www.gia24.vn C NG Đ NG XÂY D NG CHUYÊN NGHI PỘ Ồ Ự Ệ
Héi nghÞ khoa häc toµn quèc lÇn thø hai vÒ
Sù cè vµ h háng c«ng tr×nh X©y dùng
BÀN V KHUY T T T C C KHOAN NH I Ề Ế Ậ Ọ Ồ
KHI KI M TRA B NG SIÊU ÂMỂ Ằ
DISCUSSION ON DEFECT DETECTED IN DRILLED PILE USING
CROSS SONIC LOGGING
NguyÔn V¨n C«ng
Bïi Hoµng D¬ng
C«ng ty t vÊn c«ng nghÖ thiÕt bÞ
vµ kiÓm ®Þnh x©y dùng
ABSTRACT : The use of deep foundations has increased dramatically in recent years.
Construction defects occurring during concrete placement in deep foundations may result in
major structural stability or safety issues. Obtaining accurate and timely information on the
integrity of concrete structures such as drilled shaft foundations is essential for project
progress and success. Cross Sonic Logging method are increasingly being adopted in
Vietnam in the field of inspecting for quality assurance and quality control on projects with
deep foundations, and to assess the integrity of deep foudation elements. This method covers
procedures for checking the homogeneity and integrity of concrete in deep foundation such as
bored piles, drilled shafts, concrete piles or augercast piles and can be extended to
diaphragm walls, barrettes, dams, ect.
C c khoan nh i đang đ c s d ng r ng rãi t i nhi uọ ồ ượ ử ụ ộ ạ ề
công trình dân d ng, công nghi p và giao thông t i Vi tụ ệ ạ ệ
nam. Lo i c c này có kh năng áp d ng thích h p cho cácạ ọ ả ụ ợ
công trình có t i tr ng l n, trong các khu đô th đôngả ọ ớ ị
đúc... M t trong nh ng y u t xu t hi n trong quá trìnhộ ữ ế ố ấ ệ
thi công nh h ng l n đ n kh năng làm vi c c a c cả ưở ớ ế ả ệ ủ ọ
là vi c hình thành các khuy t t t nh h ng t i tínhệ ế ậ ả ưở ớ
nguyên d ng c a c c. Đ đánh giá tính nguyên v n vàạ ủ ọ ể ẹ
ch t l ng bê tông c a c c, ph bi n hi n nay ng i taấ ượ ủ ọ ổ ế ệ ườ
dùng ph ng pháp thí nghi m không pháp hu (NDT) ápươ ệ ỷ
d ng sóng siêu âm trong phép th (Crosshole Loggingụ ử
Sonic - CLS). Ph ng pháp CLS, đ c ti n hành nh sau:ươ ượ ế ư
1. Công tác chu n bẩ ị
ng dùng trong thí nghi m theo ph ng pháp CSL là ngỐ ệ ươ ố
nh a ho c ng thép. ng có đ ng kính trong t 35-ự ặ ố Ố ườ ừ
60mm. Các ng này có chi u dài b ng chi u dài c a c cố ề ằ ề ủ ọ
và đ c đ t tr c vào c c tr c khi đ bê tông. ngượ ặ ướ ọ ướ ổ Ố
ph i đ m b o kín khít, th ng và liên t c. Đáy ng ph iả ả ả ẳ ụ ố ả
đ m b o ch m ho c sát v i đáy c c và đ c b t kín b ngả ả ạ ặ ớ ọ ượ ị ằ
v t li u ch c ch n không đ bê tông xâm nh p hay m t n c. Các v trí n i ng ph i ch cậ ệ ắ ắ ể ậ ấ ướ ị ố ố ả ắ
ch n, kín không đ cho n c bê tông xâm nh p vào ng trong quá trình đ bê tông. Khôngắ ể ướ ậ ố ổ
đ c dùng ph ng pháp hàn đ i đ u đ n i ng siêu âm trong tr ng h p ng siêu âm làượ ươ ố ầ ể ố ố ườ ợ ố
ng thép. Đ u ng siêu âm ph i đ c b t kín b ng v t liêu ch c ch n.ố ầ ố ả ượ ị ằ ậ ắ ắ
C c barretteọ
C c nh i ọ ồ Φ1500÷2100
C c nh i ọ ồ Φ1000÷1400
C c nh i D < ọ ồ Φ1000
Hình v 1 - B trí ng siêu âmẽ ố ố
www.gia24.vn C NG Đ NG XÂY D NG CHUYÊN NGHI PỘ Ồ Ự Ệ
S l ng ng không đ c nh h n 03 ng cho m t c c. Các ng siêu âm đ c b trí d cố ượ ố ượ ỏ ơ ố ộ ọ ố ượ ố ọ
theo chu vi c c. Theo tiêu chu n ASTM D6760-02 [1] s l ng và b trí ng siêu âm thôngọ ẩ ố ượ ố ố
th ng đ c ch n nh ườ ượ ọ ư Hình v 1ẽ.
ng siêu âm đ c liên k t vào các thép ch c a c c b ng ph ng pháp bu c ho c dùngỐ ượ ế ủ ủ ọ ằ ươ ộ ặ
các gông thép. Các m i liên k t ph i đ m b o ch c ch n không cho ng b d ch chuy nố ế ả ả ả ắ ắ ố ị ị ể
trong quá trình thi công.
ng siêu âm ph i đ c ki m tra tính thông su t tr c khi thí nghi m. Các ng này đ cỐ ả ượ ể ố ướ ệ ố ượ
đ đ y n c s ch 1h tr c khi thí nghi m. Trong tr ng h p m c n c trong ng bổ ầ ướ ạ ướ ệ ườ ợ ự ướ ố ị
gi m, ph i bù thêm n c. ả ả ướ
2. L p đ t thi t b và ki m tra thi t bắ ặ ế ị ể ế ị
Các c c đ c ki m tra sau khi đ bê tông t 3-7 ngày và ph i đ c s đ ng ý c a ch đ uọ ượ ể ổ ừ ả ượ ự ồ ủ ủ ầ
t . ư
Các thi t b thí nghi m đ c ki m tra tr c khi đ a ra công tr ng v kh năng v n hànhế ị ệ ượ ể ướ ư ườ ề ả ậ
cũng nh các tham s c a h th ng thi t b ngo i vi. ư ố ủ ệ ố ế ị ạ
Ki m tra tính thông su t c a ng siêu âm b ng th c chuyên dùng và m c n c s ch trongể ố ủ ố ằ ướ ự ướ ạ
ng siêu âm.ố
T i công tr ng, ki m tra các thi t b và đ u đo h at đ ng tr c khi thí nghi m b ngạ ườ ể ế ị ầ ọ ộ ướ ệ ằ
cách đ t 2 đ u đo vào hai ng d n li n nhau đã đ đ y n c c a m t c c. V trí đ t đ uặ ầ ố ẫ ề ổ ầ ướ ủ ộ ọ ị ặ ầ
đo ngay d i c t bê tông đ nh c c và xác đ nh các sóng xung nh n đ c trong thi t b ghiở ướ ố ỉ ọ ị ậ ượ ế ị
nh n.ậ
Thí nghi m T i hi n tr ngệ ạ ệ ườ
Sau khi đ m b o thi t b , thi t b ngo i vi và các ng siêu âm đ t trong c c đã đ m b oả ả ế ị ế ị ạ ố ặ ọ ả ả
các yêu c u k thu t nêu trên, ti n hành thí nghi m.ầ ỹ ậ ế ệ
Nh p các thông s v c c và ng siêu âm. G n các thi t b đo chi u sâu và các đ u đo lênậ ố ề ọ ố ắ ế ị ề ầ
ng siêu âm trên c c. H các đ u đo cho đ n khi chúng ch m vào đáy ng. Gi các đ u đoố ọ ạ ầ ế ạ ố ữ ầ
cùng m t cao đ b ng cách neo ch t hai dây d n. ở ộ ộ ằ ặ ẫ
Đi u ch nh thi t b đo đ m b o tín hi u thu nh n là rõ ràng.ề ỉ ế ị ả ả ệ ậ
B t đ u ghi các sóng xung siêu âm khi hai đ u đo đ c t t kéo lên. Cáp truy n đ c thuắ ầ ầ ượ ừ ừ ề ượ
l i t t đ đ m b o tín hi u đ c ghi l i liên t c và không b gián đo n. Trong tr ngạ ừ ừ ể ả ả ệ ượ ạ ụ ị ạ ườ
h p các đ u đo kéo quá nhanh x y ra gián đo n d li u, cán b thí nghi m c n th đ u đoợ ầ ả ạ ữ ệ ộ ệ ầ ả ầ
t i v trí tín hi u b gián đo n và ghi l i d li u t v trí đó. ớ ị ệ ị ạ ạ ữ ệ ừ ị
Vi c thu nh p d li u có th ti n hành theo h ng t trên xu ng ho c t d i lên. ệ ậ ữ ệ ể ế ướ ừ ố ặ ừ ướ
Trong m t s tr ng h p có th đ t đ u đo cao đ khác nhau nh m xác đ nh kích th cộ ố ườ ợ ể ặ ầ ở ộ ằ ị ướ
c a khuy t t t trong tr ng h p có nghi ng . ủ ế ậ ườ ợ ờ
Ki m tra ch t l ng d li u sau khi hoàn thành vi c thu nh p d li u. So sánh đ dài c aể ấ ượ ữ ệ ệ ậ ữ ệ ộ ủ
d li u thu đ c v i chi u dài ng siêu âm theo h s thi công. S sai khác không đ vữ ệ ượ ớ ề ố ồ ơ ự ượ
v t quá 1% hay 0.25m.ượ
D li u thí nghi m đ c l u gi an toàn, tránh b h h ng hay m t.ữ ệ ệ ượ ư ữ ị ư ỏ ấ
Trong phòng
Căn c vào s li u hi n tr ng, ng i k s s s d ng ph n m m phân tíchứ ố ệ ệ ườ ườ ỹ ư ẽ ử ụ ầ ề
chuyên d ng đ phân tích và đánh giá s xu t hi n và m c đ c a khuy t t t trênụ ể ự ấ ệ ứ ộ ủ ế ậ
c c.ọ
K t qu phân tích c a m t m t c t trên c c nh t thi t ph i bao g m các bi u đế ả ủ ộ ặ ắ ọ ấ ế ả ồ ể ồ
th i gian đ n ờ ế (first arrival time), năng l ng ượ (energy) và bi u đ ph siêu âmể ồ ổ
(waterfall).
3.Yêu c u v i cán b thí nghi mầ ớ ộ ệ
Cán b thí nghi m CLS ph i là ng i có chuyên môn phù h p và ph i có ch ng chộ ệ ả ườ ợ ả ứ ỉ
đào t o thí nghi m CLS c a c quan có th m quy n.ạ ệ ủ ơ ẩ ề
4. Yêu c u v i thi t b thí nghi mầ ớ ế ị ệ
www.gia24.vn C NG Đ NG XÂY D NG CHUYÊN NGHI PỘ Ồ Ự Ệ
Thi t b và các thi t b ngo i vi ph i đ m b o phù h p v i tiêu chu n ASTM D6760-ế ị ế ị ạ ả ả ả ợ ớ ẩ
02. [1]
Khuy t t t hay không khuy t t t, bê tông đ t hay không đ t mác thi t k ?ế ậ ế ậ ạ ạ ế ế
xác đ nh khuy t t t d a trên bi u đ th i gian đ n ị ế ậ ự ể ồ ờ ế (first arrival time - FAT) và bi uể
đ năng l ng ồ ượ (energy - E) ho c d a trên bi u đ v n t c ặ ự ể ồ ậ ố ( v =
RA
TS
; TS- Kho ngả
cách gi a hai đ u đo, AR - Th i gian sóng siêu âm truy n gi a hai đ u đo)ữ ầ ờ ề ữ ầ và bi uể
đ năng l ng ồ ượ (energy - E).
D i đây là m t s ví d v ki u khuyêt t t và nguyên nhân th ng g p.ướ ộ ố ụ ề ể ậ ườ ặ
B ng 1ả
Ch t l ngấ ượ
bê tông Ký hi uệSuy gi m v n t cả ậ ố
hay gia tăng th iờ
gian t iớK t lu nế ậ
T tốT ≤ 15% Bê tông t tố
Nghi ng cóờ
khuy t t tế ậ N > 15% và < 30%
Trên c c có khuy t t t nh , có thọ ế ậ ỏ ể
là bê tông b gi m mác ho c bị ả ặ ị
n c bùn xâm nh p ướ ậ
Bê tông kém K ≥ 30%
Xu t hi n khuy t t t trên c c, cóấ ệ ế ậ ọ
th là có n c ho c bùn trong c c,ể ướ ặ ọ
b bùn đ t xâm nh p vào ti t di nị ấ ậ ế ệ
c c ho c bê tông ch t l ng kémọ ặ ấ ượ
Không có tín
hi uệKTH Không nh n đ cậ ượ
tín hi uệ
Do đ t xâm nh p ho c m t sấ ậ ặ ộ ố
khuy t t t làm m t tín hi u (ví dế ậ ấ ệ ụ
ng siêu âm không liên k t v i bêố ế ớ
tông c c...)ọ
N cướ NC v=1450m/s÷1525m
/s
N c xâm nh p ho c n c đ vàoướ ậ ặ ướ ổ
ng thí nghi m quá ítố ệ
D i đây là m t s nguyên nhân:ướ ộ ố
•Do rút casing t o ra thu h p ti t di n c c.ạ ẹ ế ệ ọ
•Bê tông gi m ch t l ng do l n đ t s t l t thành c cả ấ ượ ẫ ấ ạ ở ừ ọ
•Mũi c c kém do th i r a đáy h khoan không đ t yêu c u ho c do s tọ ổ ử ố ạ ầ ặ ạ
vách.
•Do ng đ bê tông rút cao h n m t bê tông t o ra các th u kínhố ổ ơ ặ ạ ấ
bùn\đ t\bentonite trong lòng c c.ấ ọ
•Các kho ng r ng trong c c t o ra do dùng bê tông có đ s t quá l n.ả ỗ ọ ạ ộ ụ ớ
•Bê tông b r do m t xi măngị ỗ ấ
•Hình thành các vùng bê tông b l n bùn bentonite do b m bê tông quá nhanhị ẫ ơ
Khuy t t t trên c c c n căn c trên c 3 bi u đ FAT ho c V, E và ph siêu âm.ế ậ ọ ầ ứ ả ể ồ ặ ổ
Khuy t t t trên c c đ c xác đ nh d a vào m c đ thay đ i c a các đ i l ng đoế ậ ọ ượ ị ự ứ ộ ổ ủ ạ ượ
đ c theo ượ b ng 1ả.
www.gia24.vn C NG Đ NG XÂY D NG CHUYÊN NGHI PỘ Ồ Ự Ệ
Khi sóng siêu âm truy n qua các môi tr ng khác nhau, năng l ng c a sóng b haoề ườ ượ ủ ị
h t m c đ khác nhau. Tuy nhiên, v n t c c a sóng có th thay đ i không nhi uụ ở ứ ộ ậ ố ủ ể ổ ề
<15%. N u ch căn c trên bi u đ FAT ho c V thì không th nh n bi t đ cế ỉ ứ ể ồ ặ ể ậ ế ượ
khuy t t t trên c c. C n d a vào m c đ suy gi m năng l ng c a sóng siêu âm.ế ậ ọ ầ ự ứ ộ ả ượ ủ
Trong tr ng h p m c đ suy gi m năng l ng c a sóng siêu âm l n h n 6dB t ngườ ợ ứ ộ ả ượ ủ ớ ơ ươ
ng m c đ suy gi m năng l ng v t quá 51% thì t i v trí đó, trên c c có khuy tứ ứ ộ ả ượ ượ ạ ị ọ ế
t t.ậ
Trong m t s tr ng h p, mu n xác đ nh c ng đ bê tông c c, c n ph i ti n hànhộ ố ườ ợ ố ị ườ ộ ọ ầ ả ế
thêm các thí nghi m k t h p gi a nén m u bê tông l y t c c và đo sóng siêu âmệ ế ợ ữ ẫ ấ ừ ọ
truy n qua m u bê tông đó. T đó, có th k t lu n v c ng đ bê tông c a c c tề ẫ ừ ể ế ậ ề ườ ộ ủ ọ ừ
v n t c sóng siêu âm đo đ c trên c c.ậ ố ượ ọ
D i đây làm m t ví d v khuy t t t trên c c, nguyên nhân do rút ng đ bê tôngướ ộ ụ ề ế ậ ọ ố ổ
lên quá cao đã gây ra th u kính bùn trong c c.ấ ọ
Ph ng pháp siêu âm là ph ng pháp chính xác dùng đ xác đ nh ch t l ng thi côngươ ươ ể ị ấ ượ
c c.ọ
Vi c xác đ nh khuy t t t trên c c c n ph i căn c trên k t qu c a 3 bi u đ th iệ ị ế ậ ọ ầ ả ứ ế ả ủ ể ồ ờ
gian t i - FAT ho c v n t c - V , năng l ng - E và bi u đ ph siêu âm đ c đoớ ặ ậ ố ượ ể ồ ổ ượ
theo đúng quy trình t i hi n tr ng. Ng i k s ph i đ c đào t o đúng chuyênạ ệ ườ ườ ỹ ư ả ượ ạ
môn.
Ch p nh n hay lo i b c c c n k t h p thêm m t s ph ng pháp thí nghi m khácấ ậ ạ ỏ ọ ầ ế ợ ộ ố ươ ệ
nh khoan l y lõi, thí nghi m bi n d ng l n PDA, nén tĩnh ư ấ ệ ế ạ ớ
TÀI LI U THAM KH OỆ Ả
1. ASTM D 6760-02. Standard Test Method for Intergrity Testing of Concrete Deep
Foundations by Ultrasonic Crosshole Testing.
2. ASTM D 5882. Test Method for Low Strain Intergrity Testing of piles.
C c nh i ọ ồ
C c nh i ọ ồ
Φ
Φ800
800
Khuy t t tế ậ
Khuy t t tế ậ
www.gia24.vn C NG Đ NG XÂY D NG CHUYÊN NGHI PỘ Ồ Ự Ệ
3. CHA Analyzer – Users Manual March 2002 – Pile Dynamics, Inc.
4. ASTM C 597-97. Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete.
5. BS 1881: Part 203:1986. British Standard Testing Concrete Recommendatioins for
measurement of velocity of ultrasonic pulses in concrete.