Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD 196:1997 Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi nhà cao tầng

TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM

TCXD 196:1997

NHÀ CAO TẦNG - CÔNG TÁC THỬ TĨNH VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC KHOAN NHỒI

High rise building - Static loading test and control of quality of bored piles

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho việc kiểm tra chất lượng và sức chịu tải của cọc khoan nhồi

2. Thí nghiệm nén tĩnh

2.1. Số lượng và vị trí cọc thí nghiệm

Số lượng cọc thí nghiệm nén tĩnh, thường do tư vấn và thiết kế quy định tùy theo tính chất công trình, điều kiện đất nền và mức độ hoàn hảo của công nghệ thi công cọc. Thông thường lấy bằng 1% tổng số cọc và vị trí cọc thí nghiệm được thiết kế và tư vấn chỉ định tại chỗ có điều kiện bất lợi về đất nền hoặc tập trung tải trọng cao.

2.2. Phương pháp thí nghiệm

Các cọc thí nghiệm theo phương pháp giữ tải trọng tùng cấp cho đến hai hoặc ba lần tải trọng thiết kể. Đối trọng có thể là các cọc neo hoặc chất vật nặng đặt trên một hệ dầm thép nằm bên trên dám chính. Các kích nén cọc được bố trí sao cho lực nén tổng nằm ở vị trí tâm cọc. Từ 2 đến 4 đồng hồ thiên phân kể loại hành trình 5cm được dùng để đo chuyển vị đầu cọc. Một máy kinh vĩ được dùng để kiểm tra độ chuyển dịch hệ gá đồng hồ (nếu có) và chuyển dịch của hệ đối trọng.

2.3. Công tác chuẩn bị thí nghiệm : tuân theo các quy trình thí nghiệm cọc thông thường.

2.4. Quy trình thí nghiệm (Theo BS8004 : 1986, ASTM và kinh nghiệm thực tế) .

Quy định thí nghiệm có thể được giải thích chi tiết dưới đây (bảng 1)

a) Gia tải bước 1:

- Cọc được gia tải theo từng cấp 25%, 50%, 75% và 100% tải trọng làm việc và đọc đồng hồ đo lún tại các thời điểm 1, 2, 4, 8, 15, 60, 120, 180, 240 phút và sau từng hai giờ một cho mỗi cấp nói trên.

- Tăng tải trọng lên cấp mới khi tốc độ lún sau 1 giờ là nhỏ hơn 0,25mm.

- Thời gian giữ tải cho một cấp không nhỏ hơn 1 giờ.

- Tại cấp tải trọng thiết kế, thời gian giữ tải không ít hơn 6 giờ và có thể kéo dài đến 24 giờ.

- Giảm tải qua các cấp 50% , 25% và 0% , đo chuyển vị hồi phục của cọc tại thời điểm 1 2, 4, 8, 15, 30, 60 phút. Tại cấp tải trọng 0% theo dõi cho đến lúc trị chuyển là không đổi

Bảng 1-Quy trình thí nghiệm

b) Gia tải bước 2 :

- Cọc được gia tải từng cấp 25, 50, 75, 100, 125,l50,175, 200% (và có thể tăng đến các cấp 225 và 250% tuỳ theo ý kiến thiết kế) và đọc đồng hồ đo lún tại các thời điểm 1, 2, 4, 8, 15, 30, 60, 90, 120, 180, và 240 phút và sau từng 2 giờ cho mỗi cấp.

- Tăng tải trọng lên cấp mới khi độ lún sau 1 giờ nhỏ hơn 0,25mm.

- Giữ tải trọng ở cấp 200% hoặc 250% trong 24 giờ hoặc cho đến lúc độ lún sau 1 giờ nhỏ hơn 0,25mm.

- Giảm tải theo cấp 200, 150, 100, 50 và 0% tải trọng thiết kế và đọc chuyển vị hồi phục ở đầu cọc sau từng giờ cho đến đạt giá trị không đổi.

2.5. Cọc thí nghiệm được dừng thí nghiệm khi :

1) Kích hoặc đồng hồ đo biến dạng bị hư hỏng ;

2) Liên kết giũa hệ thống gia tải, cọc neo không đảm bảo ;

3) Đầu cọc bị nứt vỡ ;

4) Số đọc cơ sở ban đầu không chính xác.

2.6. Cọc được coi là bị phá hoại khi :

l) Cọc bị phá hỏng do vật liệu và kích thước cọc không đảm bảo ;

2) Độ lún lớn nhất của cọc tại cấp tải trọng bằng 2,0 lần tải trọng thiết kế sau 24 giờ lớn hơn 2,5% đường kính cọc ;

3) Độ lún lớn nhất của cọc tại cấp tải trọng bằng 2,5 lần tải trọng thiết kế sau 24 giờ lớn hơn 2,5% đường kính cọc ;

4) Độ lún dư lớn hơn 8mm.

2.7. Tải trọng cho phép được lựa chọn với trị nhỏ nhất theo các điều kiện sau :

a) Bằng 40% cấp tải trọng mà ở đó độ lún tăng liên tục ;

b) Bằng 40% tải trọng gây ra độ lún bằng 2% đường kính cọc ;

c) Bằng 40% tải trọng giới hạn xác định theo phương pháp tiếp tuyến trên biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún.

2.8. Báo cáo kết quả thử tĩnh cọc

Kết quả thử tĩnh cọc sẽ được giao nộp cho chủ đầu tư và thiết kế với các số liệu chính sau :

a) Đường kính và chiều dài cọc khoan nhồi với sơ đồ bố trí cốt thép ;

b) Nhật kí ghi chép kết quả thí nghiệm cọc, các số đọc lực và độ lún trong suốt quá trình thử tải cọc ;

c) Biểu đồ quan hệ thời gian gia tải, độ lún và biểu đồ quan hệ tải trọng và độ lún

d) Những kết quả kiểm tra của tư vấn và những vấn đề khác (nếu có) .

3. Thí nghiệm độ đồng nhất của cọc bằng ph­ương pháp đo sóng ứng suất - Phương pháp biến dạng nhỏ PIT.

3.1. Cọc thí nghiệm

Khoảng 30- 60% số cọc thi công thờng được quy định để thí nghiệm bằng phương pháp này. Cọc thí nghiệm có thể được chọn ngẫu nhiên hoặc theo chỉ định của nhà tư vấn và thiết kế

3.2. Phương pháp thí nghiệm

Phương pháp thí nghiệm cọc PIT dựa trên nguyên lý đo ghi vận tốc sóng ứng suất lan truyền trong thân cọc gây ra bởi một lực xung nhỏ bằng cách gõ búa lên đầu cọc. Sóng ứng suất này sẽ phản hồi lại khi gặp thay đổi kích thước cọc, khuyết tật trong bê tông hoặc chạm mũi cọc và được thu qua đầu đo gia tốc truyền vào bộ phận xử lý và hiển thị trên màn hình hoặc in ra từ máy in. Dựa vào tốc độ lan truyền sóng ứng suất có thể xác định chính xác vị trí khuyết tật của cọc.

3.3. Quy trình thí nghiệm

a) Đầu cọc được làm sạch hoặc đập đến lớp bê tông rắn chắc ;

b) Gắn đầu đo gia tốc nối với bộ xử lý ;

c) Dùng búa gõ lên đầu cọc ;

d) Đo sóng ứng suất phản hồi để in ra hoặc ghi vào đĩa về xử lý trong phòng bằng chương trình vi tính chuyên dùng.

4. Thí nghiệm kiểm tra chất l­ợng thi công của cọc bằng ph­ơng pháp siêu âm

Phương pháp kiểm tra chất lượng bằng cọc khoan nhồi bằng siêu âm được xem là có độ tin cậy cao nhất do có thể giúp được thông tin cần thiết suốt chiều dài thân cọc với số lỗ đặt trước tuỳ ý. Phương pháp này đã được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới đề kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi cũng như tường trong đất.

4.1. Cọc thí nghiệm

Thông thường cử 10 cọc sẽ chọn 1 cọc để đặt trước ống thỉ nghiệm bằng phương pháp này. Các cọc thí nghiệm sẽ được chọn ngẫu nhiên theo sự thống nhất với bên tư vấn thiết kế.

4.2. Phương pháp thí nghiệm

Đầu phát và đầu thu nồi với máy trung tâm, được thả đều xuống lỗ bằng ống chất dẻo hoặc thép đã đặt trước trong thân cọc. Sóng siêu âm được phát ra qua đầu phát và được thu lại tại đầu thu và truyền về máy trung tâm. Tín hiệu được chuyển thành dạng số và lưu vào trong máy. Bất cứ thay đổi nào của tín hiệu nhận được như yếu đi hoặc chậm sẽ được máy phân tích và chỉ ra khuyết tật của bê tông như rỗ, giảm cường độ do xi măng bị rửa trôi, rạn nứt hoặc có các dị vật...

4.3. Quy trình thí nghiệm

1. Các ống dẫn (bằng chất dẻo hoặc bằng thép) có đường kính 50-70mm được đặt cách nhau một khoảng cố định cùng cốt thép của thân cọc trước khi đổ bê tông. Lòng ống phải trơn tru, không tắc, có độ thẳng cho phép để đầu phát và đầu thu khi đo dịch chuyển dễ dàng.

2. Đầu phát và đầu đo đấu với máy chính thả đều vào 2 lỗ. Sóng siêu âm đo được trong suốt hành trình sẽ được giữ lại trong máy với trục y là chiều sâu cọc và trục x là tín hiệu sóng.

3. Sau khi kết thúc ở hai lỗ dầu, đầu đo chuyển sang lỗ thứ 3 trong khi đầu phát chuyển vào lỗ thứ 2. Cứ như vậy một cọc sẽ được đo 3 lẩn. Số ống đặt trong cọc nhiều hay ít (2,3 hoặc 4) tuỳ thuộc vào đường kính cọc lớn hay nhỏ.

4. Số liệu ghi lại được trong quá trình đo sẽ được xử lý trong phòng bằng chương trình vi tính chuyên dùng