 4 kiểu mái bằng
1. Tại sao phải thi công cọc thử? Mục đích đóng cọc thử là gì?
Các thí nghiệm hiện trường đánh giá khả năng chịu tải của cọc được thực hiện nhằm kiểm tra và khẳng định độ chính xác của các giá trị thiết kế và chất lượng toàn bộ quá trình thi công. Phổ biến có ba nhóm phương pháp được ứng dụng rộng rãi, bao gồm: thí nghiệm tĩnh, thí nghiệm động và thí nghiệm tĩnh.
Trong nhóm thí nghiệm tĩnh, phương pháp nén tĩnh là giải pháp truyền thống được tin cậy và sử dụng rộng rãi nhất. Kết quả nén tĩnh cọc hiện trường cho phép đánh giá khả năng chịu tải của cọc đơn theo quan hệ giữa tải trọng tác dụng và chuyển vị của cọc mà thực chất là chuyển vị đo được ở đầu cọc.
Trong nhóm thí nghiệm động, phương pháp thử động biến dạng lớn được sử dụng để kiểm tra đối chứng hay thay thế phương pháp nén tĩnh. Phương pháp thử động biến dạng lớn có thể khắc phục được một số nhược điểm của phương pháp nén tĩnh và đặc biệt là sự tiện dụng khi có sự hỗ trợ của kỹ thuật hiện đại.
2. Quy trình thi công đóng cọc thử
a. Thử động
Yêu cầu gồm cả 2 trường hợp kéo và nén, tiến hành tại thời điểm có địa chất tiêu biểu, trước thi công hay trong quá trình thi công.
- Số lượng cọc thử: Từ 0.5 – 1% số lượng cọc thi công và không ít hơn 3 cọc.
- Quy cách cọc: Loại cọc dùng cọc bê tông cốt thép M300, tiết diện 25xm x 25cm. Chiều dài cọc L = 24cm gồm 2 đốt theo tổ hợp 12m đốt đầu + 12m đốt mũi. Độ cao mũi cọc dự kiến 18.8m
Xem thêm: Những mẫu thiết kế nhà cấp 4 mái thái
- Công tác chuẩn bị: Sàn đạo đóng cọc thử phải đủ cứng để khi đóng sàn đạo phải không bị lắc làm giảm năng lượng xung kích của búa. Loại búa nên dùng loại va đập có trọng lượng phần rơi từ 1800kg đến 2500kg, năng lượng xung kích tối thiểu là 4000kgm.
Chất lượng cọc: Cọc phải được chế tạo theo đúng bản thiết kế và phải được nghiệm thu, kiểm tra chất lượng trước khi đóng.
- Quy định khi đóng cọc:
+ Khi mũi cọc còn cách độ cao dự kiến 1m nhưng mật độ đã đạt 2mm/1 nhát
+ Khi mũi cọc đã đạt đến độ cao thiết kế dự kiến và độ chối đạt 2mm< e <=4mm.
+ Khi mũi cọc đạt đến độ cao thiết kế dự kiến nhưng độ chối vẫn lớn hơn 4mm/1 nhát thì phải đóng tiếp cho tới khi thỏa mãn 1 trong 2 điều kiện sau:
- Độ chối e <= 4mm
- Chiều dài đóng thêm tối đa là 1m
- Quy định khi thử
+ Chờ 3 ngày kể từ khi kết thúc việc đóng cọc, vỗ lại bằng 3 hồi búa, mỗi hồi 20 nhát
+ Điều kiện kết thúc việc thử cọc: Độ chối của cọc sau khi vỗ lại đạt từ 2mm đến 3mm/ 1 nhát. Trong trường hợp không đạt độ chối nói trên cần thông báo cho bên thiết kế để phối hợp xử lý.
+ ghi chép lại tất cả diễn biến đóng cọc từ lúc hạ cọc đến khi kết thúc công tác thử cọc, có sự giám sát của tư vấn giám giát.
b. Thử tĩnh
Việc thử cọc nhằm xác định tải trọng giới hạn theo đất nền của cọc ứng với chiều sâu thiết kế dự kiến, qua đó quyết định chính thức chiều dài cọc đúc đại trà, sơ đồ bố trí cọc. Phương pháp thử tĩnh được thực hiện như sau:
- Cọc bê tông cốt thép M300, kích thước 25x25cm, chiều dài cọc L = 30cm theo tổ hợp 10 + 10 + 10cm đốt mũi. Cọc sử dụng để ép phải có đầy đủ lý lịch xuất xưởng, đảm bảo chất lượng và cường độ theo thiết kế quy định. Sức chịu tải của cọc là 30T.
- Chọn thiết bị ép: Trên cơ sở tải trọng thử là 50T sẽ lựa chọn thiết bị kích thủy lực ép cọc có khả năng ép cọc tối thiểu 70T. Độ chính xác của đồng hồ đo chuyển vị đầu cọc cần tối thiểu là 0.01mm. Các đồng hồ đo áp lực phải được kiểm định bởi cơ quan chuyên ngành ngay trước khi thử tải. Hệ thống định vị, kích và cọc ép phải đáp ứng yêu cầu giữ ổn định vị trí cọc trên mặt bằng.
Xem thêm: Các kiểu nhà cấp 4 mini đẹp nhất
- Trình tự ép và thử tĩnh:
Điều kiện dừng ép: Mũi cọc đạt tới cao độ thiết kế dự kiến (25,75m) và lực éo tối thiểu 50 T. Lực éo đạt tối thiểu 50T và cọc được hạ vào tầng đất tốt 1 đoạn ít nhất 1m. Chiều sâu ngập trong đất tốt được đánh giá thông qua áp lực kích: tính từ lúc áp lực kích tăng đột biến dự kiến khoảng 40 T trở lên.
Lưu ý: Hệ thống định vị kích và cọc ép cần chính xác, được điều chỉnh đúng tâm cọc và không gây áp lực ngang tác dụng lên đầu cọc. Việc ép và nối cọc được thực hiện theo đúng trình tự và yêu cầu trong quy trình ép cọc. Ghi diễn biến lực ép trong từng giai đoạn 1m. Khi cọc tiếp xúc với đất tốt thì ghi diễn biến lực ép trong từng đoạn 20cm.
Ghi chú:
- Điều kiện tăng cấp tải trọng: Tải trọng được tăng thêm 1 cấp nếu sau thời gian quan sát độ lún của cọc nhỏ hơn 0.20mm và giảm dần đọc trong khoảng thời gian trên.
- Phải ghi chép độ lún trong quá trình gia tải:
+ 15 phút 1 lần trong thời gian giả tải <1h
+ 30 phút 1 lần trong thời gian gia tải 1h đến 6h
+ 60 phút 1 lần trong thời gian gia tải > 6h
- Ghi chép tải, độ lún trong quá trình giảm tải: Tải trọng, độ lún và thời gian được ghi ngay khi được giảm cấp tương ứng và ngay khi bắt đầu giảm xuống cấp mới.
- Điều kiện dỡ tải:
+Khi cấp tải trọng đạt 50 T và thời gian giữ tải theo quy định
+ Khi ở cấp tải trọng bất kì < 50 T mà tổng độ lún do tải trọng thử gây ra vượt quá 45mm hoặc độ lún sau 1h quan sát kể từ sau thời gian giữ tải quy định lớn hơn 0.2mm và tăng dần sau mỗi lần đọc trong khoảng thời gian trên.
- Cọc được nén theo từng cấp, tính tăng của tải trọng thiết kế. Tải trọng được tăng lên cấp mới nếu sau 1 giờ quan trắc độ lún của cọc nhỏ hơn 0.20 mm và giảm dần sau mỗi lần đọc trong thời gian trên. Tùy theo yêu cầu thiết kế, cọc có thể gia tải đều 200% tải trọng thiết kế. Thời gian ở cấp 100%, 150% và 200% có thể kéo dài hơn 6giờ đến 12 hay 24 giờ. Tại cấp tải 100% được giữ tải 6 giờ có thể giảm tải về 0% để quan trắc độ lún đàn hồi và độ lún dư tương ứng với cấp tải trọng thiết kế.
Xem thêm: Những mẫu nhà cấp 4 đơn giản
1. Mục đích thí nghiệm thử tĩnh cọc
Thí nghiệm nến tĩnh được tiến hành trước khi thi công ép cọc đại trà nhằm xác định sức chịu tải của cọc, các số liệu về cường độ, biến dạng và mối quan hệ tải trọng – chuyển vị của cọc làm cơ sở cho thiết kế hoặc điều chỉnh đồ án thiết kế, chọn thiết bị và công nghệ thi công phù hợp.
2. Nguyên tắc thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành bằng phương pháp dùng tải trọng tĩnh ép dọc trục cọc sao cho dưới tác dụng của lực ép, cọc lún sâu thêm vào đất nền. Tải trọng tác dụng lên đầu cọc được thực hiện bằng kích thủy lực với hệ phản lực là dàn chất tải, neo hoặc kết hợp cả hai. Các số liệu về tải trọng, chuyển vị, biến dạng… thu được trong quá trình thí nghiệm là cơ sở để phân tích đánh giá sức chịu tải và mối quan hệ tải trọng – chuyển vị của cọc trong đất nền.
3. Số lượng cọc thí nghiệm
Do thiết kế quy định, thông thường được lấy bằng 1% tổng số cọc của công trình nhưng trong mọi trường hợp không ít hơn 02 cọc.
Quá trình thử tải tĩnh
4. Thiết bị thí nghiệm
Thiết bị thí nghiệm bao gồm:
Đối trọng: sử dụng trong công tác thí nghiệm nén tĩnh cọc tại công trình là những đối trọng bê tông đúc sẵn được xếp thành khối trên một hệ dầm đỡ bằng thép. Tổng tải trọng lớn nhất: 120% tải trọng thí nghiệm lớn nhất.
Hệ dầm đỡ: là một hệ thống khung thép hình đã được gia cường, tính toán và chế tạo đủ chịu tải lớn nhất thí nghiệm = 300 tấn. Dầm chịu lực chính là 1 dầm hộp bằng thép cao l 400mm gia cường hộp. Hệ dầm phụ là một hệ dầm thép cao – l 500mm đặt trên hệ gối đỡ. Hệ dầm này được gia cường chịu lực và không biến dạng khi chất tải cũng như trong suốt quá trình thí nghiệm.
Hệ gối đỡ: là một hệ bao gồm nhiều cục tải bê tông cốt thép đúc sẵn có kích thước và tải trọng (tấn) khác nhau đủ đỡ hệ đối trọng thí nghiệm đặt trên nền đất có tác dụng đỡ hệ dầm chất tải. Hệ gối được tính toán đủ tiết diện đảm bảo không gây lún khi chất tải trọng phục vụ thí nghiệm, không gây ảnh hưởng đến sự làm việc của cọc cũng như các thiết bị khác trong suốt qua trình thí nghiệm.
Hệ tải trọng: là một hệ bao gồm nhiều cục tải bê tông cốt thép đúc sẵn có kích thước và tải trọng (tấn) khác nhau, đối trọng thí nghiệm được đặt trên hệ dầm phụ sao cho cân đối. Tải đối trọng được tính toán theo yêu cầu đề ra đối với từng loại cọc và tải trọng thiết kế yêu cầu.
Hệ thống gia tải: hệ thống gia tải thí nghiệm trong công trình sử dụng kích thủy lực có sức nâng lớn hơn 150% tải trọng thí nghiệm lớn nhất, kích thủy lực được các đơn vị có chức năng kiểm định và cấp giấy chứng nhận kiểm định. Hệ kích này đặt trên đầu cọc thí nghiệm, trục của kích thủy lực trùng với trục của cọc thí nghiệm, hệ kích và dầm truyền tải đảm bảo truyền lự gia tải đúng tâm cọc thí nghiệm
Hệ thống đo lực: hệ thống đo lực sử dụng đồng hồ thủy lực có tải đo 0-600 kg/cm2. Lực nén tác động lên đầu cọc thí nghiệm được tính thông qua số đọc đồng hồ áp lực và hệ số sức nâng của kích thủy lực, được các đơn vị có chức năng kiểm định và cấp giấy chứng nhận kiểm định. (xem phần phụ lục Giấy chứng nhận kiểm định Đồng hồ áp lực)
Hệ thống bơm thủy lực: Hệ thống bơm thủy lực được gắn liền với kích thủy lực bằng các ống dẫn cung cấp dầu vào kích nhằm điều chỉnh sức nâng của kích theo ý muốn lưu lượng bơm 3 lít/ phút, áp suất tối đa 600 kg/cm2.
Hệ thống đo chuyển vị: Bao gồm 04 đồng hồ đo lún có khoảng đo lớn nhất 50mm có độ chính xác 0,01mm gắn chặt lên thân cọc thí nghiệm thông qua một hệ gá đỡ từ và gông thép, được các đơn vị có chức năng kiểm định và cấp giấy chứng nhận kiểm định. (xem phần phụ lục Giấy chứng nhận kiểm định Đồng hồ so 04 cái)
Hệ gá đỡ đồng hồ đo chuyển vị: Là hệ gá đỡ có chân từ tính bằng nam châm vĩnh cửu, gắn chặt vào hệ gông thép gắn trên đầu cọc thí nghiệm.
Hệ dầm chuẩn: dầm chuẩn hay được gọi là cầu đặt đồng hồ, có đủ độ cứng cần thiết và không bị ảnh hưởng của chấn động thời tiết (có thể là dầm hộp, dầm U,I,V) , khoảng cách từ chân gối đỡ cầu đặt đồng hồ, mốc chuẩn đến tâm cọc thí nghiệm không nhỏ hơn 3D
Hệ thống mốc chuẩn: Hệ thống mốc chuẩn dùng cho công trình là một hệ thép hình được chôn xuống đất. Độ cứng của thanh mốc chuẩn đảm bảo không bị biến dạng trong quá trình thí nghiệm và không ảnh hưởng do các tác động bên ngoài.
5. Chuẩn bị thí nghiệm
Những cọc được tiến hành thí nghiệm cần được kiểm tra chất lượng theo các tiêu chuẩn hiện hành về thi công và nghiệm thu cọc.
Công tác thí nghiệm nén tĩnh được tiến hành cho cọc đã đủ thời gian phục hồi cấu trúc của đất bị phá hoại trong quá trình thi công hoặc bê tông đạt cường độ. Đối với cọc BTLT ứng suất trước, thời gian nghỉ từ khi kết thúc thi công đến khi thí nghiệm là 07 ngày. Đối với cọc khoan nhồi, thời gian nghỉ từ khi kết thúc thi công đến khi thí nghiệm là 21 ngày.
Đầu cọc thí nghiệm có thể được cắt bớt hoặc nối thêm nhưng phải đảm bảo các yêu cầu sau:
– Khoảng cách từ đầu cọc đến dầm chính phải đủ để lắp đặt kích và thiết bị đo;
– Mặt đầu cọc được làm bằng phẳng, vuông góc với trục cọc, nếu cần thiết phải gia cố thêm để không bị phá hoại cục bộ dưới tác dụng tải trọng thí nghiệm;
– Cần có biện pháp loại trừ ma sát phần cọc cao hơn cốt đáy móng nếu xét thấy nó có thể ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm.
Kích phải đặt trực tiếp trên tấm đệm đầu cọc, chính tâm so với tim cọc. Khi dùng nhiều kích thì phải bố trí các kích sao cho tải trọng được truyền dọc trục, chính tâm lên đầu cọc.
Dụng cụ kẹp đầu cọc được bắt chặt vào thân cọc, cách đầu cọc khoảng 0,5 đường kính hoặc chiều rộng tiết diện cọc.
Các dầm chuẩn được đặt song song hai bên cọc thí nghiệm, các trụ đỡ dầm được chôn chặt xuống đất. Chuyển vị kế được lắp đối xứng hai bên đầu cọc và được gắn ổn định trên các dầm chuẩn, chân của chuyển vị kế được tựa lên dụng cụ kẹp đầu cọc hoặc tấm đệm đầu cọc (hoặc có thể lắp ngược lại)
Khoảng cách lắp dựng thiết bị được quy định như sau:
– Từ tâm cọc thí nghiệm đến tâm cọc neo hoặc cánh neo đất lớn hơn 3D nhưng trong mọi trường hợp không nhỏ hơn 2m;
– Từ cọc thí nghiệm đến điểm gần nhất của các gối kê lớn hơn 3D nhưng trong mọi trường hợp không nhỏ hơn 1,5m;
– Từ cọc thí nghiệm đến các gối đỡ dầm chuẩn không nhỏ hơn 1,5 m;
– Từ mốc chuẩn đến cọc thí nghiệm, neo và các gối kê dàn chất tải lớn hơn 5D nhưng trong mọi trường hợp không nhỏ hơn 2,5m.