Luận Văn SỬ DỤNG MÓNG CỌC KHOAN NHỒI TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Ở VIỆT NAM

1
Lời cảm ơn
Luận văn đợc hoàn thành dới sự hớng dẫn nhiệt tình của
PGS.TS Hoàng Nh Tầng. Học viên xin chân thành cảm ơn Trờng
Đại học Xây dựng, Khoa Sau đại học, Bộ môn Thí nghiệm và
Kiểm định Công trình, Công ty T vấn và Thiết kế xây dựng (CDC)
Bộ Xây Dựng, đặc biệt là PGS.TS Hoàng Nh Tầng đã hớng
dẫn và tạo điều kiện giúp đỡ học viên hoàn thành Luận văn
đúng thời hạn.
2
Mục lục
Lời cảm ơn
1
Mục lục
2
Mở đầu
5
Chơng 1: sử dụng móng cọc khoan nhồi trong
xây dựng công trình ở Việt nam
1.1. Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi trong ngành xây dựng
7
1.1.1. Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi trên thế giới 7
1.1.2. Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi ở Việt Nam 8
1.2. ảnh hởng của phơng pháp thi công đến chất lợng của cọc
khoan nhồi
10
1.2.1. Một số đặc điểm của cọc khoan nhồi và phạm vi áp dụng 10
1.2.2. Một số phơng pháp thi công cọc khoan nhồi hiện nay 11
1.2.3. ảnh hởng của phơng pháp thi công đến chất lợng cọc khoan
nhồi
12

1.3. Việc thiết kế cọc khoan nhồi ở Việt Nam
19
1.4. Kết luận chơng 1
23
Chơng 2. Các dạng khuyết tật và các phơng
pháp xác định khuyết tật của cọc khoan nhồi
2.1. Các dạng khuyết tật chính trong cọc khoan nhồi và ảnh hởng
của chúng đến khả năng chịu lực
33
2.1.1. Khuyết tật ở mũi cọc 33
2.1.2. Khuyết tật ở thân cọc 36
2.1.3. Khuyết tật ở đầu cọc 36
2.2. Một số phơng pháp xác định khuyết tật trong cọc khoan nhồi
37
2.2.1. Nhóm đánh giá chất lợng vật liệu thân cọc 37
2.2.2. Nhóm đánh giá sức mang tải của cọc 41
2.3. Kết luận chơng 2
50
Chơng 3. Nghiên cứu phơng pháp thiết kế cọc
khoan nhồi và áp dụng tính toán xử lý cọc
khi kể đến một số dạng khuyết tật thờng gặp
3.1. Nghiên cứu các phơng pháp thiết kế cọc khoan nhồi
52
3.1.1. Nhóm trạng thái giới hạn về khả năng chịu tải 52
3.1.2. Nhóm trạng thái giới hạn về biến dạng 54
3.2. áp dụng tính toán cho cọc khoan nhồi khi kể đến một số
khuyết tật thờng gặp trong thi công
57
3.4. Kết luận chơng 3
62

Kết luận chung
63
Tài liệu tham khảo
65
Phụ lục
3
4
Mở đầu
Sau 20 năm đổi mới, cùng với sự phát triển chung của các ngành kinh tế,
ngày càng nhiều công trình xây dựng với quy mô lớn mọc lên trên khắp đất n-
ớc, đặc biệt là trong các đô thị và trung tâm kinh tế mới. đây cũng chính là
thời kỳ đạt đợc những bớc tiến quan trọng trong việc đa tiến bộ khoa học kỹ
thuật và công nghệ mới áp dụng vào sản xuất trong ngành xây dựng. Trong số
đó, trớc hết phải kể đến là việc áp dụng rộng rãi kết cấu móng cọc khoan nhồi.
Đối với những công trình nhà cao tầng, công trình cầu, công trình nhịp lớn,
công trình tháp trụ v.v cọc khoan nhồi trong nhiều trờng hợp đợc coi nh ph-
ơng án duy nhất đợc chọn trong thiết kế kết cấu móng.
Chúng ta đều biết, cọc khoan nhồi có những u điểm cơ bản so với các loại
cọc đóng hay cọc ép là : Cho khả năng chịu lực tập trung lớn; công nghệ thi
công cho phép cọc đạt đờng kính từ 0,6m đến 2m và hơn nữa; mũi cọc có thể
đa xuống độ sâu vài chục mét và tựa chống trực tiếp lên lớp sỏi cuội có cờng
độ cao v.v. Một đặc điểm không thể không kể đến là cọc khoan nhồi cho phép
thi công móng một cách thuận tiện và an toàn đối với những công trình xây
chen trong thành phố.
Tuy nhiên, trong quá trình thi công cọc, vẫn có những sự cố xảy ra nh việc
tồn đọng đất mùn hay Bentonie ở mũi đáy cọc; sụt lở dất và chiếm chỗ từng
phần tiết diện cọc do xập thành vách, xảy ra tắc ống bơm trong quá trình đổ
bêtông; cốt thép định vị bị sai lệch so với thiết kế v.v. Chúng để lại hậu quả là
trong bêtông cọc khoan nhồi ttồn tại những dạng khuyết tật gây ảnh hởng và
làm suy giảm đáng kể đối với khả năng chịu lực của bản thân cọc.

Hiện tại, những khuyết tật nêu trên có thể phát hiện đợc bằng phơng pháp
Siêu âm. Vấn đề đặt ra là khi đợc cung cấp những thông tin về khuyết tật trong
cọc trên cơ sở kết quả của thí nghiệm Siêu âm, ngời thiết kế làm thế nào để có
phơng án xử lý chúng. Đối với cọc có khuyết tật, lời giải có thể là : Vẫn cho
phép sử dụng cọc bình thờng; Cọc không thể sử dụng đợc, cần thay thế bằng
cách thay thế bằng cọc khác hoặc nếu có thể, áp dụng biện pháp gia cố cọc
bặng biện pháp bơm vữa bêtông vào khu vực cọc có khuyết tật điều này rất
quan trọng, vì nó liên quan đến những chi phí bổ sung làm tằng giá thành
công trình, yêu cầu kéo dàI thời gian thi công móng, ảnh hởng đến tiến độ thi
công chung của công trình. Ngoài ra,ỉtong trờng hợp bổ sung cọc mới thay thế
cọc bị khuyết tật còn kéo theo một loạt vấn đề khác phải xử lý cho phù đối với
kết cấu đài móng.
Nội dung đề tài nghiên cứu chính là tìm giải pháp xử lý trong thiết kế với
việc kiểm tra khả năng chịu tải của cọc có kể đến một số dạng khuyết tật th-
ờng gặp trong bêtông cọc đợc phát hiện bằng phơng pháp siêu âm. BàI toán
kiểm tra xác định sức chịu tải và độ biến dạng lún của cọc dựa trên cơ sở
những biểu thức cơ bản nêu trong tiêu chuẩn thiết kế hiện hành đối với cọc
5
khoan nhồi ( Tên TC ) ủa Do đó, việc tìm ra các biện pháp kinh tế kỹ thuật
để sử dụng móng cọc khoan nhồi có hiệu quả hơn là một vấn đề cần thiết
không những chỉ đối với các nhà nghiên cứu mà còn đối với cả các nhà thiết
kế, nhà thầu, t vấn giám sát. Đối với nhà thiết kế, việc xác định lại sức chịu tải
thực tế của cọc khoan nhồi sau khi có khuyết tật là rất quan trọng, điều này
quyết định việc cọc có thể tiếp tục sử dụng, nên tiến hành sửa chữa hay loại bỏ
hoàn toàn, vấn đề nếu đợc giải quyết, sẽ mang lại hiệu quả không nhỏ về kinh
tế và kỹ thuật.
Luận văn này trình bày
Nội dung Luận văn đợc trình bày theo bố cục sau:
- Chơng 1: Trình bày một cách hệ thống phơng pháp PTHH và phơng
pháp MTĐCĐL trong phân tích kết cấu.

- Chơng 2: Xây dựng ma trận độ cứng động lực và véc tơ tải trọng ngoài
quy về nút cho các phần tử thanh.
- Chơng 3: Phân tích kết cấu theo phơng pháp ma trận độ cứng động lực.
Các thí dụ số để so sánh kết quả giữa hai phơng pháp PTHH-MHCV và
phơng pháp MTĐCĐL.
- Kết luận chung.
Trong thời gian làm Luận văn, tuy đã hết sức cố gắng, nhng do mới tiép
cận những vấn đề khoa học mới, Luận văn chắc không tránh khỏi thiếu sót.
Học viên rất mong nhận đợc những ý kiến đóng góp, giúp đỡ của các Thầy và
các bạn đồng nghiệp.
6
Chơng 1
Sử dụng móng cọc khoan nhồi trong xây dựng
công trình ở việt nam
1.1. Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi trong ngành xây dựng
1.1.1. Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi trên thế giới
Vào năm 1950, tại trờng MADI Matxcơva (Liên Xô cũ), theo đề nghị
của giáo s E. L. Khơlepnhicop, hệ móng cọc khoan nhồi đầu tiên đã đợc thí
nghiệm và đa vào sử dụng trong các móng cầu có chân đế mở rộng. Những
cọc khoan nhồi đầu tiên này có đờng kính từ 0,9 ữ 1,7 m, đạt độ sâu 40 m và
đợc gọi là cọc Khơlepnhicop.
Từ khi ra đời, cọc khoan nhồi với nhiều u điểm, đặc biệt là khả năng
chịu tải trọng lớn ngày càng đợc áp dụng ở nhiều công trình nh nhà cao tầng,
công trình cầu, công trình nhịp lớn ( tìm ví dụ ???).
Nhằm đáp ứng cho sự phát triển cọc khoan nhồi, các loại máy khoan
cũng không ngừng đợc sản xuất, cải tiến nâng cao các tính năng kỹ thuật nh:
máy khoan của hãng Benoto Pháp có thể khoan cọc đờng kính 0.6 ữ 1,2 m
sâu 30 m (1954); tổ hợp máy khoan PS 150 (1965), PS 200 (1966) có khả
năng khoan cọc đờng kính 1,5 ữ 2 m sâu đến 50 m của hãng Salzagitter
Đức. Đến nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, hàng ngàn thiết bị

khoan cọc đợc sản xuất với các u điểm: độ cơ động cao do đợc lắp trên bánh
lốp hoặc bánh xích, thiết bị nhỏ gọn giảm sự cồng kềnh cho phép khoan trong
chỗ chật hẹp, nghiêng giá khoan để thi công cọc xiên, năng suất cao, hệ thống
mũi khoan có cấu tạo đặc biệt để khoan đợc trong các loại đất cứng hoặc đá
Điển hình là máy khoan do một số hãng sản xuất nổi tiếng trên thế giới nh
Calveld (Anh); Bauer (Đức); Benoto (Pháp); Soilmec (ý); Hitachi, Sumitomo,
Nippon, Sharyo, Kato (Nhật) v.v
Hiện nay, có cọc barrette, cọc franki, cọc ứng suất trớc nhng cọc khoan
nhồi vẫn là sự chọn lựa trong tơng lai.???
1.1.2. Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi ở Việt Nam
7
Trải qua 30 năm kháng chiến đấu tranh giành độc lập tự do cho tổ quốc,
đến ngày 30 tháng 4 năm 1975 đất nớc hoàn toàn thống nhất, Việt Nam bớc
sang giai đoạn xây dựng và phát triển. Từ 1975 đến những năm đầu thập kỷ
80, nhiều công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp đã đợc xây theo một
số kỹ thuật mới nh phơng pháp lắp ghép tấm lớn, khung bê tông cốt thép lắp
ghép. Sau thành công của Đại hội Đảng lần thứ VI năm 1986, nớc ta chuyển
nền kinh tế từ bao cấp sang nền kinh tế thị trờng và đó cũng chính là điều kiện
thuận lợi để ngành xây dựng phát triển mạnh mẽ, nhiều dự án đầu t xây dựng
của nớc ngoài đã vào Việt Nam và đi cùng nó là các công nghệ mới, hiện đại.
Đầu thập niên 90 của thế kỷ XX, việc thiết kế, thi công cọc khoan nhồi
bắt đầu đợc áp dụng để xây dựng móng các công trình ở Hà Nội, một số điểm
mốc đáng chú ý đó là:
- Công trình đầu tiên đợc ứng dụng cọc khoan nhồi tại Hà Nội là toà nhà
Trung tâm Thơng mại Quốc tế (CIT) tại 17 Ngô Quyền. Toàn bộ móng
gồm 68 cọc đờng kính 1200 mm và 4 cọc đờng kính 800 mm. Chiều sâu
cọc là 50 m kể từ mặt đất tự nhiên với tải trọng thiết kế là 540 tấn.
- Sau công trình CIT, cọc khoan nhồi nhanh chóng đợc sử dụng để xây dựng
hàng loạt công trình cao tầng ở Hà Nội: Công trình Hanoi Central Hotel 44
Lý Thờng Kiệt sử dụng cọc khoan nhồi đờng kính 1000 mm, chiều sâu mũi

cọc là 36 m, chịu tải tính toán là 300 tấn; Công trình SAS Royal Hotel
Hanoi Hồ Bảy Mẫu dùng cọc đờng kính 800 mm chịu tải thiết kế 185 tấn
và cọc đờng kính 1200 mm chịu tải 385 tấn, dài 42 ữ 43 m, mũi cọc chôn
sâu vào lớp cuội sỏi 6 m; Công trình Sakura Plaza Hotel Đờng Lê Duẩn
có 2 cọc đờng kính 800 và 1200 mm đầu tiên đợc thi công tới độ sâu 40,2
m và mũi cọc đặt vào trong lớp cát chặt.
Đến nay, rất nhiều công trình trên cả nớc đã đợc thiết kế và thi công sử
dụng phơng án cọc khoan nhồi, có thể kể đến nh:
1. Trung tâm Báo chí Quốc tế 12 Lý Đạo Thành Hà Nội
Đờng kính cọc: 600, 800.
Số lợng cọc: 59 chiếc.
Chiều sâu: 34 ữ 36 m.
8
2. Khách sạn Fortuna 06 Láng Hạ Hà Nội.
Đờng kính cọc: 1000.
Số lợng cọc: 134 chiếc.
Chiều sâu: 37 m.
3. Khách sạn Mellia 44 Lý Thờng Kiệt Hà Nội.
Đờng kính cọc: 1000.
Số lợng cọc: 327 chiếc.
Chiều sâu: 38 m.
4. Nhà khách Chính Phủ Thành phố Hồ Chí Minh.
Đờng kính cọc: 800, 1200.
Số lợng cọc: 121 chiếc.
Chiều sâu: 48 m.
5. Đại sứ quán Nhật Bản Hà Nội.
Đờng kính cọc: 800, 1000, 1200.
Số lợng cọc: 139 chiếc.
Chiều sâu: 26 ữ 48 m.
6. Công trình nhà cao tầng 111 Nguyễn Du Thành phố Hồ Chí Minh.

Đờng kính cọc: 600, 800, 1000.
Số lợng cọc: 150 chiếc.
Chiều sâu: 48 m.
7. Khách sạn Hilton 1A Lê Thánh Tông Hà Nội.
Đờng kính cọc: 600, 800, 1000, 1200.
Số lợng cọc: 156 chiếc.
Chiều sâu: 26 ữ 45 m.
v.v
9
Trong hơn mời năm qua, công nghệ cọc khoan nhồi đã đợc áp dụng
mạnh mẽ trong xây dựng công trình ở nớc ta. Hiện nay, ớc tính hàng năm
chúng ta thực hiện khoảng 50 ữ 70 nghìn mét dài cọc khoan nhồi có đờng
kính 0,8 ữ 2,5m, với chi phí khoảng 300 ữ 400 tỷ đồng.
1.2. ảnh hởng của phơng pháp thi công đến chất lợng của cọc khoan nhồi
1.2.1. Một số đặc điểm của cọc khoan nhồi và phạm vi áp dụng
Cọc khoan nhồi là cọc đợc khoan tạo lỗ cọc trong nền đất, sau đó tiến
hành đổ bê tông nhồi vào trong lỗ khoan. Cọc khoan nhồi có thể có tiết diện
tròn hoặc chữ nhật. Cọc khoan nhồi với những đặc điểm riêng của mình đã và
đang là giải pháp móng rất phù hợp với yêu cầu kỹ thuật cũng nh yêu cầu kinh
tế của nhiều dự án xây dựng. Đi sâu vào phân tích ta thấy cọc khoan nhồi có
những u khuyết điểm chính nh sau:
a. Ưu điểm
- Khi thi công gần những công trình đợc xây dựng từ lâu, đã xuất hiện một
số biến dạng rõ rệt do đó nếu sử dụng cọc khoan nhồi sẽ giảm đợc ảnh h-
ởng có hại đến việc phát triển biến dạng không cho phép đối với công trình
lân cận.
- Khi thi công gần những khu vực theo tiêu chuẩn môi trờng không cho phép
tiếng ồn lớn nh: bệnh viện, trờng học, nhà an dỡng, nhà nghỉ, nhà hát
- Có khả năng chịu tải lớn, sức chịu tải của cọc khoan nhồi với đờng kính
lớn và chiều sâu lớn có thể đạt đến hàng nghìn tấn.

- Không gây ảnh hởng chấn động đến các công trình xung quanh, thích hợp
cho việc xây chen trong đô thị, gần khu dân c, khắc phục đợc nhợc điểm
của các loại cọc đóng khi thi công trong điều kiện này.
- Có khả năng mở rộng đờng kính và chiều dài cọc đến mức tối đa, có khả
năng thi công cọc khi qua các lớp đất cứng nằm xen kẹp.
- Dễ kiểm tra lại điều kiện địa chất công trình và chiều sâu tựa cọc.
- Cọc khoan nhồi có thể tạo ra cọc có sức chịu tải hợp lý bằng cách thay đổi
chiều dài hoặc tiết diện cọc một cách linh hoạt, phù hợp với đặc điểm kết
10
cấu công trình, đảm bảo sự lún lệch giữa các móng nằm trong giới hạn cho
phép, không gây nguy hiểm cho kết cấu bên trên.
- Khoan tạo lỗ nhanh nên rút ngắn tiến độ thi công nền móng công trình.
b. Khuyết điểm
- Giá thành của phơng án sử dụng móng cọc khoan nhồi thờng cao hơn so
với các phơng án móng cọc khác nh cọc đóng và cọc ép.
- Công nghệ thi công đòi hỏi thiết bị hiện đại, công nhân có kỹ thuật cao,
chuyên gia có nhiều kinh nghiệm để hạn chế các sự cố có thể xảy ra khi thi
công đổ bê tông cọc.
- Biện pháp kiểm tra chất lợng bê tông cọc thờng phức tạp, nhiều tốn kém.
- Do phơng pháp thi công khoan tạo lỗ cọc nên làm giảm ma sát bên của
thân cọc so với cọc đóng và cọc ép.
- Không có các chỉ tiêu định lợng để xác định sức chịu tải của cọc trong quá
trình thi công nh độ chối của cọc đóng hay lực nén của cọc ép.
1.2.2. Một số phơng pháp thi công cọc khoan nhồi hiện nay
Trên thế giới có rất nhiều thiết bị và công nghệ thi công cọc khoan nhồi,
tuỳ theo đặc điểm cấu trúc đất nền và nớc dới đất để lựa chọn phơng pháp
khoan. Hiện nay có 3 phơng pháp thi công thờng đợc áp dụng là:
- Cọc khoan nhồi theo phơng pháp khoan khô
- Cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách
- Cọc khoan nhồi không dùng ống vách

1.2.2.1. Cọc khoan nhồi theo phơng pháp khoan khô
Cọc khoan nhồi sử dụng phơng pháp khoan khô thích hợp cho đất đá
nằm trên mực nớc ngầm, các loại đất đá này không bị bở rời và sập lở khi
khoan tạo lỗ tới độ sâu thiết kế. Phơng pháp này thích hợp cho cấu trúc nền
phân bố đất sét cứng đồng nhất, tại Hà Nội thì khu vực có cấu trúc nền này
phân bố rộng ở Sóc Sơn, Đông Anh, Từ Liêm, Nghĩa Đô
Phơng pháp khoan khô đợc sử dụng sẽ dễ dàng kiểm tra đợc mức độ
làm sạch đáy lỗ khoan và chất lợng đổ bê tông thành cọc. Với phơng pháp này
cần đặc biệt chú ý kiểm tra độ nhạy của đất sét do khi đất sét quá cố kết, đất
11
dọc xung quanh lỗ khoan có thể nở ra do hút ẩm từ vữa bê tông không những
làm mềm thành hố khoan mà còn làm giảm chất lợng bê tông cọc, đất sét
cũng bị giảm độ bền theo thời gian.
1.2.2.2. Cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách
Cọc khoan nhồi sử dụng ống vách thờng đợc sử dụng khi thi công
những cọc nằm kề sát với công trình có sẵn hoặc do những điều kiện địa chất
đặc biệt nh cho các công trình cầu, thi công trên sông nớc. Cọc khoan nhồi có
dùng ống vách thép rất thuận lợi cho thi công vì không phải lo việc sập thành
hố khoan, công trình ít bị bẩn vì không phải sử dụng dung dịch Bentonite, chất
lợng cọc rất cao.
Nhợc điểm của phơng pháp này là máy thi công lớn, cồng kềnh, khi
máy làm việc thì gây rung và tiếng ồn lớn, rất khó thi công đối với những cọc
có độ dài trên 30m.
1.2.2.3. Cọc khoan nhồi không dùng ống vách
Thi công cọc khoan nhồi không sử dụng ống vách là công nghệ khoan
rất phổ biến. Ưu điểm của phơng pháp này là thi công nhanh, đảm bảo vệ sinh
môi trờng và ít ảnh hởng đến các công trình xung quanh.
Phơng pháp này thích hợp với loại đất sét mềm, nửa cứng nửa mềm, đất
cát mịn, cát thô hoặc có lẫn sỏi cỡ hạt từ 20-100mm.
Có hai phơng pháp thi công cọc khoan nhồi không sử dụng ống vách,

đó là:
a. Phơng pháp khoan thổi rửa (phản tuần hoàn)
Máy đào sử dụng guồng xoắn để phá đất, dung dịch Bentonite đợc bơm
xuống hố để giữ vách hố đào. Mùn khoan và dung dịch đợc máy bơm và máy
nén khí đẩy từ đáy hố khoan lên, đa vào bể lắng để lọc tách dung dịch
Bentonite tái sử dụng.
Công việc đặt cốt thép và đổ bê tông tiến hành bình thờng.
- u điểm: Phơng pháp có giá thiết bị rẻ, thi công đơn giản, giá thành hạ.
- Nhợc điểm: Tốc độ khoan chậm, chất lợng và độ tin cậy cha cao.
b. Phơng pháp khoan gầu
12
Gầu khoan thờng có dạng thùng xoay cắt đất và đa ra ngoài. Cần gầu
khoan có dạng Ăng-ten, thờng là 3 đoạn truyền đợc chuyển động xoay từ máy
đào xuống gầu nhờ hệ thống rãnh.
Vách hố khoan đợc giữ ổn đình nhờ dung dịch Bentonite. Quá trình tạo
lỗ đợc thực hiện trong dung dịch Bentonite. Trong quá trình khoan có thể thay
các gầu khác nhau để phù hợp với nền đất đào và để khắc phục các dị tật trong
lòng đất.
- u điểm: Thi công nhanh, việc kiểm tra chất lợng dễ dàng thuận tiện, đảm
bảo vệ sinh môi trờng và ít ảnh hởng đến các công trình lân cận .
- Nhợc điểm: Phải sử dụng các thiết bị chuyên dụng giá đắt, giá thành cọc
cao.
Ngoài ra, phơng pháp này còn đòi hỏi quy trình công nghệ rất chặt chẽ,
cán bộ kỹ thuật và công nhân phải thành thạo, có ý thức tổ chức kỷ luật cao.
Do phơng pháp này khoan nhanh hơn và chất lợng đảm bảo hơn các ph-
ơng pháp khác, nên hiện nay các công trình lớn ở Việt Nam chủ yếu sử dụng
phơng pháp này bằng các thiết bị của Đức (Bauer), Italia (Soil-Mec) và của
Nhật (Hitachi).
1.2.3. ảnh hởng của phơng pháp thi công đến chất lợng cọc khoan nhồi
1.2.3.1. Quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi

Công nghệ thi công cọc khoan nhồi thờng bao gồm các công đoạn sau:
1. Công tác chuẩn bị
2. Công tác định vị tim cọc
3. Công tác hạ ống vách khoan và bơm dung dịch Bentonite
4. Tiến hành khoan và xác nhận độ sâu hố khoan
5. Xử lý cặn lắng đáy hố khoan
6. Công tác chuẩn bị và hạ lồng thép
7. Lắp ống đổ bê tông
8. Thổi rửa hố khoan
9. Công tác đổ bê tông và rút ống thép
10. Rút ống vách và kiểm tra chất lợng cọc
13
1.2.3.2. ảnh hởng của quá trình thi công đến cọc khoan nhồi
a. Công đoạn khoan tạo lỗ
Nguyên nhân gây h hỏng trong cọc chủ yếu do:
- Kỹ thuật, thiết bị khoan hoặc loại cọc ấn định kém thích hợp đối với đất
nền.
- Mất dung dịch khoan bất ngờ (khi gặp hang caster hoặc thạch cao) hoặc sự
trồi lên đột ngột của đất bị sụt lở vào lỗ khoan: hai sự cố này dễ tạo thành
ngoài dự kiến thiết kế.
- Khi khoan tạo lỗ sử dụng loại dung dịch có thành phần không thích hợp với
điều kiện nền và công nghệ khoan hoặc không kiểm soát tốt sự biến đổi
thành phần dung dịch (nhất là mật độ và độ nhớt).
- Sự nghiêng lệch bấp bênh của hệ thống khoan lỗ của máy khi gặp đá mồ
côi hoặc lớp đá nghiêng, điều này dẫn đến việc cọc không thẳng đứng và v-
ợt quá độ nghiêng cho phép của thiết kế.
- Làm sạch mùn khoan trong lỗ cọc không tốt, đáy lỗ khoan có lớp cặn dày
sinh ra sự tiếp xúc xấu với lớp đất chịu lực tại mũi cọc, làm nhiễm bẩn và
giảm chất lợng bê tông.
14

b. Công đoạn cốt thép
Nguyên nhân gây h hỏng trong cọc chủ yếu do:
- Do hạ lồng thép chạm vào thành hố khoan làm sập thành gây khó khăn cho
việc nạo vét thổi rửa.
c. Công đoạn đổ bê tông cọc
Nguyên nhân gây h hỏng trong cọc chủ yếu do:
- Thiết bị đổ bê tông không thích hợp hoặc tình trạng làm việc xấu.
- Chỉ đạo quá trình đổ bê tông kém: sai sót trong việc nối ống đổ bê tông,
đứt đoạn đổ bê tông, do sự rút ống dẫn bê tông quá nhanh.
- Sự cấp liệu không đều có thể dẫn đến trong một số trờng hợp lợng bê tông
chiếm chỗ ban đầu không đủ do đổ nhanh (nh giữa ống dẫn vữa và đai
bọc).
- Sử dụng bê tông có thành phần không thích hợp, không đủ độ dẻo và dễ
phân tầng.
d. Một vài nguyên nhân khác
- Sự lu thông mạch nớc ngầm làm trôi cục bộ bê tông tơi.
- Sự sắp xếp lại đất nền dẫn đến sự suy giảm ma sát thành bên hoặc khả năng
chịu lực của mũi cọc.
- Thời hạn giãn cách kéo dài giữa khâu khoan tạo lỗ và đổ bê tông cọc gây
ra sự sụt lở đất ở vách lỗ khoan và lắng đọng chất cặn ở đáy lỗ khoan, đây
là sự cố thờng xảy ra khi thi công cọc khoan nhồi.
- Sử dụng khoan địa chất đối với cọc có kích thớc quá bé làm bê tông không
có đủ thời gian chiếm chỗ trong đất nền (D < 60 cm).
1.3. Việc thiết kế cọc khoan nhồi ở Việt Nam
Việc dự đoán sức chịu tải của cọc luôn là một vấn đề đặc biệt quan
trọng trong công tác thiết kế móng cọc. Lý thuyết tính toán sức chịu tải của
cọc chỉ mới bắt đầu trong những năm 30 của thế kỷ trớc, đó là lý thuyết tính
toán cọc do Prandtl đề xuất đã đợc Caquot ứng dụng vào năm 1934. Ngời có
ảnh hởng lớn tới phơng pháp tính toán sức chịu tải của cọc lớn nhất phải kể
đến cha đẻ của ngành cơ học đất Karl Terzaghi với tác phẩm Theoritical Soil

Mechanics. Hiện nay tiêu chuẩn các nớc trên thế giới về sức chịu tải của cọc
15
vẫn dựa trên lý thuyết cơ bản này. Về nguyên tắc, móng cọc khoan nhồi đợc
thiết kế theo hai nhóm trạng thái giới hạn cũng nh các loại móng khác: nhóm
trạng thái giới hạn về khả năng chịu tải và nhóm trạng thái giới hạn về biến
dạng.
a. Nhóm trạng thái giới hạn về khả năng chịu tải
- Về độ bền của kết cấu cọc (sức chịu tải theo vật liệu).
- Về sức chịu tải theo đất nền: gồm 2 thành phần là sức chống ở mũi cọc và
ma sát thành của cọc với đất nền.
- Về ổn định của đất nền quanh cọc khi cọc chịu tải trọng ngang.
b. Nhóm trạng thái giới hạn về biến dạng
- Về độ lún của nền móng cọc do tải trọng thẳng đứng gây ra.
- Về chuyển vị của cọc (hớng thẳng đứng, nằm ngang và góc xoay của đầu
cọc) cùng với đất nền do tác dụng của tải trọng thẳng đứng, tải trọng ngang
và mômen.
- Về hình thành và mở rộng vết nứt trong các cấu kiện bê tông cốt thép của
móng cọc.

Hiện nay trong thiết kế cọc khoan nhồi ở Việt Nam đều sử dụng hai tiêu
chuẩn cùng tồn tại song song, đó là TCXD 195 : 1997 Nhà cao tầng Thiết kế
cọc khoan nhồi và TCXD 205 : 1998 Móng cọc Tiêu chuẩn thiết kế. Các
công thức tính toán dự báo sức chịu tải của cọc khoan nhồi nêu trong hai tiêu
chuẩn trên đều là những công thức kinh nghiệm của nớc ngoài, sử dụng kết
quả thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm hiện trờng cho đất dính và đất rời
để tính toán. Mức độ chính xác của các công thức nêu trong tiêu chuẩn phụ
thuộc nhiều vào cách lựa chọn giá trị ma sát bên đơn vị giữa cọc và đất và giá
trị cờng độ chịu tải của đất dới mũi cọc.
Tuy nhiên, khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi lại phụ thuộc rất lớn
vào công nghệ thi công, khả năng làm sạch đáy cọc và đặc biệt là kết quả thực

tế của cọc sau khi thi công xong. Nếu từ các số liệu thí nghiệm kiểm tra chất
lợng cọc có phát hiện ra những h hỏng, khuyết tật thì việc xác định lại sức
chịu tải thực tế của cọc là thực sự cần thiết.
16
áp dụng những công thức đã có kết hợp với kết quả thí nghiệm chất l-
ợng cọc khoan nhồi sau khi thi công để tìm ra sức chịu tải của cọc khi xuất
hiện khuyết tật chính là mục tiêu mà đề tài đặt ra.
1.4. Kết luận chơng 1
Chơng 1 đã trình bày tóm tắt một số đặc điểm chính của cọc khoan
nhồi, các phơng pháp thi công hay sử dụng và ảnh hởng của các phơng pháp
đó đối với chất lợng cọc khoan nhồi.
Trình bày một số khái niệm về tính toán thiết kế cọc khoan nhồi hiện
nay ở Việt Nam.
Chơng 2
Các dạng khuyết tật và các phơng pháp xác
định khuyết tật của cọc khoan nhồi
2.1. Các dạng khuyết tật chính trong cọc khoan nhồi và ảnh hởng của
chúng đến khả năng chịu lực
2.1.1. Khuyết tật ở mũi cọc
Khuyết tật ở mũi cọc là vấn đề rất hay xảy ra. H hỏng này đặc biệt
nghiêm trọng đối với cọc làm việc bằng mũi (nhất là trờng hợp cọc có chân
mở rộng hoặc có vỏ bọc) và có thể đa tới giảm cờng độ nội tại của cọc hoặc
khả năng chịu lực do độ lún nghiêm trọng gây ra. Những h hỏng này rất đáng
quan tâm tại mũi cọc. Có hai trờng hợp chính trong khuyết tật ở mũi cọc:
a. Trờng hợp thứ nhất:
Mũi cọc đợc tạo ra bởi bê tông chất lợng xấu( sũng nớc hoặc nhiều bẩn
bởi các lớp bùn). Về nguyên lý một sự dị thờng nh vậy làm kém đi điều kiện
ổn định của móng. Nếu cọc đợc ngàm trong nền đất rất cứng nh đá cuội sỏi
hay trong nền có các hạt rời rạc kết lại thành đai quanh cọc thì sự nguy hiểm
về ổn định móng có thể đỡ ngại hơn tuy nhiên để đa đến quyết định cọc có

đảm bảo chất lợng cần xem xét cả đặc điểm của kết cấu bên trên.
17
b. Trờng hợp thứ hai:
Mũi cọc h hỏng do nạo vét đáy lỗ khoan không cẩn thận (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 bản chất đất. Khi đó trợt lún có thể xảy ra, sức chịu tải mất đi đủ để làm
giảm hoặc thủ tiêu hoàn toàn các tính toán dự kiến về ổn định công trình. H
hỏng này là nguy hiểm hơn so với trờng hợp trên.
2.1.2. Khuyết tật ở thân cọc
Khuyết tật ở thân cọc chủ yếu là tính không liên tục của thân cọc, đó là:
- Các cục bớu (khối u) do từ biến của lớp đất yếu dới tác dụng đẩy của bê
tông tơi hoặc do mặt cắt lỗ khoan nở ra ngoài (sụt lở, lỗ hổng ).
- Sự co thắt mặt cắt ngang do sự đẩy ngang của đất hoặc sập thành lỗ khoan.
- Xuất hiện thấu kính các nằm ngang do rút ống đổ bê tông không đúng kỹ
thuật.
- Thân cọc bị rỗ tổ ong, mất vữa hoặc tạo thành hang trong bê tông do lợng
nớc không cân bằng hoặc đổ bê tông trực tiếp vào nớc.
- Thân cọc bị đứt gẫy do thiết bị thi công va phải đỉnh cọc.
- Thân cọc bị đứt đoạn do ma sát giữa bê tông và ống chống quá lớn, công
nghệ đổ bê tông và rút ống chống không thích hợp.
- v.v
Khuyết tật tại thân cọc có liên quan trực tiếp đến ma sát giữa thành cọc
và đất nền, đó là một thành phần quan trọng trong sức chịu tải của cọc. Nh ta
đã biết, sức chịu tải theo đất nền của cọc gồm hai thành phần đó là sức chống
tại mũi cọc và ma sát bên thân cọc. Trong điều kiện thi công hiện nay, việc
đảm bảo sức chống mũi cọc là rất khó kiểm soát, ngời ta cũng đã đa ra những
biện pháp khắc phục nh phụt vữa xi măng cờng độ cao hay mở rộng đáy cọc
nhng giá thành khá cao ngoài ra còn có yêu cầu cao về thiết bị cũng nh trình
độ kỹ thuật. Do đó, thành phần còn lại, sức chịu tải theo ma sát thành cọc có ý

nghĩa lớn trong việc chịu lực của kết cấu cọc. Chính vì vậy, khi có khuyết tật ở
thân cọc thì việc giảm sức chịu tải đáng kể của cọc là điều không tránh khỏi
nhất là khi trong thân cọc xuất hiện một dãy những sự co thắt tiết diện, các túi
bùn hay những vết đứt đoạn bê tông.
18
2.1.3. Khuyết tật ở đầu cọc
Ta đã biết tải trọng của công trình đợc truyền xuống cọc thông qua đài
cọc bằng bê tông cốt thép, một chiều dài đoạn cọc đợc ngàm trong đài. Đầu
cọc chính là nơi để liên kết giữa cọc và đài cọc.
Khuyết tật ở đầu cọc xảy ra thờng do sự thiếu trách nhiệm hoặc sự tẩy
rửa không đầy đủ bê tông tràn khi kết thúc đổ bê tông cọc, đợc thể hiện bởi
các thể vùi bùn hoặc chất lắng đọng cặn bã. Việc sửa chữa tơng đối dễ và biết
chắc đợc chỗ loại bỏ bằng việc cắt phần khuyết tật và thay thế bằng bê tông
khác. Với trờng hợp này, sau khi sửa chữa thì khuyết tật hầu nh không làm ảnh
hởng đến sức chịu tải của cọc.
Một trờng hợp h hỏng khác ở đầu cọc đó là khi vì một lý do nào đó cốt
thép tại đầu cọc rất xấu thì một h hỏng này có thể gây tổn hại đến tính vĩnh
cửu của móng.
2.2. Một số phơng pháp xác định khuyết tật trong cọc khoan nhồi Theo
tài liệu của Quang-Viết tóm tắt 3 PP chính:
1. pp nén tĩnh xác định sức chịu tảI trục tiếp định lợng
2. PP PIT xác định sức chịu tảI - định lợng gián tiếp
3. PP SÂ - định lợng khuyết tật bt cung cấp thông tin cho thiết kế
tính toán kiểm tra sức chiụtải
Để đánh giá chất lợng cọc, ta có thể sử dụng các phơng pháp không phá
huỷ hoặc phá huỷ. Các phơng pháp không phá huỷ thờng đợc u tiên sử dụng
nhằm phát hiện các khuyết tật nguy hiểm và các phơng pháp phá huỷ sử dụng
sau đó để đánh giá định lợng các khuyết tật nguy hiểm đó, giúp các nhà thiết
kế đề xuất các biện pháp cứu chữa hợp lý.
Với cọc khoan nhồi, các phơng pháp không phá huỷ đánh giá chất lợng

đợc chia thành hai nhóm: nhóm đánh giá chất lợng vật liệu thân cọc và nhóm
đánh giá sức chịu tải của cọc.
2.2.1. Nhóm đánh giá chất lợng vật liệu thân cọc
Nhóm phơng pháp này dùng để đánh giá độ đồng nhất về chất lợng vật
liệu, phát hiện các khuyết tật (các vết nứt, các vật thể lạ, sự thay đổi tiết diện
19
cọc ) dọc theo thân cọc. Các phơng pháp thông dụng trong nhóm này là ph-
ơng pháp biến dạng nhỏ và phơng pháp siêu âm.
2.2.1.1. Phơng pháp biến dạng nhỏ
Phơng pháp biến dạng nhỏ, gọi tắt là phơng pháp PIT (Pile Intergrity
Test) cho các thông số về tốc độ truyền sóng ứng suất và xung lực tác dụng
trên các cấu kiện của công trình (cột, cọc đóng bê tông cốt thép, cọc bê tông
đổ tại chỗ, cọc ống thép nhồi bê tông, cọc gỗ ). Phơng pháp PIT cho phép
đánh giá tính toàn khối, kích thớc vật lý của cọc (tiết diện, chiều dài) và độ
đặc chắc của vật liệu cọc.
Phơng pháp biến dạng nhỏ 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 dọc theo thân cọc xuống dới ở tốc độ lan
truyền (c) một hàm của modun đàn hồi (E) và mật độ () của vật liệu cọc
(c
2
= E/). Trở kháng (Z) của cọc tỷ lệ thuận với tiết diện (A) và modun đàn
hồi của cọc (Z = A.E/c) nên nó cũng là số đo của tiết diện và chất lợng cọc.
a. Thiết bị thí nghiệm không cần chỉ nêu nguyên lý
Các thiết bị cần thiết cho phơng pháp PIT bao gồm: Thiết bị tạo xung
lực; thiết bị đo; thiết bị ghi, xử lý và hiển thị số liệu.
- Thiết bị tạo xung lực phải tạo ra một xung lực va chạm có độ dài nhỏ hơn 1
ms và không gây ra bất cứ h hỏng cục bộ nào cho cọc trong khi va chạm.
Thiết bị thờng dùng là búa có đầu là chất dẻo rất cứng. Trọng lợng búa đợc
dùng tuỳ theo chiều dài và kích thớc hình học của cọc.

- Thiết bị đo bao gồm thiết bị đo tốc độ và đo lực.
+ Thiết bị đo tốc độ là các gia tốc kế. Tín hiệu do các gia tốc kế tiếp nhận
đợc tích phân chuyển đổi thành tốc độ. Các gia tốc kế phải tuyến tính
đến 200g và có tần số cộng hởng ít nhất là 30.000 Hz.
+ Thiết bị đo lực phải có khả năng đo xung lực phụ thuộc thời gian. Gia
tốc đo đợc chuyển đổi sang lực khi biết khối lợng của búa.
- Thiết bị ghi, xử lý và hiển thị số liệu: Các tín hiệu đo từ các bộ cảm biến sẽ
đợc chuyển về các thiết bị ghi, xử lý và hiển thị số liệu phụ thuộc thời gian.
Các thiết bị này bao gồm các cơ cấu xuất dới dạng đồ họa các dữ liệu tốc
độ, lực và lu giữ chúng dùng cho các xử lý phân tích tiếp theo. Các thiết bị
20
này cũng có khả năng trung bình hoá các dữ liệu của nhiều lần đo lặp lại
nhằm giảm thiểu hiệu ứng nhiễu và khuyếch đại cờng độ tín hiệu theo thời
gian kể từ khi tác dụng xung lực nhằm thu đợc các tín hiệu bị yếu đi do tổn
thất trong cọc.
+ Thiết bị ghi là bộ đảo chuyển số có độ phân giải ít nhất là 12 bit dùng
để số hoá trực tiếp các tín hiệu analog.
+ Thiết bị xử lý là các máy tính hoặc bộ vi xử lý có thể xử lý các dữ liệu
tốc độ và lực truyền đến từ các bộ cảm biến chính.
+ Thiết bị hiển thị để quan sát tốc độ và lực nh một hàm thời gian với mỗi
lần tạo xung lực.
b. Nguyên lý thí nghiệm
- Dùng thiết bị tạo xung (búa) có gắn đầu đo lực gõ lên đầu cọc.
- Ghi lại các dữ liệu đo khi tác dụng xung lực
- Trung bình hóa các số liệu đo trong nhiều lần đo và có thể áp dụng các hệ
số khuyếch đại thích hợp.
- Phán đoán vị trí và độ lớn của khuyết tật cũng nh đánh giá tính đồng nhất
trong cọc.
c. Phạm vi ứng dụng
Phơng pháp thí nghiệm biến dạng nhỏ không những dùng để xác định

độ nguyên vẹn của các cọc đơn thẳng đứng hoặc nghiêng mà nó cũng có thể
21
áp dụng cho các bộ phận kết cấu dài có chức năng tơng tự nh các cọc móng
miễn là có thể tiếp nhận đợc thí nghiệm va chạm biến dạng nhỏ.
Phơng pháp PIT chỉ cho phép đánh giá chất lợng cọc trong một khoảng
độ sâu nhất định phụ thuộc vào trở kháng của cọc và đất. Khi đó, sóng phản
hồi từ một khoảng độ sâu nào đó tới mũi cọc là quá yếu khó thu nhận đợc rõ
ràng cho dù đã áp dụng hệ số khuyếch đại. Chiều sâu thích hợp cho thí
nghiệm là khoảng 20 ữ 30 lần đờng kính cọc.
Do đặc tính thu nhận các phản xạ của sóng ứng suất khi gặp chỗ thay
đổi trở kháng của cọc, nếu có nhiều chỗ thay đổi xảy ra ở các vị trí khác nhau
trong cọc, tín hiệu thu nhận đợc sẽ rất khó phân tích để có thể tách ra vị trí và
mức độ của từng khuyết tật. Hơn nữa các vị trí thay đổi trở kháng có thể xảy
ra từ từ, nên tín hiệu phản xạ sẽ phức tạp hơn rất nhiều, khó phân tích một
cách rõ ràng về khuyết tật. Vì vậy, trong thực tế phơng pháp thí nghiệm biến
dạng nhỏ thờng chỉ cho kết quả tơng đối chính xác 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 nằm dới các khuyết tật lớn, sự thay đổi lớn tiết diện, các mối
nối cơ học
Trong nhiều trờng hợp, phơng pháp PIT khó có khả năng phân biệt các
phản xạ sóng của đất và của cọc, do đó phơng pháp này nói chung không thích
hợp cho ác thí nghiệm đối với cọc thép tiết diện H hoặc cọc ống thép không
nhồi bê tông.
Phơng pháp thí nghiệm biến dạng nhỏ không áp dụng cho các cọc đang
làm việc, đã ngàm vào đài và nối với các kết cấu bên trên. Trong trờng hợp
này phải có các thiết bị thích hợp, gắn các đầu đo vào mặt bên của cọc và triệt
tiêu các sóng phản xạ từ đài và các kết cấu bên trên.
Thí nghiệm PIT tuy không thể phát hiện đợc tất cả các khuyết tật, nhng
phát hiện tin cậy các khuyết tật nguy hiểm cho phép xác định chiều dài hữu
hiệu của cọc. Dựa trên đặc điểm biến đổi trở kháng của cọc, một số các biện

pháp hợp lý có thể đợc đề xuất nh: phân phối lại tải trọng, áp dụng hệ số an
toàn hợp lý hoặc các yêu cầu kết cấu khác
Theo TCVN 206 1998 Cọc khoan nhồi Yêu cầu về chất lợng thi
công, số lợng cọc kiểm tra theo phơng pháp PIT thờng khoảng 30% tổng số l-
ợng cọc.
22
2.2.1.2. Phơng pháp siêu âm
Giới thiệu tiêu chuẩn mới
Phơng pháp siêu âm (Sonic) là phơng pháp kinh điển và đợc dùng phổ
biến. Phơng pháp này đợc Châu Âu và Mỹ sử dụng khá phổ biến. Vào năm
1997, Trờng Đại học Northwestern (Mỹ) tiến hành làm những thí nghiệm về
siêu âm kiểm tra chất lợng cọc nhồi với cọc nhồi đợc đúc với những khuyết tật
định trớc. Kết quả cho thấy phơng pháp quét siêu âm trong tiết diện ngang cọc
thu đợc biểu đồ phản ánh khá chính xác và tin cậy.
Phơng pháp siêu âm xác định chất lợng cọc dựa trên đặc điểm của quá
trình truyền sóng siêu âm trong vật liệu. Vật 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 của sóng siêu âm trong khoảng 3000 ữ 5000 m/s phụ
thuộc vào thành phần, cấp phối của cốt liệu.
a. Thiết bị thí nghiệm
Thiết bị kiểm tra chất lợng cọc khoan nhồi theo phơng pháp siêu âm
gồm những bộ phận chính sau:
- Một đầu đo phát sóng dao động đàn hồi (xung siêu âm) với cáp dẫn và một
bộ phận xung có tần số truyền sóng trong phạm vi 20 ữ 100 kHz.
- Một đầu đo thu sóng có cáp dẫn.
- Một thiết bị điều khiển các cáp đợc nối với các đầu đo cho phép tự động đo
chiều sâu hạ đầu đo.
- Một bộ thiết bị điện tử để ghi nhận và điều chỉnh tín hiệu thu đợc.
- Một hệ thống hiển thị tín hiệu.
- Một hệ thống ghi nhận và biến đổi tín hiệu thành những đại lợng vật lý đo

đợc.
- Cơ cấu định tâm cho 2 đầu đo khi đờng kính của đầu đo nhỏ hơn ít nhất 10
mm so với đờng kính trong ống đo.
b. Nguyên lý thí nghiệm
23
- Hai đầu dò (một phát và một thu sóng siêu âm) đợc thả song song cùng độ
cao suốt chiều dài cọc theo các ống đặt sẵn dọc thân cọc trớc khi đổ bê
tông tạo cọc.
- Đo thời gian truyền sóng qua vật liệu cọc giữa hai đầu đo liên tục trong khi
thả đầu đo. Tín hiệu biến thiên biên độ đợc hiển thị trên màn hình theo
chiều sâu thí nghiệm.
- Chuyển sang tiến hành tơng tự với cặp ống siêu âm khác
- Từ kết quả tốc độ truyền sóng siêu âm qua tiết diện cọc dọc theo chiều dài
cọc đợc xác định khi biết khoảng cách giữa hai đầu đo ( khoảng cách giữa
hai ống đã đặt sẵn), phân tích kết quả đo để đánh giá độ đồng nhất , xác
định vị trí và phạm vi khuyết tật trong cọc.
- Dới đây là một số ví dụ về kiểu khuyêt tật và nguyên nhân thờng gặp xác
định bằng phơng pháp siêu âm.
Bảng 2.1: Một số khuyết tật xác định bằng phơng pháp siêu âm Viết lại theo
gạch đầu dòng
Chất lợng
bê tông
Ký
hiệu
Suy giảm vận tốc
hay gia tăng thời
Kết luận
24
gian tới
Tốt T

15%
Bê tông tốt
Nghi ngờ
có khuyết
tật
N > 15% và < 30%
Trên cọc có khuyết tật nhỏ, có thể là
bê tông bị giảm mác hoặc bị nớc bùn
xâm nhập
Bê tông
kém
K
30%
Xuất hiện khuyết tật trên cọc, có thể
là có nớc hoặc bùn trong cọc, bị bùn
đất xâm nhập vào tiết diện cọc hoặc
bê tông chất lợng kém
Không có
tín hiệu
KTH
Không nhận đợc
tín hiệu
Do đất xâm nhập hoặc một số khuyết
tật làm mất tín hiệu (ví dụ ống siêu
âm không liên kết với bê tông cọc )
Nớc NC
v = 1450 m/s ữ
1525 m/s
Nớc xâm nhập hoặc nớc đổ vào ống
thí nghiệm quá ít

Cc nhi
Cc nhi


800
800
Khuyt tt
Khuyt tt
25
Hình 2.1: Khuyết tật thân cọc xác định bằng phơng pháp siêu âm
c. Yêu cầu thí nghiệm
Để thực hiện phơng pháp siêu âm, cọc kiểm tra cần đợc bố trí trớc các
ống đo. các ống đo thờng là ống nhựa hoặc ống thép. ống có đờng kính trong
không nhở hơn 40 ữ 50 mm. Các ống này có chiều dài bằng chiều dài của cọc
và đợc đặt vào cọc trớc khi đổ bê tông. ống phải đảm bảo kín khít, thẳng và
liên tục. Đáy ống đợc đặt cách đáy cọc một đoạn khoảng 200 mm và đợc bịt
kín để tránh bê tông xâm nhập hay mất nớc.
Số lợng ống so chôn sẵn phụ thuộc vào kích thớc cọc khoan nhồi. Theo
TCVN 206 1998 Cọc khoan nhồi Yêu cầu về chất lợng thi công quy
định nh sau:
- D 60 cm: Đặt 2 ống (hoặc 1 ống ở giữa cọc khi đầu phát và đầu thu nằm
trên cùng 1 trục).
- 60 < D < 120 cm: Đặt 3 ống.
- D 120 cm: Đặt 4 ống.
d. Phạm vi ứng dụng
Phơng pháp siêu âm cũng nh phơng pháp thí nghiệm biến dạng nhỏ, đó
là đánh giá đợc độ đồng nhất của bê tông, xác định đợc vị trí và phạm vi
khuyết tật trong cọc.
Phơng pháp này nên u tiên sử dụng cho các cọc có độ dài lớn. Để đảm

bảo độ tin cậy cao cần phải sử dụng ống siêu âm đủ chất lợng, tránh nứt vỡ
trong quá trình thi công và có biện pháp lắp đặt ống siêu âm sao cho không
thay đổi vị trí dọc thân cọc.
Do phơng pháp kiểm tra cọc theo kết quả siêu âm tơng đối chính xác,
khá tin cậy và giá thành không cao nên tiêu chuẩn của nhiều nớc trên thế giới
cũng nh Việt Nam đều có quy định về số lợng cọc cần kiểm tra bằng siêu âm
trong các công trình xây dựng. Theo TCVN 206 1998, số lợng cọc cần kiểm
tra không đợc ít hơn 25 % số cọc thi công, đối với các dạng móng có số lợng
cọc ít nhng tầm quan trọng của móng đó đối với cả công trình là lớn nh mố trụ
trong các công trình cầu khẩu độ lớn hoặc tháp cao thì cần tăng tỷ lệ cọc
kiểm tra lên cao hơn nữa.
2.2.1.3. Một số phơng pháp khác