Cọc khoan nhồi là một trong những hạng mục quan trọng khi thi công bất kì công trình nào. Chính vì thế mà mọi thông số kỹ thuật về của cọc khoan nhồi cần được kiểm tra kĩ càng. Thông thường, việc kiểm tra cọc khoan nhồi thường được làm bằng nén tĩnh, đo sóng ứng suất. Tuy nhiên, phương pháp siêu âm cọc đang ngày càng được ưa chuộng bởi nhiều ưu điểm. Vậy phương pháp siêu âm cọc khoan nhồi trong xây dựng là gì? Hãy cùng Xây dựng Mộc Trang tìm hiểu chi tiết trong bài viết này. Cùng với đó là quy trình thực hiện
Mục lục
Siêu âm cọc khoan nhồi là gì?
Thí nghiệm siêu âm cọc khoan nhồi là một quy trình kiểm tra bắt buộc theo các quy chuẩn kỹ thuật hiện hành. Thông qua đó đánh giá chất lượng thi công của cọc khoan nhồi trong các công trình xây dựng. Phương pháp này sử dụng sóng siêu âm truyền qua thân cọc. Sóng này sẽ giúp phân tích mức độ đồng nhất và phát hiện các khuyết tật bên trong bê tông. Ví dụ như rỗ khí, nứt nẻ hoặc các vùng bê tông không đạt chuẩn
Dữ liệu thu được từ thí nghiệm là cơ sở quan trọng khi kiểm tra chất lượng. Chúng sẽ giúp đánh giá khả năng chịu lực và mức độ an toàn của cọc. Đồng thời làm căn cứ cấp chứng nhận chất lượng cho phần móng công trình. Cọc khoan nhồi chỉ có thể được đánh giá sau khi hoàn thành thi công tại hiện trường. Điều này sẽ khác cọc bê tông ly tâm dự ứng lực (hoặc các loại cọc bê tông đúc sẵn). Những loại cọc này vốn được sản xuất và kiểm định chất lượng trước khi đưa vào thi công
Do đó, thí nghiệm siêu âm không chỉ mang tính kiểm tra thông số thông thường. Nó còn đóng vai trò quan trọng trong việc nghiệm thu công trình. Thông qua đó kiểm soát hiệu quả chất lượng thi công thực tế.
Lợi ích của việc siêu âm cọc khoan nhồi là gì?
Phương pháp siêu âm cọc khoan nhồi (Ultrasonic Crosshole Testing) là một trong những kỹ thuật phổ biến. Đây là phương pháp đáng tin cậy trong kiểm tra chất lượng cọc bê tông. Thông qua việc kiểm tra cọc sẽ đảm bảo chất lượng công trình hiện đại. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi nhờ vào những ưu điểm vượt trội như sau:
- Đây là yếu tố quan trọng trong việc đánh giá khả năng chịu lực. Ngoài ra là tuổi thọ thực tế của cọc khoan nhồi trong quá trình khai thác công trình.
- Điều này hỗ trợ kỹ sư hiện trường đưa ra phương án xử lý phù hợp, kịp thời. Đồng thời tiết kiệm chi phí gia cố hoặc thay thế.
- Quy trình kiểm tra bằng siêu âm được thực hiện nhanh chóng. Giảm thiểu thời gian thi công tổng thể.
- Không yêu cầu phá dỡ, không gây ảnh hưởng đến cấu trúc cọc. Từ đó giúp tiết kiệm chi phí so với các phương pháp kiểm tra truyền thống.
- Là phương án kiểm tra hiệu quả với mức đầu tư hợp lý. Điều này đặc biệt phù hợp cho các dự án có khối lượng cọc lớn.
- Phương pháp siêu âm hoạt động gần như không phát sinh tiếng ồn. Nó sẽ khác với các kỹ thuật kiểm tra sử dụng cơ học hoặc khoan cắt.
- Đảm bảo không làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Đặc biệt thích hợp với công trình nằm trong khu dân cư, khu đô thị. Hoặc các khu vực có yêu cầu cao về tiếng ồn và an toàn môi trường.
Tiêu chuẩn và lựa chọn phương pháp siêu âm cọc khoan nhồi
Tiêu chuẩn thực hiện siêu âm cọc khoan nhồi
Việc áp dụng phương pháp siêu âm cọc khoan nhồi trong kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn và quy định hiện hành, cụ thể như sau:
- Số lượng cọc được bố trí ống siêu âm phải chiếm tối thiểu 50% tổng số cọc của công trình.
- Phải có tối thiểu 50% phải được tiến hành thí nghiệm siêu âm. Số lượng này căn cứ theo số lượng các cọc đã được bố trí ống siêu âm. Việc này để đảm bảo kiểm soát chất lượng đồng bộ.
- Thí nghiệm siêu âm cọc nhồi chỉ được tiến hành sau tối thiểu 7 ngày. Thời gian tính kể từ khi hoàn thành công tác đổ bê tông. Việc này đảm bảo bê tông đã đạt đủ cường độ cần thiết để phản ánh chính xác chất lượng.
- Người thực hiện thí nghiệm siêu âm phải là kỹ thuật viên có chuyên môn cao. Đồng thời được đào tạo chuyên sâu và có chứng chỉ hành nghề phù hợp. Chứng chỉ này do cơ quan có thẩm quyền cấp.
- Thiết bị sử dụng trong thí nghiệm siêu âm phải được hiệu chuẩn định kỳ. Đồng thời được kiểm định đầy đủ theo quy định của cơ quan chức năng. Thông qua đó đảm bảo độ chính xác và tính pháp lý của kết quả kiểm tra.
Các phương pháp siêu âm cọc phổ biến nhất
Hiện nay, trên thế giới đã và đang áp dụng nhiều phương pháp kiểm tra không phá hủy (Nondestructive Testing – NDT). Thông qua đó đánh giá tính đồng nhất và phát hiện khuyết tật trong thân cọc khoan nhồi. Các phương pháp siêu âm cọc khoan nhồi này không làm ảnh hưởng đến kết cấu đã thi công. Đồng thời cung cấp dữ liệu có giá trị trong việc kiểm soát. Cùng với đó là nghiệm thu chất lượng thi công nền móng. Một số phương pháp tiêu biểu bao gồm:
- Phương pháp hồi âm (Sonic Echo / Impulse Response – SE/IR).
- Phương pháp kiểm tra đồng nhất bằng nhiệt (Thermal Integrity Profiling – TIP/TIT)
- Phương pháp tán xạ gamma truyền qua ống (Gamma-Gamma Logging – GGL
- Phương pháp siêu âm truyền qua ống (Sonic Logging Test – SLT)
Hầu hết các phương pháp siêu âm đều bắt buộc phải lắp đặt ống thăm dò. Đồng thời họ phải lắp đặt cảm biến trước khi đổ bê tông. Tuy nhiên, phương pháp SE/IR sẽ không cần phải làm điều này. Tại Việt Nam, phương pháp siêu âm truyền qua ống (SLT) đang được áp dụng rộng rãi. Đặc biệt là trong các dự án xây dựng hạ tầng và công trình dân dụng. Tất cả nhờ khả năng cung cấp kết quả đáng tin cậy, tính chính xác cao. Cùng với đó là sự phù hợp của phương pháp này với điều kiện thi công thực tế.
Các kỹ thuật siêu âm cọc khoan nhồi truyền qua ống phổ biến
Vừa rồi chúng ta đã biết được phương pháp siêu âm cọc khoan nhồi truyền qua ống là lựa chọn phổ biến tại nhiều công trình ở Việt Nam. Đây là phương pháp nổi bật với 4 kỹ thuật siêu âm như sau:
Kỹ thuật siêu âm hai ống (Crosshole Sonic Logging – CSL)
Kỹ thuật siêu âm cọc khoan nhồi qua hai ống CSL là kỹ thuật siêu âm phổ biến nhất hiện nay. Nó đặc biệt phù hợp với các công trình lớn yêu cầu kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt. Phương pháp này cho kết quả chính xác về tính đồng nhất bê tông và vị trí khuyết tật. Chúng được đánh giá là đáng tin cậy và hiệu quả nhất trong các phương pháp siêu âm hiện nay. Điều này được thể hiện qua những đặc điểm sau:
- Trong quá trình thi công cọc khoan nhồi, cần bố trí tối thiểu hai ống thăm dò. Trong đó bao gồm các ống thép hoặc ống PVC bên trong lồng thép trước khi đổ bê tông.
- Khi thực hiện kiểm tra, các ống được đổ đầy nước sạch. Thông qua đó tạo môi trường truyền sóng siêu âm hiệu quả.
- Hai đầu dò được thả đồng thời vào hai ống thăm dò tại cùng một cao độ. Sau đó di chuyển từ đáy lên đỉnh cọc với tốc độ đều đặn.
- Thiết bị phát tạo xung điện truyền tới đầu phát. Đầu phát chuyển đổi thành dao động cơ học với tần số dao động từ 20–100 kHz. Trong đó tần số dao động phổ biến nhất là 30–50 kHz.
- Sóng âm truyền qua khối bê tông và được đầu thu ghi nhận. Sau đó chuyển đổi lại thành tín hiệu điện và gửi về máy tính để xử lý.
- Dữ liệu thu được thể hiện dưới dạng đồ thị dọc thân cọc. Sau đó chúng được lưu trữ dưới dạng tệp số liệu phục vụ phân tích.
Kỹ thuật siêu âm một ống (Single Hole Sonic Logging – SSL)
Phương pháp siêu âm cọc khoan nhồi SSL phù hợp với loại cọc nhỏ như micropile. Ngoài ra là cọc khoan nhồi thi công bằng thiết bị khoan liên tục (auger-cast pile). Đây là phương pháp có thuật đơn giản, phù hợp với cọc có tiết diện nhỏ. Đồng thời khu vực thi công bị hạn chế không gian bố trí nhiều ống. Phương pháp này có những đặc điểm như sau:
- Cả đầu phát và đầu thu được đặt trong cùng một ống thăm dò. Khoảng cách giữa hai đầu dò được cố định nhằm đảm bảo tính ổn định của tín hiệu.
- Kết quả siêu âm chỉ phản ánh chất lượng bê tông trong bán kính nhỏ. Thông thường bán kính vào khoảng 7,62 cm (3 inches) quanh ống thăm dò.
- Phương pháp này chỉ hiệu quả khi sử dụng ống PVC. Khoảng cách các ống và đường kính ống có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của kết quả.
Kỹ thuật siêu âm thành cọc (Perimeter Sonic Logging – PSL)
Phương pháp siêu âm cọc khoan nhồi thành cọc PSL là phương pháp được cải tiến từ kỹ thuật CSL. Tuy nhiên ống thăm dò khi siêu âm được đặt bên ngoài lồng thép thay vì bên trong. Phương pháp này thường dùng trong các trường hợp kiểm tra lớp bê tông bảo vệ. Hoặc khi cần đối chiếu kết quả với các phương pháp siêu âm khác.
Phương pháp này có những đặc điểm như sau:
- Đánh giá chất lượng lớp bê tông bảo vệ cốt thép bên ngoài. Thông thường là lớp bê tông mặt ngoài của thân cọc.
- Dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu sóng do kết cấu thép.
- Khó khăn trong thi công vì thiếu lồng thép bảo vệ ống. Từ đó khiến việc giữ ổn định vị trí ống trở nên phức tạp hơn.
Kỹ thuật quét xung siêu âm (Crosshole Tomography – CT)
Kỹ thuật siêu âm cọc khoan nhồi CT là biến thể nâng cao của phương pháp CSL. Phương pháp này sẽ ứng dụng mạnh mẽ công nghệ phân tích số liệu nhiều chiều. Thông qua đó đánh giá chi tiết tình trạng bên trong cọc. Phương pháp siêu âm này có những đặc điểm như sau:
- Sử dụng chung thiết bị và ống thăm dò như phương pháp CSL.
- Dữ liệu được thu ở nhiều góc độ khác nhau, không chỉ giới hạn trong phương ngang. Nó còn bao gồm cả phương chéo và phương dọc.
- Dữ liệu được nhập vào phần mềm chuyên dụng. Thông qua đó phân tích, xử lý và tái tạo hình ảnh 2D hoặc 3D mô phỏng hình dạng. Ngoài ra là xác định vị trí và kích thước chính xác của khuyết tật trong cọc.
- Cho hình ảnh trực quan. Hỗ trợ kỹ sư dễ dàng xác định vị trí khuyết tật một cách chính xác.
- Đặc biệt phù hợp cho các dự án trọng điểm như cầu vượt, metro. Ngoài ra là tòa nhà cao tầng có yêu cầu kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt.
- Nếu toàn bộ mặt cắt đều cho thấy khuyết tật rõ ràng, không cần áp dụng phương pháp CT. Thay vào đó, cần tiến hành sửa chữa hoặc loại bỏ cọc không đạt yêu cầu.
Quy trình thực hiện siêu âm cọc khoan nhồi chi tiết nhất
Giai đoạn chuẩn bị siêu âm
Trước khi bắt đầu quá trình siêu âm cọc khoan nhồi, cần tiến hành khảo sát thông tin. Đồng thời thu thập đầy đủ thông tin liên quan đến cọc và kết cấu móng. Việc chuẩn bị kỹ lưỡng giúp đảm bảo kết quả đo đạc chính xác. Cùng với đó là tránh sai sót khi phân tích dữ liệu.
Thông tin cần thu thập bao gồm:
- Tên công trình, hạng mục kiểm tra: Xác định cụ thể khu vực thi công cần kiểm định.
- Vị trí cọc khoan nhồi: Đối chiếu vị trí thực tế với bản vẽ thiết kế thi công.
- Thông số kỹ thuật của cọc: Bao gồm đường kính tiết diện, cao độ đáy và đỉnh cọc.
- Ngày đổ bê tông: Xác định thời điểm thích hợp để tiến hành siêu â. Thông thường sau 7–14 ngày sau khi đổ bê tông.
- Số lượng ống siêu âm: Ghi rõ số lượng và vị trí ống siêu âm đã bố trí. Vị trí này ghi rõ trong từng cọc hoặc từng cấu kiện móng.
- Thông tin bất thường: Ghi nhận các sự cố phát sinh trong quá trình đổ bê tông. Ví dụ như mất nước, đổ không liên tục, bị lún, nghẹt ống, v.v.
Tiến hành thực hiện siêu âm
Quá trình siêu âm cọc khoan nhồi bao gồm việc vận hành thiết bị siêu âm. Sau đó là tiến hành thực hiện đo đạc và thu thập tín hiệu. Kết quả thu thập bao gồm thời gian truyền xung siêu âm. Ngoài ra là tần số tín hiệu, iên độ sóng và hiều dài từng mặt cắt siêu âm. Các bước cụ thể như sau:
- Lắp đặt đầy đủ các thiết bị siêu âm theo hướng dẫn kỹ thuật.
- Kiểm tra nguồn điện, phần mềm điều khiển, và đảm bảo các kết nối được thiết lập chính xác.
- Đổ nước sạch đầy vào các ống siêu âm để tạo điều kiện truyền âm tối ưu.
- Đưa đầu phát và đầu thu vào hai ống siêu âm. Đảm bảo đặt cùng cao độ để tín hiệu phát và nhận được tối ưu hóa.
- Căn chỉnh biên độ và thời gian truyền. Tất cả sao cho tín hiệu thu được có biên độ lớn nhất và thời gian truyền xung tối thiểu.
- Dịch chuyển đầu phát và đầu thu từ đáy lên đỉnh cọc với tốc độ đồng đều. Đảm bảo phù hợp với chiều dài cọc và khả năng thiết bị.
- Toàn bộ tín hiệu siêu âm thu được sẽ được ghi lại dưới dạng tệp số liệu.
Đánh giá kết quả siêu âm cọc
Việc phân tích dữ liệu siêu âm cọc khoan nhồi đóng vai trò xác định chất lượng thân cọc. Tại đây sai số thời gian truyền xung không được vượt quá 1% sau hiệu chỉnh. Ngoài ra là sai số biên độ xung không vượt quá 5%. Việc phân tích biểu đồ tín hiệu (vận tốc hoặc thời gian truyền xung) sẽ làm theo chiều dài cọc. Thông qua đó đánh giá tính đồng nhất của bê tông. Ngoài thời gian và vận tốc, việc đánh giá siêu âm cọc khoan nhồi có thể dựa vào biên độ. Cùng với dó là dựa vào năng lượng tín hiệu và mô hình sóng để tăng độ chính xác.
Nếu thời gian truyền xung tăng ≥ 20% hoặc vận tốc truyền xung giảm ≥ 20% tại một điểm so với trung bình thì:
- Cần kiểm tra lại tại vị trí đó để xác nhận sự tồn tại và phạm vi khuyết tật.
- Xác định rõ nguyên nhân. phân tầng, rỗ tổ ong, vật liệu lẫn tạp chất, hoặc thiếu kết dính.
Lập báo cáo kết quả kiểm tra
Lúc này, đội ngũ kỹ sư đã hoàn thành thu thập và phân tích đầy đủ dữ liệu. Khi đó sẽ căn cứ vào kết quả và yêu cầu để lập báo cáo đầy đủ về chất lượng của công trình. Thông thường, báo cáo siêu âm cọc khoan nhồi cần nêu được các thông tin như sau:
- Tên công trình, hạng mục, vị trí cọc
- Ngày tiến hành kiểm tra
- Mô tả kỹ thuật siêu âm áp dụng (CSL, SSL, CT,…)
- Thiết bị và phần mềm sử dụng
- Thông số kỹ thuật của cọc sau khi đó
- Biểu đồ sóng, thời gian, vận tốc, phân tích khuyết tật (nếu có)
- Nhận định chất lượng cọc
- Đề xuất xử lý nếu phát hiện bất thường
- Biểu đồ chi tiết
- Hình ảnh minh họa
- Các tệp số liệu đầu ra
Xem thêm:
- Các loại đường kinh cọc khoan nhồi phổ biến nhất hiện nay
- Cọc khoan nhồi bao nhiêu mét là an toàn và chắc chắn nhất?
Trên đây là những điều cần biết về kỹ thuật siêu âm cọc khoan nhồi trong xây dựng. Cùng với đó là các kỹ thuật thực hiện phổ biến và quy trình thực hiện chi tiết. Để được tư vấn cụ thể, hãy liên hệ Xây dựng Mộc Trang theo thông tin bên dưới
Công ty TNHH xây dựng và nội thất Mộc Trang – Đơn vị thiết kế và thi công xây dựng trọn gói 𝗰𝗵𝗮̂́𝘁 𝗹𝘂̛𝗼̛̣𝗻𝗴 – 𝘂𝘆 𝘁𝗶́𝗻 tại Việt Nam.
Hotline: 0936 558 994 – 0984 927 618
Trụ sở: Số 693 Trường Chinh, P Quán Trữ, Q Kiến An, TP Hải Phòng
Website: https://xaydungmoctrang.vn/
