Đánh giá chất lượng công trình khi kể đến các sai lệch, khuyết tật do thi công cọc

ớc và công nghệ kiểm tra đánh giá cần thiết cùng với các tiêu chí kỹ thuật sẽ được áp dụng. Ngoài những yêu cầu chung như các bộ phận kết cấu xây dựng thông thường, phần móng còn có các đặc thù riêng như: - Mức quan trọng về kỹ thuật cũng như chi phí trong công trình. - Là bộ phận khuất, khó tiếp cận trực tiếp để kiểm tra và rất khó sửa chữa, thay thế. - Công nghệ thi công phức tạp, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khách quan: địa chất, thuỷ văn, khí hậu... Trong quá trình thi công móng công trình quy trình kiểm tra chất lượng, nghiệm thu cũng yêu cầu ngặt nghèo hơn các phần khác. Thường phân chia giai đoạn hoàn thành để nghiệm thu phần móng: - Giai đoạn gia cố nền: + Móng nông: Sau khi nghiệm thu xong phần nền đảm bảo các tiêu chuẩn thì mới thực hiện các bước thi công tiếp theo như đổ bê tông lót; công tác coppha; cốt thép... + Các phương pháp gia cố nền: thi công xong cọc cát, đệm cát, cọc tre... thì phải thực hiện nén thử tại hiện trường đảm bảo cường độ nền theo quy định của thiết kế mới cho thi công các giai đoạn tiếp theo. + Cọc bê tông cốt thép chế tạo sẵn: thực hiện xong và có kết quả của các cọc thí nghiệm mới thực hiện thi công cọc đại trà. Sau khi nghiệm thu xong tất cả các cọc đảm bảo chất lượng mới triển khai các bước tiếp theo. + Cọc khoan nhồi: Các cọc sau khi thi công và làm xong các thí nghiệm mới tổ chức nghiệm thu cọc đạt chất lượng tiến hành thi công đài, giằng. - Giai đoạn thi công đài, giằng: Sau khi nghiệm thu xong phần gia cố nền đạt tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu. Tiến hành thi công đài, giằng và thực hiện nghiệm thu. Muốn thi công các giai đoạn tiếp theo thì phần móng công trình phải được nghiệm thu đảm bảo chất lượng, phù hợp với các tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu. Vì vậy công tác kiểm định chất lượng móng công trình có vai trò hết sức quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng và sự an toàn của toàn bộ công trình xây dựng. 2.2. Các sự cố thường gặp trong quá trình thi công móng 2.2.1. Móng nông a. Định vị sai tim móng: Trong quá trình thi công công tác dẫn toạ độ có nhiều sai sót, các mốc chuẩn bị xê dịch khỏi vị trí ban đầu. b. Cao trình đáy móng không đúng thiết kế: Trong quá trình thi công công tác dẫn cao trình có nhiều sai sót. c. Sai lệch các kích thước móng: sai số do sử dụng các dụng cụ đo. d. Hố móng sụt lở, ngập nước: Không có biện pháp chống đỡ thành hố móng và bơm tiêu nước hợp lý. Trường hợp thi công móng dưới nước phải có biện pháp ngăn nước chảy vào hố móng trước khi thi công. e. Bùng đáy hố móng: Do mái hố móng bị trượt sâu hoặc áp lực ngược của tầng nước ngầm. 2.2.2. Cọc đóng, ép a. Cọc bị gãy: có thể do một trong các nguyên nhân sau đây: - Chất lượng cọc không tốt, bê tông bị khuyết, hoặc không đủ độ đặc chắc. - Cọc đã có sẵn các khuyết tật, chẳng hạn đã có các vết nứt ngang ở thân cọc mà mắt thường không phát hiện được. - Vật liệu làm đệm búa có tính đàn hồi kém, khiến cọc chịu lực xung kích quá lớn. - Tiếp xúc giữa mũi cọc và mặt bích của cọc không đều, gây phát sinh ứng suất cục bộ khi cọc chịu xung kích. - Cọc bị đóng lệch tim do tim quả búa và tim cọc không trùng nhau. - Cọc chưa đủ tuổi và chưa đạt cường độ do thiết kế quy định - Lực ép hoặc đóng quá lớn. b. Cọc sai vị trí thiết kế - Cọc sai vị trí thiết kế thường do định vị sai và sai số trong quá trình thi công. Cọc bị định vị sai thường xảy ra đối với các công trình thuộc dự án mới nằm trên khu vực trống nên công tác dẫn toạ độ thường có nhiều sai sót. - Cọc bị dời vị trí do xô lệch khi thi công cọc và khi đào đất một phía. - Vị trí thi công không thuận lợi, ví dụ khi xây chen các cọc ở góc không thể thi công đúng vị trí. c. Thân cọc bị nghiêng: có thể do một trong các nguyên nhân sau: - Mặt bích nối cọc không phẳng, do đó cọc nối bị gãy khúc, dẫn đến khả năng chịu lực kém. - Trong quá trình hạ cọc, gặp các tầng đất mềm cứng khác nhau, cọc sẽ bị trượt về phía đất mềm làm thân cọc nghiêng đi. - Phương của giá không trùng với phương của cọc. d. Chiều dài cọc sai khác so với thiết kế Do quá trình thi công trong một đài nhiều cọc sẽ gây hiện tượng lèn chặt đất làm cho các cọc thi công sau không đạt được độ sâu thiết kế. Hoặc do lực ép quy định quá lớn trong trường hợp nền ở mũi cọc không quá tốt hoặc ngược lại lực ép nhỏ nhưng nền có các lớp tốt xen kẹp, gặp các dị vật như đá mồ côi... e. Bề mặt thân cọc có vết nứt dọc hoặc ngang Vết nứt ngang có thể do vận chuyển hay cẩu cọc, hoặc có thể do cường độ bê tông thân cọc chưa đạt yêu cầu nên khi cẩu bị nứt. Vết nứt dọc phát sinh thường do chế tạo cọc không tốt, liên kết mặt bích với cốt thép chủ không đều nên khi chịu tác dụng xung kích của búa thân cọc phát sinh ứng suất cục bộ vượt quá ứng suất cho phép gây nứt cọc. f. Thân cọc bị xoay Chủ yếu là do bê tông thân cọc bị vỡ, khi thi công cọc cốt thép bị chùn lại và thân cọc xoay đi. 2.2.3. Cọc nhồi: Trong điều kiện đổ bê tông ở môi trường sâu trong lòng đất, mặc dù mỗi công đoạn thi công có thực hiện đầy đủ như thế nào, vẫn không tránh khỏi ở trong cọc tồn tại một số khuyết tật. Vì vậy, vấn đề thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc luôn được đặt ra. Căn cứ vào đó, người thiết kế mới có cơ sở đánh giá chúng và có biện pháp xử lý. a. Khuyết tật ở mũi cọc Khuyết tật ở mũi cọc là vấn đề rất hay xảy ra. Hư hỏng này đặc biệt nghiêm trọng đối với cọc làm việc bằng mũi và có thể đưa tới giảm cường độ nội tại của cọc hoặc giảm khả năng chịu lực. Có hai trường hợp chính trong khuyết tật ở mũi cọc: - Mũi cọc tạo ra bởi bê tông chất lượng xấu: do sũng nước hoặc nhiều bẩn bởi các lớp bùn. - Mũi cọc xốp do vách lở hoặc không làm sạch hoàn toàn đáy hố khoan (sự tồn tại của hỗn hợp bùn và chất lắng đọng trong bê tông và đất), hoặc có thể là sự thay đổi thành phần đất tại vị trí khoan do áp dụng kỹ thuật khoan không thích hợp với đặc điểm của nền đất. Đối với cọc barret ngoài các nguyên nhân trên mũi cọc xốp còn do quá trình vét bùn lắng ở chế độ không tải kém; gầu làm xáo trộn lớp đất ở mũi cọc; khó thổi rữa ở các góc của hố đào hình chữ nhật. b. Khuyết tật ở thân cọc Khuyết tật ở thân cọc chủ yếu là tính không liên tục của bê tông thân cọc, đó là: - Các cục bướu (khối u) do trôi trượt của lớp đất yếu dưới tác dụng đẩy của bê tông tươi hoặc do mặt cắt lỗ khoan nở ra ngoài phạm vi thành hố khoan. - Thân cọc phình ra hoặc thắt lại do sự đẩy ngang của đất, sập thành lỗ khoan. - Xuất hiện thấu kính nằm ngang do rút ống đổ bê tông thực hiện không đúng kỹ thuật nên ống đổ bê tông bị rời khỏi bê tông. - Thân cọc bị rỗ tổ ong, mất vữa hoặc tạo thành hang hốc trong bê tông do lượng nước không cân bằng khi đổ bê tông trực tiếp vào nước. - Thân cọc bị đứt gẫy, nứt do thiết bị va chạm vào cọc khi thi công. - Thân cọc bị đứt đoạn do ma sát giữa bê tông và ống chống quá lớn, công nghệ đỗ bê tông và rút ống chống không thích hợp... - Bê tông cọc không đảm bảo chất lượng. - Quá trình đổ bê tông không liên tục, dừng lâu. Cọc hồiF800 Khuyết tật - Trong quá trình đổ tắc ống đổ bê tông. Khuyết tật ở thân cọc xác định bằng phương pháp siêu âm c. Khuyết tật ở đầu cọc Khuyết tật ở đầu cọc xảy ra thường do các nguyên nhân sau: - sự thiếu trách nhiệm hoặc sự tẩy rửa không đầy đủ bê tông tràn khi kết thúc đổ bê tông cọc dẫn đến các khuyết tật như: bùn hoặc các chất lắng đọng ở bê tông đầu cọc. - Dự báo khối lượng bê tông cuối cùng không đủ - Rút ống vách không đúng yêu cầu kỹ thuật dể gây ra sập thành và tạo lực kéo trong bê tông. - Phá đầu cọc không đúng quy trình như dùng búa, máy để phá đầu cọc làm cho đầu cọc bị nứt ngầm trong bê tông d. Sai vị trí và lệch tâm Sai vị trí và lệch tâm cọc xảy ra là do định vị sai và quá trình thi công tạo lỗ không thẳng đứng. e. Tụt lồng thép Do biện pháp cố định các lồng thép không hợp lý hoặc do mối nối giữa hai lồng thép không đảm bảo. 2.3. quy trình kiểm định chất lượng móng công trình dân dụng SƠ ĐỒ THỰC HIỆN NHƯ SAU: 2.3.1. Yêu cầu chứng nhận sự phù hợp về chất lượng phần móng Là cấp giấy chứng nhận sự phù hợp về chất lượng phần móng công trình dân dụng thông qua kết quả kiểm định. 2.3.2. Xác định đối tượng công trình cần kiểm tra - Yếu tố an toàn về khả năng chịu lực, biến dạng của móng công trình dân dụng. 2.3.3. Thành lập bộ máy kiểm tra - Bộ máy kiểm tra bao gồm Bộ phận thực hiện và Hội đồng thẩm định. 2.3.4. Lập kế hoạch kiểm tra 2.3.4.1. Xác định phương án kiểm tra: - Lập phương án tổng thể, tiến độ, các bước công việc cụ thể của công tác kiểm tra. - Phân tích các sự cố thường xảy tra trong quá trình thi công móng để xác định các mối kiểm tra. - Lập kế hoạch chi tiết cho công việc kiểm tra bao gồm: + Kiểm tra hồ sơ bao gồm: hồ sơ thiết kế, hoàn công phần móng + Kiểm tra vật tư, vật liệu. + Kiểm tra quy trình, biện pháp thi công phần móng. 2.3.4.2. Xác lập hệ thống các văn bản, các tiêu chuẩn cần thiết cho quá trình kiểm tra - Các tiêu chuẩn, tiêu chí để đánh giá. - Phương pháp thực hiện công việc đánh giá phù hợp. - Các điều kiện không phù hợp. - Hệ thống biểu mẫu kiểm tra, báo cáo và đánh giá tổng hợp. 2.3.5. Thực hiện kiểm tra chất lượng móng công trình dân dụng 2.3.5.1. Kiểm tra hồ sơ a. Tính pháp lý và đầy đủ của hồ sơ Ngoài các hồ sơ pháp lý của công trình theo luật xây dựng, quy trình quản lý chất lượng phần móng các hồ sơ quan trọng sau đây phải kiểm tra và phân tích: - Hồ sơ khảo sát: + Khảo sát địa chất, thuỷ văn, địa hình: Xác định mặt cắt địa chất, các chỉ tiêu tính chất của đất đá; xác định các đặc trưng địa chất thuỷ văn của đất đá (điều kiện thế nằm, hướng và tốc độ vận động của nước dưới đất) + Khảo sát hiện trạng: bản đồ, hiện trạng khu vực xây dựng. + Khảo sát các công trình lân cận: hiện trạng nền móng, loại móng, trạng thái của móng. Quan sát hiện trạng phần thân, các vết nứt và hư hỏng đề xuất các biện pháp phòng chống trong quá trình thi công. Đo lún và đo nghiêng công trình lân cận để theo dõi liên tục trong quá trình thi công phần móng. + Khảo sát phần ngầm: Xem xét các công trình ngầm, hệ thống cơ sở hạ tầng đi ngầm (đường cáp quang, thoát nước...). - Hồ sơ thiết kế: + Phương án thiết kế. + Thuyết minh tính toán, các tiêu chuẩn áp dụng, các bản vẽ. + Dự toán được phê duyệt của cấp có thẩm quyền - Hồ sơ xây lắp: + Hồ sơ đấu thầu của nhà thầu trúng thầu thi công. + Biện pháp quản lý chất lượng. + Quy trình và biện pháp thi công. + Hồ sơ hoàn công. Nếu hồ sơ không đầy đủ, không đảm bảo tính pháp lý tổ chức kiểm định sẽ yêu cầu bổ sung hoặc tổ chức đánh giá để khẳng định chất lượng của các hồ sơ. Hồ sơ công tác kiểm tra được lập đầy đủ và lưu trữ theo quy định để phục vụ cho công tác đánh giá và chứng nhận chất lượng. b. Đánh giá chất lượng hồ sơ Bảng 2.1: Kết quả đánh giá chất lượng hồ sơ khảo sát Thông số kiểm tra Điểm số tối đa Điểm số tối thiểu Các căn cứ đánh giá Tốt Khá Đạt I. Địa chất, thuỷ văn 1. Số lượng các lỗ khoan 10 7 5 - Căn cứ vào quy mô, tính chất công trình, điều kiện địa chất thủy văn tại vị trí thi công và được quy định trong các tiêu chuẩn TCXD 160 – 1987; TCVN 4419 - 1987 2. Chiều sâu hố khoan 15 8 6 3. Các thí nghiệm hiện trường: - Xuyên tiêu chuẩn (SPT) - Xuyên tĩnh (CPT) - Cắt cánh - Đo mực nước tĩnh và áp lực nước theo độ sâu - Xác định hệ số thấm 20 15 10 4. Các thí nghiệm trong phòng: - Xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất, đá 15 10 7 5. Mực nước ngầm: - Độ sâu - hướng và tốc độ vận động 10 7 5 Tổng cộng 70 47 33 Bảng 2.2: Kết quả đánh giá chất lượng hồ sơ thiết kế Thông số kiểm tra Điểm số tối đa Điểm số tối thiểu Các căn cứ đánh giá Tốt Khá Đạt I. Hồ sơ thiết kế 1. Giải pháp, phương án thiết kế móng. 15 9 5 - Căn cứ vào tài liệu địa chất, quy mô, tính chất công trình. 2. Thuyết minh tính toán: - Tiêu chuẩn áp dụng. - Mô hình tính toán. 10 7 5 - Quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng. 3. Bản vẽ: - Bản vẽ định vị cọc. - Bản vẽ cấu tạo các chi tiết móng. 10 7 5 - Quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng. 4. Dự toán được duyệt - Định mức, đơn giá áp dụng - Tiên lượng 10 7 5 - Quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng. Tổng cộng 45 30 20 II. Hồ sơ trúng thầu 1. Bộ máy quản lý 10 7 5 2. Quy trình thi công phần móng 15 12 7 3. Biện pháp thi công phần móng 15 12 7 4. Hồ sơ quản lý chất lượng 10 7 5 5. Giá trúng thầu 10 7 5 Tổng cộng 60 45 29 III. Hồ sơ hoàn công 1. Các biên bản nghiệm thu từng công việc của phần móng 10 7 5 2. Các kết quả thí nghiệm ở hiện trường, trong phòng thí nghiệm 10 7 5 3. Bản vẽ hoàn công phần móng 10 7 5 Tổng cộng 30 21 15 2.3.5.2. Kiểm tra xác suất vật tư, trang thiết bị đưa vào công trình - Kiểm tra sự phù hợp của một số vật tư, vật liệu và thiết bị đưa vào công trình do nhà thầu cung cấp đúng với yêu cầu của thiết kế. - Vật tư, vật liệu xây dựng đưa vào công trình sẽ được kiểm tra tại công trường trước khi sử dụng hoặc kiểm tra tại nơi sản xuất tuỳ theo yêu cầu của dự án. - Tổ chức kiểm định chất lượng sẽ giám sát việc kiểm tra, thử nghiệm vật liệu do nhà thầu thực hiện để đảm bảo phù hợp với yêu cầu. Nội dung kiểm tra bao gồm các vấn đề sau: + Kiểm tra các chứng chỉ có liên quan đến nhà sản xuất + Kiểm tra chủng loại, tình trạng và quy cách của vật liệu bằng phương pháp cảm quan. + Đánh giá kết quả phân tích vật liệu. Nếu kết quả kiểm tra không đạt quy chuẩn, tiêu chuẩn thì thông báo bằng văn bản tới chủ đầu tư yêu cầu thay đổi. Tiến hành kiểm tra lại sau khi chủ đầu tư đã cho thay đổi những vật liệu không đạt. 2.3.5.3. Kiểm tra công tác thi công xây dựng phần móng công trình: a. Móng nông - Kiểm tra thiết bị thi công - Kiểm tra công tác định vị móng, tim cột. - Kiểm tra chiều kích thước hố móng. - Kiểm tra địa chất ở hố móng. - Kiểm tra công tác coppha. - Kiểm tra chất lượng bê tông móng. - Kiểm tra kích thước móng đúng theo thiết kế không. - Kiểm tra bố trí cốt thép móng... b. Đài móng, giằng móng - Kiểm tra công tác ván khuôn và cốt thép đài, giằng móng. - Kiểm tra chất lượng bê tông thông qua kết quả nén mẫu. - Kiểm tra định vị tim cột, vách. - Kiểm tra và giám sát định kỳ quá trình thi công triển khai các công việc tại hiện trường. Nếu các kết quả kiểm tra trên có sai sót thì tiến hành tính toán kiểm tra sự làm việc của cọc có kể đến các khuyết tật đưa ra kết luận về chất lượng. Bảng 2.3: kết quả kiểm định chất lượng móng nông, đài, giằng móng Thông số kiểm tra Mức độ nghiêm trọng Tiêu chuẩn cho phép Phương pháp đánh giá Trọng số tối đa Cao TB Thấp I. Định vị móng 100 1. Định vị móng, tim cột x - <10 mm nếu kích thước cấu kiện £10 m - 10 m - Dùng máy kinh vĩ và máy thuỷ bình để định vị 2. Móng đá hộc x - Xê dịch trục không vượt quá 20 mm - Dùng máy kinh vĩ và máy thuỷ bình để định vị 3. Móng gạch và các loại đá đẽo x - Xê dịch trục không vượt quá 10 mm - Dùng máy kinh vĩ và máy thuỷ bình để định vị II. Kích thước móng 150 1. Đáy hố móng: - Chiều dày cho phép để lại ở đáy hố móng: + Khi thi công thủ công: + Khi thi công cơ giới: - Đáy hố móng đúc sẵn so với thiết kế: x Không quá: 100 mm 100 mm ±50 mm - Sử dụng thước thép 30 2. Bề rộng và dài hố móng x ±25 mm - Sử dụng thước thép 60 3. Cao trình đáy móng x £50 mm - Kiểm tra bằng thước và nivô 60 III. Địa chất 100 - Cường độ đất nền - Độ đồng nhất của đất nền x x - So sánh với hồ sơ địa chất - Nén thử tại hiện trường IV. Công tác Coppha 150 1. Kích thước coppha - Sai số kích thước mặt cắt - Khe ghép: + Sai số kích thước + Sai số vị trí - Sai số chiều dài cấu kiện chế tạo sẵn x +10 mm/ -5 mm ±10 mm ±25 mm 1mm/1m, max 10mm - Sử dụng thước thép 30 2. Vị trí - Sai số vị trí mọi điểm - Sai số dọi - Sai số theo độ nằm ngang: + Chế tạo sẵn + Đổ tại chỗ x ±10 mm 3mm/1m, max 21mm ±5 mm ±10 mm - Sử dụng thước thép 30 3. Điều kiện của coppha x - Gỗ không được có mắt, nứt tách và các khuyết tật khác - Trước khi đổ bê tông mặt trong phải sạch - Tất cả các điểm liên kết đinh không được rò rỉ - Đầy đủ cây chống, giằng nêm... - Kiểm tra bằng mắt thường 30 4. Khoảng cách giữa các cột chống coppha, cấu kiện chịu uốn và khoảng cách giữa các trụ đỡ giằng ổn định, neo và cột chống so với thiết kế: - Trên mỗi mét dài - Trên toàn bộ khẩu độ - Trên toàn bộ chiều cao x 25 mm 75 mm 20 mm - Sử dụng thước thép 30 5. Sai lệch trục coppha so với thiết kế x 15 mm - Dùng máy kinh vĩ và máy thuỷ bình để định vị 30 V. Vật liệu 200 1 . Cốt thép: *Sai lệch về kích thước theo chiều dài của cốt thép chịu lực: - Mỗi mét dài - toàn bộ chiều dài * Sai lệch vị trí điểm uốn * Sai lệch cốt thép trong kết cấu bê tông khối lớn: - Chiều dài nhỏ hơn 10m - Chiều dài lớn hơn 10m * Sai lệch về góc uốn cốt thép * Sai lệch về kích thước mốc uốn * Sai số về khoảng cách giữa các thanh thép chịu lực đặt riêng biệt * Sai số về khoảng cách giữa các hàng cốt thép khi bố trí nhiều hàng theo chiều cao x 5 mm 20 mm 20 mm + d (đường kính cốt thép) + (d + 0,2a) 30 + a (chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép) 20 mm 20 mm - Sử dụng thước thép, thước kẹp, êke... 40 2. Thành phần bê tông: - Xi măng và phụ gia dạng bột - Cát, đá dăm hoặc sỏi - Nước và phụ gia lỏng x - 1% khối lượng - 3% khối lượng - 1% khối lượng 40 3. Vữa xây: Kích thước hạt cát không vượt quá x - 2,5mm đối với khối xây bằng gạch và đá đẽo - 5mm đối với khối xây đá hộc 40 4. Bê tông - Mác bê tông - Độ sụt của bê tông - Độ lệch mặt của bê tông đổ xong so với mặt phẳng ngang: + Tính cho 1m mặt phẳng bất cứ hướng nào + Trên toàn bộ mặt phẳng công trình x ± 5% so với thiết kế 0 – 10 mm 5 mm 20 mm - Thí nghiệm mẫu bê tông, khoan lấy mẫu - Sử dụng côn thử độ sụt - Kiểm tra bằng thước và nivô 80 Tổng cộng: 700 c. Móng cọc *. Cọc chế tạo sẵn - Kiểm tra lý lịch cọc và tình trạng cọc trước khi thi công: ngày đúc cọc, kích thước cọc... - Kiểm tra thiết bị thi công: tình trạng thiết bị (kỹ thuật, an toàn, tính năng), độ thẳng đứng của giá, các thiết bị phụ trợ... - Công tác định vị: toạ độ, cao độ... Cọc thí nghiệm nén tĩnh: Mục đích của nén tĩnh cọc để đánh giá dự báo tính khả thi và sức chịu tải của cọc của phương án thiết kế. Dựa vào kết quả nén tĩnh để đánh giá phương án thiết kế trên những chỉ tiêu sau: - Sự phù hợp của hồ sơ khảo sát địa chất với quá trình thi công cọc. - Tính khả thi của phương án thiết kế và thi công. - Sự sai khác giữa dự báo thiết kế và kết quả nén tĩnh, mức độ an toàn của dự báo. - Đánh giá những yếu tố có thể ảnh hưởng đến khi thi công đại trà: sự lèn chặt đất, khả năng xô lệch cọc khi thi công nhiều cọc... - Điều chỉnh chỉ tiêu thi công cọc và thiết kế hệ thống cọc nếu dự báo quá sai khác. Cọc thi công đại trà: - Kiểm tra bản vẽ hoàn công toàn bộ hệ thống cọc bao gồm: tên cọc, vị trí, các chỉ tiêu chính. - Kiểm tra các kết quả thí nghiệm bê tông, thép... - Soát xét toàn bộ chất lượng của hệ thống cọc, lập danh mục các loại công việc kiểm soát chất lượng, mức độ sai số và đánh giá kết quả. - Tính toán lại hoặc xử lý kết cấu cho các trường hợp chưa đạt yêu cầu chất lượng để đưa ra kết luận. Bảng 2.4: kết quả kiểm định chất lượng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn Thông số kiểm tra Mức độ nghiêm trọng Tiêu chuẩn cho phép Phương pháp xác định Trọng số tối đa Cao TB Thấp I. Chất lượng cọc 950 1. Mác bê tông x ± 5% so với thiết kế - Thí nghiệm mẫu bê tông - Khoan lấy mẫu - Phương pháp siêu âm kết hợp súng bật nảy 100 2. Chiều dài đốt cọc x - Không được sai quá 30mm - Sử dụng thước thép 50 3. Kích thước tiết diện ngang cọc x - Không quá 5mm so với thiết kế - Sử dụng thước kẹp cỡ lớn để đo 50 4. Vết nứt bề mặt cọc x - Bề rộng vết nứt £ 0,2mm - Độ sâu vết nứt £ 10mm - Bề rộng vết nứt xác định bằng thước có kẻ vạch và kính phóng đại. Chiều sâu vết nứt dùng dây thép mảnh xọc vào khe nứt để đo. 50 5. Chỗ lồi lõm trên bề mặt cọc x - Không vượt quá 10mm - Kiểm tra bằng thước thép 50 6. Độ võng của đoạn cọc x 1/100 chiều dài đốt cọc - Kiểm tra bằng thước thép 50 7. Độ lệch mũi cọc khỏi tâm x 10mm - Dùng êke để kiểm tra 50 8. Góc nghiêng của mặt đầu cọc với mặt phẳng thẳng góc trục cọc: - Cọc tiết diện đa giác - Cọc tiết diện tròn x - Nghiêng 1% - Nghiêng 0,5% - Dùng êke để kiểm tra 50 9. Khoảng cách tâm móc treo đến đầu đoạn cọc x ± 50mm - Kiểm tra bằng thước thép 50 10. Độ lệch móc treo so với trục cọc x 20mm - Kiểm tra bằng thước thép 50 11. Chiều dày lớp bê tông bảo vệ x ± 5mm - Kiểm tra bằng thước thép 50 12. Khoảng cách các thanh cốt thép chủ x ± 10mm - Kiểm tra bằng thước thép 50 13. Bước cốt thép đai x ± 10mm - Kiểm tra bằng thước thép 50 14. Đường kính cọc rỗng x ± 5mm - Sử dụng thước kẹp cỡ lớn để đo 50 15. Chiều dày thành lỗ x ± 5mm - Kiểm tra bằng thước thép 50 16. Kích thước lỗ rỗng so với tim cọc x ± 5mm - Sử dụng thước kẹp cỡ lớn để đo 50 17. Tổng diện tích mất mát do lẹm và sứt x - Không quá 5% tổng diện tích bề mặt cọc và không quá tập trung - Kiểm tra bằng thước thép 50 18. Kích thước bản thép nối và mối hàn - Kiểm tra bằng thước thép 50 II. Thiết bị thi công cọc 150 1. Lý lịch máy thi công cọc x - Kiểm tra năng lượng xung kích, năng lực cẩu, độ nghiêng cho phép của giá búa, khả năng di chuyển của búa... 50 2. Trạng thái hoạt động của búa x - Đối với búa hơi nước cần kiểm tra mức độ mòn của vòng pít tông, các van hơi đã ở vị trí mở hết chưa, áp suất hơi trong nồi... - Đối với búa Điêzen thì kiểm tra xécmăng, bơm dầu, ống dẫn dầu và miệng phun dầu 50 3. Các thiết bị khác như: cần cẩu, máy hàn điện, đệm búa... x - Kiểm tra trạng thái hoạt động và tính năng xem có phù hợp với công nghệ không 50 III. Thi công cọc 650 1. Sai số định vị cọc x - Cho phép 75mm - Dùng máy kinh vĩ và máy thuỷ bình để kiểm tra 150 2. Độ nghiêng của cọc x - Không vượt quá 1% 100 3. Chiều dài cọc x - Theo thực tế thi công - Kiểm tra trên hồ sơ hoàn công 150 4. Sai lệch cao độ đầu cọc x - Khoảng 50 – 100mm 100 5. Chất lượng mối nối các đoạn cọc x 150 Tổng cộng: 1750 *. Cọc nhồi Cọc nhồi thí nghiệm sức chịu tải dọc trục - Kiểm tra hồ sơ cọc thí nghiệm bao gồm: + Hồ sơ thiết kế vị trí, địa chất, dự báo sức chịu tải. + Hồ sơ thi công, nhật ký thi công cọc, các biên bản nghiệm thu, mẫu của lớp đất cuối cùng khi bắt đầu chạm để tính toán độ ngàm sâu cọc vào lớp đó, các kết quả thí nghiệm, ben, thép, độ sụt bê tông các xe kết quả thí nghiệm nén mẫu bê tông, kết quả thí nghiệm siêu âm, khoan lấy lõi, kết quả thí nghiệm nén dọc trục. Cọc thí nghiệm sức chịu tải dọc trục được kiểm tra bằng hai bước: - Bước1: Kiểm tra chất lượng bê tông cọc: Thường dùng siêu âm và khoan lấy lõi. Nếu chất lượng không đạt yêu cầu thì không nén cọc đó và để cho cơ quan thiết kế và cơ quan kiểm định xử lý. - Bước 2: Nếu đạt được bước 1 mới tiến hành thí nghiệm nén tĩnh cọc bằng nén tĩnh bằng đối trọng hoặc PDA nếu có đối chứng và được cấp có thẩm quyền cho phép. - Nếu kết quả thí nghiệm không đạt yêu cầu dự báo của thiết kế thì cần đưa ra kết luận để xử lý. Cọc thi công đại trà - Kiểm tra công tác tạo lỗ: + Công tác định vị: toạ độ, cao độ. + Thiết bị khoan lỗ: Chứng chỉ, tình trạng thiết bị làm việc trong một chu trình kín khi khoan tạo lỗ. Đăc biệt lưu ý đến thiết bị đo độ nghiêng cần khoan, các thiết bị kiểm tra sự ổn định thành vách và độ lắng cặn của đáy hố đào. Kiểm tra độ sâu hố đào. - Chế tạo lồng thép và vận chuyển đến nơi thi công: phương pháp và thiết bị vận chuyển, các giám sát chất lượng trong giai đoạn vận chuyển, phương pháp lắp dựng lồng cốt thép vào lỗ cọc. Biện pháp giữ cố định lồng cốt thép trong quá trình thi công. - Công tác đổ bê tông: + Công nghệ đổ: thời gian vận chuyển, thiết bị vận chuyển, bơm bê tông, ống tremi và các phụ kiện chủ yếu, giám sát khối lượng bê tông đã đổ và độ dâng cao bê tông trong lỗ cọc. Giám sát các sự cố trong quá trình đổ bê tông. - Tiến hành kiểm tra các chất lượng bê tông thân cọc: + Kiểm tra chất lượng bê tông bằng phương pháp phá hoại: Nén mẫu, khoan lấy lõi... + Kiểm tra chất lượng bê tông bằng các phương pháp không phá hoại NDT: Phương pháp thử động biến dạng nhỏ PIT; phương pháp thử động biến dạng lớn PDA; phương pháp siêu âm qua ống; phương pháp tia gamma xác định mật độ. Bảng 2.5: kết quả kiểm định chất lượng cọc nhồi Thông số kiểm tra Mức độ nghiêm trọng Tiêu chuẩn cho phép Phương pháp xác định Trọng số tối đa Cao TB Thấp I. Dung dịch bentonite 450 1. Khối lượng riêng x 1.05 ¸ 1.15g/cm3 - Tỷ trọng kế dung dịch sét hoặc Bomêkế 50 2. Độ nhớt x 18 ¸ 45giây - Phương pháp phễu 500/700cc 50 3. Hàm lượng cát x < 6% 50 4. Tỷ lệ chất keo x > 95% - Phương pháp đong cốc 50 5. Lượng mất nước x < 30ml/30phút - Dụng cụ đo lượng mất nước 50 6. Độ dày áo sét x 1 ¸ 3mm/30phút - Dụng cụ đo lượng mất nước 50 7. Lực cắt tĩnh x 1phút: 20 ¸ 30mg/cm2 10 phút 50 ¸ 100mg/cm2 - Lực kế cắt tĩnh 50 8. Tính ổn định x < 0.03g/cm2 50 9. Độ pH x 7 ¸ 9 - Giấy thử pH 50 II. Chế tạo lồng thép 200 - Cự li giữa các cốt chủ x ± 10mm - Kiểm tra bằng thước thép 50 - Cự li giữa các cốt đai x ± 20mm - Kiểm tra bằng thước thép 50 - Đường kính lồng cốt thép x ± 10mm - Kiểm tra bằng thước thép 50 - Độ dài lồng cốt thép x ± 50mm - Kiểm tra bằng thước thép 50 III. Thiết bị thi công 100 1. Lý lịch và tính năng của các thiết bị máy thi công x - So sánh với tính năng của các thiết bị máy IV. Lỗ cọc 800 1. Tình trạng lỗ cọc x - Kiểm tra bằng mắt có thêm đèn rọi 100 2. Vị trí cọc x - Cho phép 75mm - Đo đạc so với mốc và tuyến chuẩn 150 3. Độ thẳng đứng của cọc x - Sai số độ thẳng đứng 1% - Máy đo độ nghiêng và phương pháp siêu âm 150 4. Độ sâu cọc x ± 100mm - So sánh khối lượng đất lấy lên với thể tích hình học của cọc - Theo chiều dài tời khoan - Theo lượng dùng dung dịch giữ thành 150 5. Kích thước lỗ x - Mẫu, calip, thước xếp mở và tự ghi độ lớn nhỏ đường kính - Theo đường kính, thước xếp mở và tự ghi độ lớn nhỏ đường kính - Theo đường kính ống giữ thành - Theo độ mở của cách mũi khoan khi mở rộng đáy 150 6. Tình trạng đáy lỗ (độ dày của lớp đất rời hoặc cặn chìm dưới đáy lỗ) không vượt quá x - Cọc chống £ 50mm - Cọc chống + ma sát £ 100mm - Cọc ma sát £ 200mm - Phương pháp quả tạ rơi hoặc xuyên động - Phương pháp điện trở - Phương pháp điện dung - So sánh độ sâu đo bằng thước dây trước và sau khi vét, thổi rửa 100 V. Lớp bảo vệ cốt thép 100 1. Cọc đổ bê tông dưới nước x ± 20mm - Gắn ngoài cốt thép chủ một dụng cụ định vị cốt thép 2. Cọc không đổ bê tông dưới nước x ± 10mm VI. Bê tông thân cọc 450 1. Sự nguyên vẹn của thân cọc (Tỉ lệ kiểm tra tối thiểu %) x 100 1 – 2% + Phương pháp khác 10 – 25% + Phương pháp khác ³50 4% và không ít hơn 5 cọc - So sánh thể tích bê tông đổ vào lỗ với thể tích hình học của cọc - Khoan lẫy lõi - Siêu âm, tán xạ có đặt ống trước - Phương pháp biến dạng nhỏ (PIT, MIM), quan sát khuyết tật qua ống lấy lõi bằng camera vô tuyến - Phương pháp biến dạng lớn PDA 100 2. Độ mở rộng hoặc độ ngàm của mũi cọc vào đá x 2 – 3 cọc lúc làm thử - Khoan đường kính nhỏ (36mm) ở vùng mở rộng đáy hoặc xuyên qua mũi cọc 100 3. Cường độ bê tông thân cọc x ± 5% so với thiết kế - Thí nghiệm mẫu lúc đổ bê tông - Thí nghiệm trên lõi bê tông lúc khoan - Theo tốc độ khoan (khoan thổi không lấy mẫu).Mỗi cọc lấy ít nhất 3 mẫu - Súng bật nẩy hoặc siêu âm đối với bê tông ở đầu cọc 150 4. Độ sụt của bê tông - Đổ tự do trong nước, cốt thép có khoảng cách lớn cho phép bê tông dịch chuyển dể dàng - Khoảng cách cốt thép không đủ lớn, để cho phép bê tông dịch chuyển dễ dàng, khi cốt đầu cọc nằm trong vùng vách tạm. Khi đường kính cọc nhỏ hơn 600mm - Khi bê tông được đổ dưới nước hoặc trong môi trường dung dịch sét ben-tô-nít qua ống đổ (tremi) x - Độ sụt: 7,5 ¸ 12,5 mm Độ sụt: 10 ¸ 17,5 mm - Độ sụt: > 15 mm - Sử dụng côn thử độ sụt 100 5. Lượng xi măng dùng đổ bê tông x ³ 350 kg/m3 100 Tổng cộng: 2100 Chú thích: Các thông số kiểm tra có mức độ nghiêm trọng cao nếu không đạt chỉ tiêu thiết kế thì kết luận công trình không đạt chất lượng đưa ra biện pháp xử lý. Các trường hợp còn lại đánh giá thông qua tổng số điểm đạt được. Nếu tổng số điểm đạt được trên 60% trọng số cho trong bảng thì kết luận đạt chất lượng nguợc lại không đạt chất lượng. 2.4. Kết luận - Phần móng công trình là bộ phận chịu lực quan trọng của công trình, đồng thời nó cũng chiếm một tỷ trọng khá lớn về mặt kinh tế. Vì vậy, đảm bảo chất lượng móng công trình có ý nghĩa quan trọng về mặt kinh tế, kỹ thuật. - Móng là phần khuất lấp dưới đất, quá trình thi công thường gặp nhiều sai lệch, khuyết tật nên công tác kiểm tra, đánh giá chất lượng móng công trình gặp nhiều khó khăn. - xây dựng được quy trình kiểm định chất lượng móng công trình, giúp cho công tác kiểm tra, đánh giá chất lượng móng đạt hiệu quả cao hơn. CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CÔNG TRÌNH KHI KỂ ĐẾN CÁC SAI LỆCH, KHUYẾT TẬT DO THI CÔNG CỌC tính toán sự làm việc của kết cấu móng công trình có kể đến các sai lệch, khuyết tật của các cấu kiện trong móng công trình. 3.1. Mục đích - Trong quá trình thi công cọc các công trình xây dựng có áp dụng quy trình và biện pháp thi công hợp lý đến đâu nhưng không tránh khỏi việc có những sai lệch so với thiết kế. Các sai lệch có thể xảy ra như sau: + Sai lệch nhỏ: Là các sai lệch cho phép theo quy định của các tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu. Các sai lệch này tuy nhỏ nhưng vẫn ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của công trình. vì thế, phải đánh giá lại chất lượng của kết cấu theo số liệu thực tế, đề phòng các sai lệch nhỏ nhưng là sai số dắt dây, tích luỹ. + Sai lệch lớn: Là các sai lệch vượt quá quy định của các tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu. Theo các các tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu thì không chấp nhận sai lệch này mà phải đưa ra các biện pháp xử lý. Hoặc theo yêu cầu của chủ đầu tư thì tiến hành tính toán và xác định lại chất lượng công trình có kể đến các sai lệch đó. 3.2. Các phương pháp xác định sai lệch, khuyết tật - Phương pháp đo: Xác định vị trí cọc, cao độ và các khuyết tật ở bề mặt cọc. - Phương pháp nén tĩnh: là phương pháp trực tiếp xác định sức mang tải của cọc, thực chất là xem xét ứng xử của cọc (độ lún) trong điều kiện cọc làm việc như thực tế dưới tải trọng từ công trình truyền xuống. - Phương pháp động biến dạng nhỏ (PIT): dựa trên nguyên lý phản xạ khi gặp trở kháng thay đổi của sóng ứng suất, gây ra bởi tác động của lực xung tại đầu cọc, khi truyền dọc theo thân cọc. Từ đó cho phép đánh giá được tính toàn khối, độ đặc chắc của vật liệu cọc. Thực tế phương pháp thí nghiệm biến dạng nhỏ thường chỉ cho kết quả gần đúng về vị trí và mức độ khuyết tật đầu tiên kể từ đầu cọc, không có khả năng hoặc rất khó đánh giá tính đồng nhất của tiết diện cọc nằm sâu bên dưới. - Phương pháp siêu âm: là phương pháp được dùng phổ biến trong kiểm tra chất lượng các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép và cọc khoan nhồi. Phương pháp siêu âm có thể xác định được vị trí, dạng khuyết tật bê tông thân cọc như: xốp rỗng, hang hốc, nứt gẫy, thay đổi tiết diện hay lẫn bùn đât... được thực hiện trên cơ sở các biểu đồ biến đổi tốc độ truyền âm theo độ sâu. - Phương pháp thử động biến dạng lớn (PDA): là phương pháp thử tải trọng động xác định sức mang tải của cọc dựa trên lý thuyết truyền sóng ứng suất trong thanh đàn hồi. Năng lượng tạo xung phải đủ lớn để gây chuyển dịch của cọc dưới mỗi nhát búa không ít hơn 3 mm, đủ để huy động toàn bộ sức kháng của nền. Từ kết quả phân tích sóng ứng suất và sóng gia tốc, phương pháp PDA còn cho phép đánh giá tính đồng nhất và độ dài thực tế của cọc, phân tích được ma sát bên và sức kháng mũi. - Phương pháp khoan lấy mẫu: là phương pháp thử trực tiếp bằng các thiết bị khoan lấy mẫu, sau đó tiến hành thí nghiệm phá huỷ mẫu để xác định cường độ của bê tông, thường dùng cho phần mũi cọc của cọc khoan nhồi. 3.3. Ví dụ tính toán Trình tự đánh giá chất lượng móng khi kể đến các sai lệch, khuyết tật thực hiện theo sơ đồ sau: 3.3.1. Bài toán cọc sai lệch vị trí Khi cọc sai vị trí so với thiết kế thì sẽ tạo nên mô men phụ thêm đáng kể đối với trọng tâm đài mới do sự lệch tâm giữa tâm đài và tâm cột, đồng thời vị trí các cọc trong đài mới cũng thay đổi làm cho phân bố lực lên các đầu cọc thay đổi vì thế ta phải tiến hành tính toán lại lực tác dụng đầu cọc để kiểm tra sức chịu tải của cọc. Các bước tính toán, kiểm tra được tiến hành như sau: - Định vị lại hệ cọc trong đài theo số liệu thực tế. - Xác định lại trọng tâm nhóm cọc trong đài, từ đó tính được độ lệch tâm của móng với tâm cột. - Xác định tổ hợp lực bất lợi tương ứng cho trường hợp đài mới (lực dọc lớn nhất và mô men cùng chiều với mô men phụ thêm do sự lệch tâm giữa tâm đài và tâm cột. - Kiểm tra lực tác dụng lên đầu cọc với vị trí các cọc so với trọng tâm đài mới và nội lực mới. Nếu không đạt có thể xử lý như sau: + Bổ sung thêm cọc sau đó tính toán lại lực tác dụng lên đầu cọc. + Tăng cường giằng cứng với các móng khác để tính toán một số móng cùng làm việc chung và tính toán phân phối lại lực tác dụng lên các đầu cọc. 3.3.1.1. Áp dụng tính toán * Cơ sở lý thuyết: - Theo thiết kế nội lực tại đáy đài là: N, Mx, My, Qx, Qy. - Toạ độ các cọc trong đài là (xi, yi). - Toạ độ trọng tâm của đài (nhóm cọc) trùng với chân cột là O(xo,yo) - Lực tác dụng đầu cọc xác định theo công thức: (3.1) trong đó: n - số cọc trong đài xmax, ymax - khoảng cách từ trọng tâm cọc xa nhất đến trọng tâm đài. xi, yi - khoảng cách từ trọng tâm cọc thứ i đến trọng tâm đài. - Nếu trong quá trình thi công có một số cọc trong đài lệch vị trí so với thiết kế, tiến hành xác định lại tọa độ trọng tâm nhóm cọc theo công thức: Þ Trọng tâm của nhóm cọc O1(x01,y01) trong đó: xim, yim - khoảng cách từ trọng tâm cọc thứ i đến trọng tâm đài mới. - Xác định lại vị trí các cọc đối với trọng tâm đài mới. - Lực tác dụng đầu cọc xác định theo công thức: (3.2) - Kiểm tra cọc đủ khả năng chịu lực theo thiết kế không. * Ví dụ tính toán Bảng kết quả tổ hợp nội lực chân cột như sau: Tổ hợp cơ bản 1 NỘI LỰC Mxmax Mxmin Mymax Mymin Nmax Mytư Mytư Mxtư Mxư Mxtư Ntư Ntư Ntư Ntư Mytư Mx( tm ) -4.40 -2.86 -4.40 My( tm ) 2.38 3.33 2.38 N( t ) -1338.72 -1120.91 -1338.72 Qx(t) -5.28 -3.26 -5.28 Qy(t) 4.24 -2.09 4.24 Tổ hợp cơ bản 2 NỘI LỰC Mxmax Mxmin Mymax Mymin Nmax Mytư Mytư Mxtư Mxư Mxtư Ntư Ntư Ntư Ntư Mytư Mx( tm ) -5.21 -4.46 -3.98 My( tm ) 1.83 3.73 0.90 N( t ) -1341.10 -1293.43 -1346.32 Qx(t) -8.92 -5.37 -5.19 Qy(t) 3.62 -1.16 9.65 Tổ hợp đặc biệt NỘI LỰC Mxmax Mxmin Mymax Mymin Nmax Mytư Mytư Mxtư Mxư Mxtư Ntư Ntư Ntư Ntư Mytư Mx( tm ) 0.77 -8.33 -3.29 -4.27 -8.33 My( tm ) 4.53 -0.37 5.40 -1.23 -0.37 N( t ) -1094.53 -1277.49 -1132.36 -1239.66 -1277.49 Qx(t) 10.33 -20.89 -5.14 -5.42 -20.89 Qy(t) 7.08 1.40 14.82 -6.34 1.40 - Cấu tạo địa chất như sau: Lớp 1: Tầng đất lấp dày 1,8 m, g = 1,75 T/m3 Lớp 2: Tầng sét pha dẻo cứng dày 9,7 m ;g = 1,91 T/m3, j =160, N = 15 Lớp 3: Tầng sét dẻo mềm dày 6 m, g = 1,81 T/m3, j =80 , N = 9 Lớp 4: Tầng cát pha, cứng dày 10 m, g = 1,89 T/m3, j = 280 , N = 23 Lớp 5: Tầng cát hạt trung, dày 13,1m, g=1,90 T/m3, j =350, N = 45 Lớp 6: Tầng cuội sỏi rất dày g = 2 T/m3, j = 450, N = 78, E = 4000 T/m2 Kết quả tính sức chịu tải của cọc là: Sức chịu tải của một số loại cọc theo vật liệu Loại cọc Rn(Kg/cm2) Ra(Kg/cm2) Fb(cm2) Fa(cm2) PVl(T) f1000 130 2800 7853.98 68.40 799.03 Sức chịu tải của cọc theo đất nền: Theo kết quả SPT Công thứcMeyerhof : Sức chịu tải tính toán : Qu = Trong đó : Fs,Fc- Hệ số an toàn lấy Fs = Fc = 2,5 Qs- Sức chịu tải cực hạn của cọc do ma sát bên cọc với đất: Qs = K1. ui.l.Ntb Qc- Sức chịu tải cực hạn của cọc đơn do lực chống: Qc = K2. Fb.Nc K1 = 0,1( T/m2) hệ số lấy với cọc khoan nhồi K2 = 12( T/m2) hệ số lấy với cọc khoan nhồi ui- chu vi cọc l- Chiều dài cọc Ni- Chỉ số SPT trung bình dọc thân cọc i Nc- Chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc Bảng sức chịu tải của cọc theo Meyerhof Loại cọc N U(m) l(m) Ntb Fb(m2) Qs(T) Qc(T) Qtt(T) f1000 71 3.142 38.9 33.65 0.785 452.35 669.16 483.5 Bảng chọn lựa sức chịu tải tính toán của cọc theo các công thức Loại cọc PVL(T) Pđn(T) Ptt(T) f1000 799.025 483.545 483.50 Tải trọng tác dụng tại chân cột lấy từ bảng tổ hợp: Nmax = 1346,32 T; Mxtư = -3,978 Tm; Qxtư = -5,19 T Mytư = 0,902 Tm; Qytư = 9,65 T Kích thước đài: hđ = 2,0 m b = 5 m l = 4.6 m Bố trí cọc như sau: Kết quả tải trọng tác dụng đầu cọc lấy từ bảng 3.1 phụ lục như sau: Tên cọc Toạ độ cọc so với tâm cột Số lượng Toạ độ cọc so với trọng tâm nhóm cọc trong đài Tải trọng tác dụng lên cọc X(m) Y(m) n X(m) Y(m) P(t) 1 2 3 -1.500 0.000 1.500 -0.866 1.732 -0.866 1 1 1 -1.500 0.000 1.500 -0.866 1.732 -0.866 487.3 493.0 481.0 Tâm đài 0.000 0.000 3 1461.3 a. Trường hợp 1: Giả thiết khi thi công cọc số 2 bị lệch vị trí theo phương x=-45mm, y = -50mm. Toạ độ trọng tâm của nhóm cọc mới so với tâm cột sai lệch là x = -0,015m; y = -0,017m. Kết quả tải trọng tác dụng đầu cọc lấy từ bảng 3.2 phụ lục như sau: Tên cọc Toạ độ cọc so với tâm cột Số lượng Toạ độ cọc so với trọng tâm nhóm cọc trong đài Tải trọng tác dụng lên cọc Chênh lệch (%) X(m) Y(m) n X(m) Y(m) P(t) 1 2 3 -1.500 0.045 1.500 -0.866 1.682 -0.866 1 1 1 -1.515 0.030 1.485 -0.849 1.699 -0.849 489.7 501.7 469.9 0.49 1.77 -2.31 Tâm đài 0.015 -0.017 3 1461.3 b. Trường hợp 2: Giả thiết khi thi công cọc số 2 bị lệch vị trí theo phương x=-45mm, y = -50mm; tâm cột lệch so với thiết kế là x=-10mm, y = -15mm Toạ độ trọng tâm của nhóm cọc mới so với tâm cột sai lệch là x = 0,055m; y = -0,035m. Kết quả tải trọng tác dụng đầu cọc lấy từ bảng 3.3 phụ lục như sau: Tên cọc Toạ độ cọc so với tâm cột Số lượng Toạ độ cọc so với trọng tâm nhóm cọc trong đài Tải trọng tác dụng lên cọc Chênh lệch (%) X(m) Y(m) n X(m) Y(m) P(t) 1 2 3 -1.500 0.045 1.500 -0.866 1.682 -0.866 1 1 1 -1.515 0.030 1.485 -0.849 1.699 -0.849 481.2 509.7 470.4 -1.26 3.40 -2.21 Tâm đài 0.015 -0.017 3 1461.3 Kết luận: Khi cọc sai lệch vị trí so với thiết kế thì có sự phân phối lại tải đầu cọc. Sự phân phối lại có thể gây nguy hiểm cho một số cọc tuỳ thuộc vào cọc bị sai lệch. Nếu sai lệch vị trí cọc xảy ra đồng thời với sai lệch tim cột càng làm tăng nguy hiểm cho cọc ở vị trí bất lợi. 3.3.2. Bài toán cọc không đạt độ cứng thiết kế Cọc không đạt độ cứng thiết kế là do nhiều nguyên nhân như: Cọc có khuyết tật thì mô đun đàn hồi giảm, làm tăng biến dạng đàn hồi của cọc, nghĩa là làm giảm độ cứng của cọc; Cọc có chiều dài khác nhau thì độ lún của các cọc cũng khác nhau vì thế độ cứng cũng khác nhau ... - Xác định độ cứng của từng cọc trong đài căn cứ vào kết quả nén tĩnh và hồ sơ hoàn công. - Độ cứng của cọc đơn được xác định như sau: (3.3) trong đó: k - Độ cứng của cọc đơn. P - tải trọng tác dụng lên cọc. Sd - Độ lún của cọc đơn do tải trọng P gây ra. - Tính toán phân phối lại tải trọng tác dụng đầu cọc theo độ cứng của từng cọc. Mô hình tính toán là sử dụng phần mềm sap2000 để tính toán, đài móng khai phần tử solid, các cọc được thay thế bằng các liên kết lò xo có độ cứng bằng độ cứng của cọc đơn, từ đó xác định được phản lực ở các lò xo chính là lực tác dụng đầu cọc. - Kiểm tra lực tác dụng lên đầu cọc sau khi đã phân phối lại theo độ cứng. Nếu không đạt có thể xử lý như sau: + Bổ sung thêm cọc sau đó tính toán lại lực tác dụng lên các đầu cọc trong đài. + Tăng cường giằng cứng với các móng khác để tính toán một số móng cùng làm việc chung để tính toán sự phân phối lại lực lên các cọc. 3.3.2.1. Xác định độ lún của cọc đơn a. Xác định độ lún của cọc đơn: Độ lún của cọc đơn gồm ba thành phần sau: Sd = ∆L + sm + sb (3.4) trong đó: ∆L- biến dạng đàn hồi của bản thân cọc. sm - Độ lún của cọc do tải trọng truyền lên đất dưới mũi cọc (qpthực) sb - Độ lún của cọc do tải trọng truyền lên đất dọc thân cọc (fpthực) - Biến dạng đàn hồi của bản thân cọc tính như sau: (3.4.1) trong đó: Ac - diện tích tiết diện cọc. Ec - môđun đàn hồi của bản thân cọc. L - chiều dài cọc. N - Lực nén tác dụng lên cọc. - Độ lún của cọc do tải trọng truyền lên đất dưới mũi cọc được xác định theo biểu thức sau: (3.4.2) trong đó: qp thực - sức kháng mũi đơn vị ở tải trọng làm việc; qp thực x Ac = Qpthực B - Đường kính cọc hay cạnh cọc. m - hệ số nở hông của đất dưới mũi cọc. Ed - môđun biến dạng của đất ở dưới mũi cọc. w - hệ số phụ thuộc hình dáng cọc; nếu cọc tròn thì w = 0,79 còn cọc vuông thì w = 0,88. Ngoài ra, Vesic còn kiến nghị công thức sau: (3.4.3) trong đó: qp - sức kháng mũi đơn vị cực hạn. Cp - hệ số theo các thí nghiệm của Vesic, lấy theo bảng sau: Loại đất Cọc chế tạo sẵn Cọc nhồi Cát (chặt đến rời rạc) 0,02 ¸ 0,04 0,09 ¸ 0,18 Sét (cứng đến mềm) 0,02 ¸ 0,03 0,03 ¸ 0,06 Bụi (chặt đến rời rạc) 0,03 ¸ 0,05 0,09 ¸ 0,12 - Độ lún của cọc do tải trọng truyền lên đất dọc thân cọc được xác định như sau: (3.4.4) trong đó: fi thực - sức kháng bên đơn vị ở tải trọng làm việc, tính trung bình cho toàn bộ cọc. Qf thực = fi thực x u x L (3.4.4.1) ở đây: L - chiều dài cọc. u - chu vi cọc. w - hệ số phụ thuộc độ mảnh của cọc (3.4.4.2) Ngoài ra, Vesic còn kiến nghị công thức sau: (3.4.5) trong đó: Cs - hệ số lấy theo thí nghiệm của Vesic, được tính toán như sau: (3.4.5.1) - Xác định qp thực, và fi thực như sau: + Giả sử fi thực = wi.fi, với fi là sức kháng bên đơn vị cực hạn, còn wi ban đầu lấy khoảng 0,5 ¸ 0,8 + Tính độ lún của cọc Sd theo công thức 2.1.1 + Tại giữa cọc chuyển vị tương đối giữa cọc và đất xấp xỉ là Sd - ∆L/2. + Xác định trong đó: zcr = 2,5 mm đối với đất cát zcr = 0,01B đối với đất sét So sánh wi với giá trị chọn ban đầu, nếu khác xa nhau thì chọn lại wi. b. Xác định độ lún của cọc đơn theo phương pháp thực nghiệm: Độ lún của cọc đơn với mũi cọc tựa vào lớp đất có sức chịu tải cao có thể dự tính theo công thức thực nghiệm: (3.10) trong đó: d - Đường kính cọc, m. a - Hệ số phụ thuộc vào quy luật phân bố ma sát bên ở cấp tải trọng thiết kế. Qap - Tải trọng truyền đến mũi cọc ở tải trọng thiết kế, T. Qas - Ma sát bên ở tải trọng thiết kế, T. L - Chiều dài cọc, m. A - Diện tích cọc, m2. Ep: Mô đun đàn hồi của vật liệu cọc, T/m2. c. Xác định độ lún của cọc đơn khi kể đến các khuyết tật (sử dụng cho cọc khoan nhồi) Trong quá trình làm việc, ngoài những tác động gây biến dạng cho cọc là sự có ngót của bê tông thân cọc, độ lún của mũi cọc do dựng chống ở mũi, độ lún ở thân cọc do ma sát thành ở thân cọc. Khi cọc bị khuyết tật, ngoài 3 tác động trên (∆L, sm, sb) thì cọc còn bị biến dạng do 2 thành phần tác động sau: - Độ lún do biến dạng bản thân đoạn cọc có bê tông bị khuyết tật. - Độ lún do biến dạng trong bản thân đoạn mũi cọc có khuyết tật. Như vậy, độ lún của cọc khi có khuyết tật là: Sktd = ∆L + sm + sb + ∆tkt + ∆mkt (3.11) Trong đó: Sktd - Tổng độ lún của cọc ∆L- biến dạng đàn hồi của bản thân cọc. sm - Độ lún của cọc do tải trọng truyền lên đất dưới mũi cọc sb - Độ lún của cọc do tải trọng truyền lên đất dọc thân cọc ∆tkt - Độ lún ở bản thân đoạn cọc có khuyết tật. ∆mkt - Độ lún ở bản thân đoạn mũi cọc có khuyết tật. - ∆L, sm, sb - Xác định như ở phần a, b. - ∆tkt, ∆mkt được xác định như sau: (3.11.1) (3.11.2) trong đó: Q’ - Giá trị lực truyền vào tiết diện cọc bị khuyết tật Q’ = Qvl – Qs (3.11.3) Qvl - khả năng chịu lực theo thiết kế. Qs - lực do ma sát bên trên tiết diện của vùng cọc có khuyết tật. Hkt – Chiều dài đoạn bê tông bị khuyết tật. Akt – Diện tích tiết diện làm việc còn lại của phần cọc bị khuyết tật. Ekt – Mô đun đàn hồi của đoạn cọc bị khuyết tật. 3.3.2.2. Áp dụng tính toán a. Cơ sở lý thuyết - Tính toán độ lún của các cọc đơn (có kể đến khuyết tật). - Tính toán độ cứng của các cọc theo công thức (3.3) - Xác định lại sự phân phối lại lực tác dụng lên đầu cọc trong đài do các cọc có độ cứng khác nhau. b. Ví dụ tính toán * Ví dụ 1: Độ cứng của các cọc khác nhau trong một đài * Thông số địa chất công trình - Nền đất gồm 2 lớp: + Lớp 1: là lớp sét sâu 9,9 m. Mô đun biến dạng E1 = 0.16 T/cm2. + Lớp 2 là cát. Mô đun biến dạng E2 = 0.4 T/cm2. Bảng kết quả thí nghiệm SPT như sau: z (m) N N60 z (m) N N60 z (m) N N60 0.00 0 0 7.62 21 14 12.19 63 42 1.52 3 2 8.38 24 16 13.72 33 22 3.05 9 6 9.14 33 22 14.48 38 25 4.57 9 6 9.91 30 20 15.24 60 40 6.10 12 8 10.67 35 23 16.00 60 40 6.68 15 10 11.43 27 18 16.76 72 48 * Thông số cọc như sau: - Cọc tiết diện 25x25 cm. - Bê tông cọc mác 250#; Eb = 265 T/ cm2. - Diện tích cọc: Ac = 25*25 = 625 cm2. - Chu vi cọc: u = 4*25 = 100 cm. - Chiều dài cọc theo thiết kế dài 12 m tính từ đáy đài. - Giả thiết tải trọng tác dụng đầu cọc N = 25 T để tính lún cho các cọc. - Kết quả độ lún của các cọc đơn ở bảng 3.4; 3.5 phụ lục có kết quả độ cứng của cọc đơn như sau: + Cọc dài 12m độ cứng là: k1 = 50,96 T/cm. + Cọc dài 11m độ cứng là: k2 = 48,45 T/cm. - nội lực tại đáy đài là: N = 150 T. Mx = 10 Tm. My = 4 Tm. - Kích thước đài: B x L = 1,25x1,80 m. hđài = 0,8 m. Cọc được bố trí như sau: Bảng kết quả tải trọng đầu cọc theo thiết kế. Tên cọc Toạ độ cọc Độ cứng (T/cm) Chuyển vị cọc (cm) Tải trọng tác dụng lên cọc (T) X(m) Y(m) 1 -0.375 0.650 50.96 0.45 22.77 2 -0.375 -0.650 50.96 0.60 30.46 3 0.000 0.000 50.96 0.64 32.86 4 0.375 0.650 50.96 0.55 28.11 5 0.375 -0.65 50.96 0.70 35.80 -Trường hợp 1: Thay đổi độ cứng cọc số 3 ta có kết quả sau: Tên cọc Toạ độ cọc Độ cứng (T/cm) Tải trọng tác dụng lên cọc (T) Chênh lệch so với thiết kế (%) X(m) Y(m) 1 -0.375 0.650 50.96 23.09 1.41 2 -0.375 -0.650 50.96 30.78 1.05 3 0.000 0.000 48.45 31.58 -3.90 4 0.375 0.650 50.96 28.43 1.14 5 0.375 -0.65 50.96 36.12 0.89 -Trường hợp 2: Thay đổi độ cứng cọc số 2,3 ta có kết quả sau: Tên cọc Toạ độ cọc Độ cứng (T/cm) Tải trọng tác dụng lên cọc (T) Chênh lệch so với thiết kế (%) X(m) Y(m) 1 -0.375 0.650 50.96 23.38 2.68 2 -0.375 -0.650 48.45 30.34 -0.39 3 0.000 0.000 48.45 31.88 -2.98 4 0.375 0.650 50.96 27.98 -0.46 5 0.375 -0.65 50.96 36.41 1.70 -Trường hợp 3: Thay đổi độ cứng cọc số 2, 3, 4 ta có kết quả sau: Tên cọc Toạ độ cọc Độ cứng (T/cm) Tải trọng tác dụng lên cọc (T) Chênh lệch so với thiết kế (%) X(m) Y(m) 1 -0.375 0.650 50.96 23.65 3.86 2 -0.375 -0.650 48.45 29.95 -1.67 3 0.000 0.000 48.45 32.14 -2.19 4 0.375 0.650 48.45 27.59 -1.85 5 0.375 -0.65 50.96 36.67 2.34 -Trường hợp 4: Thay đổi độ cứng cọc số 1, 2, 3, 4 ta có kết quả sau: Tên cọc Toạ độ cọc Độ cứng (T/cm) Tải trọng tác dụng lên cọc (T) Chênh lệch so với thiết kế (%) X(m) Y(m) 1 -0.375 0.650 48.45 23.31 2.37 2 -0.375 -0.650 48.45 30.17 -0.95 3 0.000 0.000 48.45 32.37 -1.49 4 0.375 0.650 48.45 27.81 -1.07 5 0.375 -0.65 50.96 36.34 1.51 * Ví dụ 2: Xảy ra đồng thời các cọc có độ cứng khác nhau; vị trí cọc, tâm cột sai lệch so với thiết kế - Thông số cọc như ví dụ 1 - nội lực tại đáy đài là: N = 100 T. Mx = 10 Tm. My = 4 Tm. - Kích thước đài: B x L = 1,25x1,15 m. hđài = 0,8 m. Cọc được bố trí như sau: Bảng kết quả tải trọng đầu cọc theo thiết kế. Tên cọc Toạ độ cọc Độ cứng (T/cm) Tải trọng tác dụng lên cọc (T) X(m) Y(m) 1 -0.375 -0.217 50.96 35.67 2 0.000 0.433 50.96 18.00 3 0.375 -0.217 50.96 46.33 * Trường hợp 1: Trong quá trình trình thi công cọc số 2 chỉ đạt độ sâu là 11m, đồng thời cọc số 3 sai lệch vị trí so với thiết kế là x = -0,07m; y = 0,02m. Kết quả tải trọng tác dụng ở đầu cọc như sau: Bảng kết quả tải trọng đầu cọc theo kết quả thi công thực tế Tên cọc Toạ độ cọc Độ cứng (T/cm) Tải trọng tác dụng lên cọc (T) Chênh lệch so với thiết kế (%) X(m) Y(m) 1 -0.375 -0.217 50.96 31.61 -11.38 2 0.000 0.433 48.45 16.40 -8.89 3 0.305 -0.197 50.96 51.99 12.22 * Trường hợp 2: Trong quá trình thi công xảy ra đồng thời 3 sai lệch: cọc số 2 chỉ đạt độ sâu là 11m; cọc số 3 sai lệch vị trí so với thiết kế là x = -0,07m; y = 0,02m; tâm cột lệch vị trí là x = 0,015m; y = -0,010m. Kết quả tải trọng tác dụng ở đầu cọc như sau: Bảng kết quả tải trọng đầu cọc theo kết quả thi công thực tế Tên cọc Toạ độ cọc Độ cứng (T/cm) Tải trọng tác dụng lên cọc (T) Chênh lệch so với thiết kế (%) X(m) Y(m) 1 -0.375 -0.217 50.96 30.14 -15.50 2 0.000 0.433 48.45 14.77 -17.94 3 0.305 -0.197 50.96 55.09 18.91 Kết luận: Khi các cọc trong đài có độ cứng khác nhau thì có sự phân phối lại tải đầu cọc. Sự phân phối lại có thể gây nguy hiểm cho một số cọc tuỳ thuộc vào vị trí của cọc thay đổi độ cứng. Nếu sai lệch vị trí cọc, sai lệch tim cột, thay đổi độ cứng của cọc xảy ra đồng thời càng làm tăng nguy hiểm cho cọc ở vị trí bất lợi. 3.4. Kết luận Trong quá trình thi công cọc nếu xảy ra các sai khác so với thiết kế như: cọc sai lệch vị trí, cọc có độ cứng khác nhau hoặc tâm cột bị lệch... thì có sự phân phối lại lực tác dụng đầu cọc theo các sai lệch thực tế của các cọc trong đài. Sự phân phối lại tải đầu cọc phụ thuộc vào vị trí, độ cứng của các cọc trong đài, phương lệch của tâm cột...mà có thể gây có lợi hay bất lợi cho cọc trong đài. nhưng tổng tải trọng tác dụng lên các đầu cọc không đổi. Các ví dụ đưa ra trong chương này chỉ là một số trường hợp giả thiết đơn giản về các sai lệch, khuyết tật xảy ra trong quá trình thi công cọc. Thực tế, khi kiểm định chất lượng móng công trình dân dụng, nếu phát hiện có các sai lệch, khuyết tật so với thiết kế, tiến hành tính toán kiểm tra sự làm việc của các cấu kiện có kể đến các sai lệch, khuyết tật đó, rồi so sánh với khả năng làm việc của cấu kiện. Nếu không đạt phải có các biện pháp xử lý phù hợp với đặc điểm và tính chất của công trình. Từ kết quả kiểm tra đưa ra kết luận phần móng đảm bảo chất lượng hay không.