Thí nghiệm Biến dạng nhỏ (PIT)

GIỚI THIỆU

Việc lắp đặt cọc có thể bị hư hại trong quá trình xây dựng do ảnh hưởng của độ dài cọc và ứng suất uốn, bê tông bị phân tầng, bị cổ thắt, chất lẫn, lỗ hổng (khe nứt) dọc theo thân cọc, chất lượng hỗn hợp bê tông kém (ít xi măng) hoặc trình độ thi công kém. Nó cũng có thể bị hư hại do tác động ngang của các thiết bị nặng di chuyển trên công trường, độ nghiêng hoặc do sụt lở tường chắn.

Thí nghiệm biến dạng nhỏ (còn gọi là thử nghiệm động biến dạng nhỏ) là một trong những phương pháp đánh giá điều kiện của cọc hoặc thân cọc. Nó được gọi là Phương pháp biến dạng nhỏ (vì chỉ cần sự tác động của búa cầm tay) và nó là một trong những là phương pháp không phá hủy cho công tác kiểm tra cọc. Việc đánh giá các dữ liệu của thí nghiệm biến dạng nhỏ PIT được thực hiện theo phương pháp Pulse-Echo.

PHẠM VI & TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG

TCVN 9397 :2012 : Cọc – Kiểm tra khuyết tật bằng phương pháp động biến dạng nhỏ

Phương pháp thử này bao gồm quy trình xác định tính toàn vẹn của các cọc thẳng đứng hoặc nghiêng bằng cách đo và phân tích vận tốc (yêu cầu) và lực phản ứng (tùy chọn) của cọc gây ra bởi thiết bị va đập (búa cầm tay hoặc loại tương tự khác) để tác động vuông góc với bề mặt đầu cọc.

Phương pháp thử này có thể áp dụng cho các phần tử kết cấu dài làm việc theo cách tương tự với các loại móng sâu (chẳng hạn như cọc đóng, cọc gia cố hoặc cọc nhồi), bất kể phương pháp thi công của chúng với điều kiện chúng có thể tiếp nhận thử nghiệm tác động biến dạng nhỏ.

Phương pháp thí nghiệm này cũng được dùng để xác định chiều dài của cọc.

TRÌNH TỰ THỰC HIỆN

Nguyên lý  

Phương pháp biến dạng nhỏ của thí nghiệm cọc động có thể được áp dụng cho loại cọc bê tông, cọc đóng hoặc cọc đúc tại chỗ. Bằng cách tác dụng lên đầu cọc một lực nhỏ búa cầm tay và đo sự lan truyền vận tốc sóng trong thân cọc. Sự biến đổi về hình dạng và chất lượng vật liệu cọc gây ra các sóng phản xạ, được thu khi chúng phản xạ lại bề mặt. Sóng phản xạ này sau đó được phân tích, xem xét đặc tính của chúng và thời gian truyền sóng để đánh giá chất lượng cọc

Vận tốc sóng lan truyền trong thân cọc được hiển thị và xuất ra trên bản in theo một hàm số thời gian. Các giá trị khuếch đại vận tốc truyền sóng là kết quả chuẩn của phương pháp siêu âm Pulse Echo. Biểu đồ vận tốc theo thời gian giúp xác định chiều dài và phát hiện lỗi theo suốt chiều dài thân cọc.

Thiết bị

Bộ thiết bị thí nghiệm biến dạng nhỏ - Pile Integrity Tester (PIT), do hãng PDI. (Mỹ) sản xuất bao gồm các bộ phận sau:

• Thiết bị tạo va chạm: là một búa tay làm bằng chất dẻo đặc biệt, có thể tạo ra xung lực va chạm mà không làm hư hỏng cục bộ cho đầu cọc.
• Bộ đo gia tốc sẽ ghi nhận các xung nhỏ do búa gây ra.
• 
  Bộ phận thu nhận dữ liệu của thí nghiệm biến dạng nhỏ (PIT) là một thiết bị đo chính xác và hệ thống phân tích để kiểm tra tính đồng nhất của thân cọc bằng phương pháp tác động bề mặt biến dạng thấp theo phương pháp Pulse-Echo (PEM)

Công tác chuẩn bị

Tạo một diện tích vừa phải nhẵn và phẳng, sạch để gắn thiết bị cảm biến đo chuyển vị và va đập.

Chuẩn bị bề mặt bê tông : Bề mặt cọc bê tông cần khô ráo và sạch sẽ.

Gắn các đầu đo: được gắn vào bề mặt bê tông bằng vật liệu dính thích hợp.

Xác định các tham số làm việc cho thiết bị trên cơ sở các đặc tính của cọc thí nghiệm. Có thể đo thử một vài nhát búa để điều chỉnh các tham số.

Lần lượt tiến hành gõ và đo sóng tại các điểm đã định trên bề mặt đầu cọc. Búa phải được gõ để tạo ra xung lực theo phương dọc trục cọc. Tại mỗi điểm cần thực hiện phép đo cho ít nhất 3 nhát búa.

Trước khi thí nghiệm mỗi cây cọc nên sơ bộ kiểm tra chất lượng tín hiệu. Biểu đồ vận tốc thu được tại mỗi điểm trên bề mặt đầu cọc phải có dạng tương tự. Những biến đổi bất thường của dạng biểu đồ tín hiệu có thể do hoạt động không bình thường của thiết bị đo, hư hỏng cục bộ gần bề mặt cây cọc hoặc sai sót trong thao tác của người thí nghiệm.

Cùng với việc đo sóng cần thu thập các số liệu hiện trường có liên quan đến cọc thí nghiệm, cụ thể là:

• Số hiệu cọc thí nghiệm;
• Đường kính và chiều dài của cọc theo thiết kế và hoàn công;
• Ngày đổ bê tông, phương pháp đổ bê tông;
• Vị trí tạo xung và vị trí đặt đầu đo vận tốc;
• Các biên bản hiện trường theo dõi quá trình thi công cọc.

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Việc đánh giá kết quả thí nghiệm dựa trên phần mềm PIT, hướng dẫn sử dụng và chuyên gia có kinh nghiệm.