Nguyên lý kỹ thuật P.I.T sử dụng nguyên lý truyền sóng cơ học biến dạng nhỏ. Sóng gây ra do một đầu búa gõ nhẹ vào đầu cọc được truyền xuống thân cọc sau đó phản hồi lên đáy cọc hoặc ở chỗ có thay đổi trở kháng. Một phần mềm chuyên dụng PITWAP ứng dụng phân tích phương trình truyền sóng để phát hiện vị trí và mức độ của các khuyết tật trong cọc nếu có.

Thiết bị P.I.T có chức năng kiểm tra khuyết tật cọc bằng phương pháp biến dạng nhỏ đây là một trong những phương pháp thay thế không thể tiến hành thực hiện phương pháp thí nghiệm siêu âm cọc.

Mục đích của phương pháp thí nghiệm: kiểm tra sơ bộ tính đồng nhất của bê tông, xác định vị trí và mức độ khuyết tật(nếu có) của cọc đóng/cọc khoan nhồi dựa trên sóng phản hồi ghi được trên đỉnh cọc.[1]

THÍ NGHIỆM GÕ BIẾN DẠNG LỚN – PDA

Khái niệm

Mục đích của thí nghiệm biến dạng lớn này là xác định sức chịu tải các loại cọc đóng/cọc ép/cọc khoan nhồi/cọc barrette dựa trên sóng và ứng suất đo được tại đầu cọc dùng phương pháp CASE và/hoặc CAPWAP. Cần phải có bộ búa tự rơi gây lực xung kích cho công tác thí nghiệm PDA (ở công trình dùng búa đóng thì thuận lợi hơn nhiều). Búa thường sử dụng ở đây là: Delmag, ICE, Berm, MKT… hoặc một số búa hơi của Hàn quốc.

Nghiên cứu về PDA đã trải qua vài chục năm mới trở nên “gần” hoàn hảo như ngày nay.[1]

Ứng dụng của phương pháp thử động biến dạng lớn: Xác định khá chính xác vị trí và mức độ khuyết tật trên thân cọc, Xác định sức chịu tải của cọc, Xác định biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị, Đưa ra một số hướng xử lý cọc-búa cho người sử dụng.[2]

Các công trình ở tp. HCM dùng cọc ép (hoặc nhồi) sau đó thí nghiệm bằng phương pháp PDA có rất nhiều, ví dụ: chung cư của Cty CP Xd số 5, Bình Thạnh, chung cư cao cấp Vạn Phát Hưng, chung cư 4S thủ Đức, Khu Chế Xuất Tân Thuận, Phú Mỹ Hưng v.v…[3]

Nguyên lý

Nguyên lý của phương pháp thử động biến dạng lớn và thiết bị phân tích động cọc PDA dựa trên nguyên lý thuyết truyền sóng ứng suất trong bài toán va chạm của cọc, với đầu vào là các số liệu đo gia tốc và biến dạng thân cọc dưới tác dụng của quả búa. Các đặc trưng động theo Smith là đo sóng của lực và sóng vận tốc (tích phân gia tốc) rồi tiến hành phân tích thời gian thực đối với hình sống (bằng các phép tính lặp) dựa trên lý thuyết truyền sóng ứng suất thanh cứng và liên tục do va chạm dọc trục tại đầu cọc gây ra.

Cơ sở của phương pháp này dựa vào:

+ Phương trình truyền sóng trong cọc

+ Phương pháp case

+ Mô hình hệ búa – cọc – đất của Smith

+ Phần mềm CAPWAPC

+ Hệ thống thiết bị phân tích đóng cọc PDA

Ưu điểm

PDA có thể dùng cho bất cứ cọc nào[5]. Ưu điểm của phương pháp này (nhanh, đánh gía hết sức chịu tải cọc (bearing capacity), địa điểm hẹp có chỗ không chất tải tĩnh được, ví dụ: cọc đã ép xong hết rồi, đã đào móng có tầng hầm rồi, hoặc dùng cọc nhồi tiết diện nhỏ bổ sung cho bãi cọc đã thi công xong, hoặc công trình đã thi công xong, cần số liệu bổ sung…Ở Tp. HCM có rất nhiều công trình sau khi ép cọc người ta vẫn thử PDA để xác định sức chịu tải cọc vì các ưu điểm của phương pháp này.[3]

Nhược điểm

Đối với cọc ép thì đoạn cọc ép thường ngắn, vì vậy 1 cây cọc cần nhiều mối nối[6]:

Sóng có truyền qua mối nối có thể không đảm bảo.
Khi ép, trong cọc chỉ có ứng suất nén. Còn khi đóng cọc, trong cọc có cả ứng suất nén và kéo. Điều nguy hiểm là khi cọc đã ép xong (mối nối, mặc dù kém, nhưng vẫn tốt vì khi ép nó không bị ứng suất kéo), nhưng sau đó Kỹ sư PDA đóng thêm mấy nhát búa (để thí nghiệm sức chịu tải), làm đứt mất mối nối(hoặc đứt mối hàn). Nếu bị mất chối (chỉ còn khoảng 10 hay 15 nhát 1 mét) thì rất nguy hiểm. Kinh nghiệm đóng cọc ở Florida tối kỵ có số nhát dưới 30/1-ft (tức là khoảng 100 nhát/ 1 mét). 10 hay 15 nhát/ 1 mét rất dễ gây đứt cọc. Về động lực học đóng cọc, đất càng yếu thì ứng suất kéo càng lớn (nếu cùng búa, cùng STK, cùng EMX). Búa càng nặng (nên yêu cầu về STK càng nhỏ) thì càng khó đứt cọc.

Thực tế khi ép cọc, lực ép chủ yếu là tĩnh [7], có thể thì biết ngay sức chịu tải của cọc khi ép xong bằng cách đọc đồng hồ đo lực ép nên không cần thử PDA hoặc tĩnh nữa.

Đối với cọc nhồi:

Cọc nhồi bé thì PDA tốt. Cọc nhồi lớn có sức chịu tải lớn (400 tấn trở lên chẳng hạn) thì kiếm ra quả búa để huy động được sức kháng hơi khó.[5]

Thí nghiệm siêu âm cọc

hinh1 hinh2

Mục đích của thí nghiệm:

Thiết bị siêu âm cọc khoan nhồi/barette/tường trong đất/bê tông liền khối lớn bằng sóng siêu âm, dựa trên biểu đồ phổ siêu âm và tốc độ sóng lan truyền[1] với độ phân giải cao cho các loại cọc có đường kính và chiều dài bất kỳ.[2]

Thiết bị có thể phát hiện và đánh giá: vết nứt, các vật lạ, rỗ và rỗng, ngưng kết bê tông.

Phát hiện các dị thường nhỏ tới 10cm(với độ phân giải phụ thuộc vào điều kiện thử)

Xác định chính xác độ sâu của các dị thường, cho hình ảnh thời gian thực về kích thước và hình dạng và vị trí của dị thường.

Có chiều sâu lớn, có tỷ số tín hiệu/tiếng ồn cao và thuật toán xử lý số liệu cao cấp.

Khả năng lưu trữ số liệu không hạn chế

Thỏa mãn hoàn toàn tiêu chuẩn: ASTM D6760 – 08 “Standard Test Method for Integrity Testing of Concrete Deep Foundations by Ultrasonic Crosshole Testing “(Phương pháp thí nghiệm siêu âm: Xác định tính đồng chất của cọc khoan nhồi/cọc barrette/tường trong đất/bê tông liền khối lớn dựa trên biểu đồ phổ siêu âm và tốc độ sóng lan truyền).

Thiết bị này được thiết kế với cấu hình chuẩn gồm: PC, CHA-W cài sẵn trên máy, các cổng kết nối với các cảm biến, cổng USB,… Và có thể thực hiện các phương pháp phân tích dữ liệu cũng như xem lại dữ liệu theo thời gian ngay trên CHA-QX.