Luận Văn Thạc Sĩ Về Phân Tích Quan Hệ Tải Trọng và Độ Lún Đầu Cọc Trong Địa Kỹ Thuật Xây Dựng

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu địa kỹ thuật xây dựng phân tích ngoại suy quan hệ tải trọngđộ lún đầu cọc và chọn lựa giá trị tải, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Huỳnh Tấn Giang
• Người hướng dẫn: PGS.TS Bùi Trường Sơn
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Phân Tích Quan Hệ Tải Trọng và Độ Lún Đầu Cọc Trong Địa Kỹ Thuật Xây Dựng
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ, KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỌC
• 1.1. Phương pháp thí nghiệm nén tĩnh
• 1.2. Phương pháp thí nghiệm Osterberg
• 1.3. Các phương pháp ngoại suy quan hệ tải trọng và chuyển vị đầu cọc trong thí nghiệm nén tĩnh cọc
• 1.4. Nhận xét chương
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỌC TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH
• 2.1. Các phương pháp sử dụng đồ thị, xác định khả năng chịu tải của cọc từ thí nghiệm nén tĩnh cọc
• 2.2. Phương pháp Chin-Kondner
• 2.3. Phương pháp Decourt
• 2.4. Phương pháp 80% Brinch Hansen
• 2.5. Phương pháp Mazurkiewicz
• 2.6. Phương pháp dùng hàm số ngoại suy quan hệ tải trọng và độ lún đầu cọc trong thí nghiệm nén tĩnh cọc
• 2.7. Cơ sở lý thuyết thiết lập công thức tương quan theo các hàm số toán học
• 2.7.1. Phân tích hồi quy tuyến tính
• 2.7.2. Phân tích hồi quy phi tuyến
• 2.8. Cơ sở chọn lựa hàm số ngoại suy theo kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc
• 2.8.1. Hàm số 1: ngoại suy quan hệ tải trọng Q và chuyển vị đầu cọc S theo hàm Q = a
• 2.8.2. Hàm số 2: ngoại suy quan hệ tải trọng Q và chuyển vị đầu cọc S theo hàm Q = a + b
• 2.8.3. Hàm số 3: ngoại suy quan hệ tải trọng Q và chuyển vị đầu cọc S theo hàm Q = a + b
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH NGOẠI SUY QUAN HỆ TẢI TRỌNG - ĐỘ LÚN ĐẦU CỌC VÀ CHỌN LỰA GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG GIỚI HẠN HỢP LÝ
• 3.1. Giới thiệu dữ liệu thí nghiệm nén tĩnh cọc
• 3.2. Xác định tải trọng giới hạn theo các phương pháp đã có
• 3.3. Ngoại suy quan hệ tải trọng Q và độ lún đầu cọc S theo các phương pháp hàm xấp xỉ
• 3.4. Kết luận chương
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về các phương pháp thí nghiệm

Trong lĩnh vực địa kỹ thuật, việc đánh giá sức chịu tải của cọc là rất quan trọng. Các phương pháp thí nghiệm như thí nghiệm nén tĩnh cọc và thí nghiệm Osterberg được sử dụng phổ biến. Thí nghiệm nén tĩnh cọc giúp xác định mối quan hệ giữa tải trọng cọc và độ lún cọc. Các số liệu thu thập từ thí nghiệm này là cơ sở để phân tích và đánh giá khả năng chịu tải của cọc. Việc lựa chọn phương pháp thí nghiệm phù hợp sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả. Theo đó, các phương pháp ngoại suy quan hệ tải trọng và chuyển vị đầu cọc cũng được áp dụng để đưa ra các giá trị tải trọng giới hạn hợp lý. Điều này giúp các kỹ sư có cái nhìn rõ ràng hơn về khả năng chịu tải của cọc trong thực tế.

1.1 Phương pháp thí nghiệm nén tĩnh

Phương pháp thí nghiệm nén tĩnh cọc được thực hiện bằng cách sử dụng tải trọng tĩnh ép dọc trục cọc. Tải trọng này được thực hiện bằng kích thủy lực với hệ phản lực và giàn chất tải. Các số liệu về tải trọng, chuyển vị và biến dạng thu thập được trong quá trình thí nghiệm là cơ sở để phân tích mối quan hệ giữa tải trọng và độ lún cọc. Việc thí nghiệm phải tuân thủ theo phương án thí nghiệm đã được thiết kế chấp thuận, bao gồm các yếu tố như đặc điểm công trình, đặc điểm đất nền và biện pháp thi công. Điều này đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả thí nghiệm.

II. Phân tích ngoại suy quan hệ tải trọng độ lún đầu cọc

Phân tích ngoại suy quan hệ giữa tải trọng và độ lún đầu cọc là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Dựa trên các số liệu thí nghiệm nén tĩnh, các phương pháp hàm xấp xỉ được áp dụng để xác định mối quan hệ này. Các hàm số như hàm hyperbol được sử dụng để ngoại suy và đưa ra các giá trị tải trọng giới hạn hợp lý. Việc phân tích này không chỉ giúp xác định khả năng chịu tải của cọc mà còn giúp các kỹ sư đưa ra các quyết định chính xác hơn trong thiết kế và thi công. Kết quả cho thấy rằng giá trị tải trọng giới hạn theo phương pháp hàm số hyperbol là hợp lý và có thể áp dụng trong thực tế.

2.1 Xác định tải trọng giới hạn

Việc xác định tải trọng giới hạn là một bước quan trọng trong phân tích ngoại suy. Các phương pháp đã có được áp dụng để xác định tải trọng giới hạn từ kết quả thí nghiệm nén tĩnh. Các phương pháp này bao gồm phân tích hồi quy tuyến tính và phi tuyến. Căn cứ vào các số liệu thu thập được, các kỹ sư có thể đưa ra các giá trị tải trọng giới hạn phù hợp với điều kiện thực tế. Điều này không chỉ giúp đảm bảo an toàn cho công trình mà còn tối ưu hóa chi phí thi công.

III. Kết luận và kiến nghị

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc phân tích ngoại suy quan hệ tải trọng và độ lún đầu cọc là rất cần thiết trong địa kỹ thuật xây dựng. Các phương pháp thí nghiệm và phân tích đã được áp dụng cho thấy tính khả thi và hiệu quả trong việc xác định khả năng chịu tải của cọc. Đề xuất các phương pháp mới và cải tiến trong thí nghiệm nén tĩnh cọc sẽ giúp nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của kết quả. Các kỹ sư nên tiếp tục nghiên cứu và áp dụng các phương pháp này trong thực tế để đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng.

3.1 Kiến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các phương pháp mới trong phân tích ngoại suy và thí nghiệm nén tĩnh cọc. Việc áp dụng công nghệ mới và các phần mềm mô phỏng có thể giúp nâng cao độ chính xác trong việc xác định tải trọng giới hạn. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của các yếu tố địa chất đến khả năng chịu tải của cọc, từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu cho thiết kế và thi công.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thí nghiệm nén tĩnh cọc là phương pháp quan trọng để đánh giá sức chịu tải thực tế của cọc trong các công trình xây dựng. Theo báo cáo ngành, việc xác định chính xác tải trọng giới hạn của cọc giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế trong thi công móng. Tuy nhiên, trong thực tế, nhiều kết quả thí nghiệm cho thấy chuyển vị đầu cọc thường nhỏ hơn giá trị giới hạn quy ước, gây khó khăn trong việc xác định tải trọng giới hạn chính xác. Đề tài nghiên cứu nhằm phân tích ngoại suy quan hệ tải trọng – độ lún đầu cọc dựa trên số liệu thí nghiệm nén tĩnh thực tế tại hai công trình lớn: Trung tâm Thương mại Dịch vụ Đông Sài Gòn (TP.HCM) và Nhà máy Nhiệt điện Sông Hậu 1 (Hậu Giang). Mục tiêu chính là xây dựng các hàm số xấp xỉ quan hệ tải trọng – chuyển vị đầu cọc, từ đó chọn lựa giá trị tải trọng giới hạn hợp lý, phù hợp với đặc điểm địa chất và kết quả thí nghiệm thực tế. Nghiên cứu có phạm vi thời gian từ năm 2014 đến 2016, tập trung vào các loại cọc khoan nhồi và cọc ép với đường kính từ 600 mm đến 800 mm. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao độ chính xác trong đánh giá sức chịu tải cọc, hỗ trợ kỹ sư xây dựng trong việc thiết kế và nghiệm thu móng công trình, đồng thời giảm thiểu rủi ro và chi phí phát sinh do đánh giá sai tải trọng giới hạn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Phương pháp thí nghiệm nén tĩnh cọc: Xác định quan hệ tải trọng – chuyển vị đầu cọc thông qua gia tải tĩnh bằng kích thủy lực, sử dụng hệ phản lực phù hợp với điều kiện địa chất và mặt bằng.
• Các phương pháp xác định sức chịu tải cọc từ kết quả thí nghiệm: Bao gồm các phương pháp đồ thị như Chin-Kondner, Decourt, 80% Brinch Hansen, Mazurkiewicz, dựa trên giả thiết về dạng hàm số của quan hệ tải trọng – chuyển vị.
• Phân tích hồi quy tuyến tính và phi tuyến: Sử dụng các hàm số toán học (hàm mũ, hàm hyperbol, hàm logarit) để ngoại suy quan hệ tải trọng – chuyển vị, từ đó xác định tải trọng giới hạn hợp lý.
• Khái niệm chính: Tải trọng giới hạn (Qu), chuyển vị đầu cọc (S), hệ số tương quan (R²), hàm xấp xỉ, ngoại suy quan hệ Q-S.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là số liệu thí nghiệm nén tĩnh cọc thu thập từ hai công trình thực tế:

• Công trình Trung tâm Thương mại Dịch vụ Đông Sài Gòn, TP.HCM: cọc khoan nhồi đường kính 800 mm, tải trọng thiết kế 320 tấn, tải trọng thí nghiệm lên đến 832 tấn.
• Công trình Nhà máy Nhiệt điện Sông Hậu 1, Hậu Giang: cọc ép PHC đường kính 600 mm, tải trọng thiết kế 265,9 tấn, tải trọng thí nghiệm lên đến khoảng 665 tấn.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Xử lý số liệu thí nghiệm tải trọng – chuyển vị đầu cọc theo từng cấp tải trọng và thời gian giữ tải.
• Áp dụng các phương pháp đồ thị để xác định tải trọng giới hạn: Chin-Kondner, Decourt, 80% Brinch Hansen, Mazurkiewicz.
• Xây dựng và so sánh các hàm số ngoại suy quan hệ Q-S theo ba dạng hàm: hàm mũ, hàm hyperbol, hàm logarit, sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để tìm hệ số phù hợp.
• So sánh kết quả ngoại suy với kết quả thí nghiệm thực tế để đánh giá độ chính xác và tin cậy của từng phương pháp.
• Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2014 đến 2016, với các bước thu thập số liệu, phân tích, xây dựng mô hình và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Quan hệ tải trọng – chuyển vị đầu cọc có thể được mô hình hóa bằng các hàm số toán học: Ba hàm số ngoại suy được đề xuất gồm hàm mũ ( Q = a S^b ), hàm hyperbol ( \frac{1}{Q} = a + b \frac{1}{S} ), và hàm logarit ( Q = a + b \ln S ). Các hệ số hồi quy cho thấy hệ số tương quan ( R^2 ) gần 1, chứng tỏ độ phù hợp cao với số liệu thực nghiệm.

2. Phương pháp Decourt và 80% Brinch Hansen cho kết quả dự đoán tải trọng giới hạn chính xác nhất: Đối với cọc TP2, tải trọng giới hạn thực nghiệm là 832 tấn, trong khi phương pháp Decourt và 80% Brinch Hansen dự đoán lần lượt là 856 tấn và 849 tấn, sai số tương ứng chỉ khoảng 2,1% đến 2,9%. Các phương pháp Chin-Kondner và Mazurkiewicz có sai số lớn hơn, khoảng 5,3% đến 5,9%.

3. Chuyển vị đầu cọc tại tải trọng giới hạn vượt quá 10% đường kính cọc: Cọc TP2 có chuyển vị lớn hơn 80 mm, cọc TP-02 lớn hơn 60 mm, đều vượt ngưỡng 10%D, cho thấy trạng thái giới hạn đã đạt được trong thí nghiệm.

4. Đặc điểm địa chất ảnh hưởng đến tải trọng giới hạn và chuyển vị đầu cọc: Cọc TP2 tại khu công nghệ cao TP.HCM có địa chất tốt hơn, tải trọng giới hạn cao hơn (832 tấn) so với cọc TP-02 tại Hậu Giang (531,8 tấn), do lớp đất yếu dày hơn tại Hậu Giang.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng các hàm số ngoại suy để mô hình hóa quan hệ tải trọng – chuyển vị đầu cọc là phù hợp và có thể áp dụng rộng rãi trong thực tế. Phương pháp Decourt và 80% Brinch Hansen được đánh giá là tin cậy nhất do sai số thấp và tính đơn giản trong áp dụng. Các phương pháp này dựa trên giả thiết về dạng hàm số parabol hoặc tuyến tính của các đại lượng biến đổi, phù hợp với đặc điểm thực nghiệm.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả tương đồng với các báo cáo cho thấy phương pháp ngoại suy là công cụ hiệu quả để ước lượng tải trọng giới hạn khi thí nghiệm chưa đạt đến trạng thái phá hoại rõ ràng. Việc xác định tải trọng giới hạn dựa trên chuyển vị đầu cọc cũng phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế như DTU 13-2, BS 8004:1986.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ tải trọng – chuyển vị, biểu đồ S/Q – S, và các biểu đồ hồi quy để minh họa độ phù hợp của các hàm số ngoại suy. Bảng tổng hợp kết quả so sánh các phương pháp giúp kỹ sư lựa chọn phương pháp phù hợp với điều kiện thực tế.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp Decourt và 80% Brinch Hansen trong đánh giá tải trọng giới hạn cọc: Các kỹ sư nên ưu tiên sử dụng hai phương pháp này để xác định tải trọng giới hạn từ kết quả thí nghiệm nén tĩnh, nhằm nâng cao độ chính xác và tin cậy trong thiết kế móng. Thời gian áp dụng ngay trong giai đoạn nghiệm thu công trình.

2. Xây dựng hệ thống phần mềm hỗ trợ phân tích ngoại suy quan hệ tải trọng – chuyển vị: Phát triển công cụ tính toán tự động dựa trên các hàm số xấp xỉ và phương pháp hồi quy, giúp rút ngắn thời gian xử lý số liệu và giảm sai sót. Chủ thể thực hiện là các viện nghiên cứu và công ty tư vấn xây dựng, trong vòng 1-2 năm tới.

3. Tăng cường thu thập và phân tích số liệu thí nghiệm nén tĩnh cọc đa dạng về địa chất và loại cọc: Mở rộng phạm vi nghiên cứu để hoàn thiện mô hình ngoại suy, đặc biệt với các loại cọc và điều kiện địa chất khác nhau nhằm nâng cao tính tổng quát của phương pháp. Thời gian thực hiện trong 3-5 năm.

4. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho kỹ sư xây dựng về các phương pháp ngoại suy và phân tích tải trọng giới hạn: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu, hội thảo kỹ thuật để phổ biến kiến thức và kỹ năng áp dụng các phương pháp mới trong thực tế thi công và nghiệm thu. Chủ thể thực hiện là các trường đại học và tổ chức đào tạo chuyên ngành, triển khai liên tục.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế móng và kết cấu công trình: Nghiên cứu cung cấp các phương pháp xác định tải trọng giới hạn cọc chính xác, giúp thiết kế móng an toàn và tối ưu chi phí.

2. Chuyên gia giám sát thi công và nghiệm thu công trình: Thông tin về các phương pháp thí nghiệm và phân tích tải trọng giúp đánh giá đúng khả năng chịu tải của cọc tại hiện trường.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành xây dựng, địa kỹ thuật: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về lý thuyết, phương pháp và ứng dụng thực tế trong lĩnh vực thí nghiệm nén tĩnh cọc.

4. Các công ty tư vấn và thiết kế xây dựng: Áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao chất lượng dịch vụ, tư vấn chính xác về khả năng chịu tải móng cho khách hàng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần xác định tải trọng giới hạn của cọc?
   Tải trọng giới hạn giúp đảm bảo móng công trình chịu được tải trọng thiết kế mà không bị phá hoại hoặc biến dạng quá mức, từ đó đảm bảo an toàn và tuổi thọ công trình.

2. Phương pháp nào cho kết quả chính xác nhất trong nghiên cứu này?
   Phương pháp Decourt và 80% Brinch Hansen cho kết quả dự đoán tải trọng giới hạn với sai số nhỏ nhất, khoảng 2-3% so với kết quả thí nghiệm thực tế.

3. Có thể áp dụng các hàm số ngoại suy cho mọi loại cọc không?
   Các hàm số được đề xuất phù hợp với cọc khoan nhồi và cọc ép trong điều kiện địa chất nghiên cứu, tuy nhiên cần thận trọng khi áp dụng cho loại cọc hoặc điều kiện khác, nên có thêm nghiên cứu bổ sung.

4. Thời gian giữ tải trong thí nghiệm nén tĩnh có ảnh hưởng thế nào đến kết quả?
   Thời gian giữ tải đủ lâu giúp chuyển vị đầu cọc ổn định, đảm bảo số liệu chính xác để phân tích quan hệ tải trọng – chuyển vị, tránh sai lệch do biến dạng chưa ổn định.

5. Làm thế nào để lựa chọn phương pháp ngoại suy phù hợp cho công trình?
   Căn cứ vào đặc điểm địa chất, loại cọc, và kết quả thí nghiệm thực tế, kỹ sư nên lựa chọn phương pháp có sai số nhỏ nhất và phù hợp với điều kiện thi công, ưu tiên các phương pháp đã được kiểm chứng như Decourt và 80% Brinch Hansen.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xây dựng thành công các hàm số ngoại suy mô hình hóa quan hệ tải trọng – chuyển vị đầu cọc dựa trên số liệu thí nghiệm nén tĩnh thực tế.
• Phương pháp Decourt và 80% Brinch Hansen được xác định là phương pháp tin cậy nhất để xác định tải trọng giới hạn cọc với sai số dưới 3%.
• Kết quả thí nghiệm tại hai công trình lớn cho thấy chuyển vị đầu cọc vượt quá 10% đường kính, xác nhận trạng thái giới hạn đã đạt được.
• Đề xuất áp dụng các phương pháp ngoại suy trong thiết kế và nghiệm thu công trình nhằm nâng cao độ chính xác và hiệu quả kinh tế.
• Các bước tiếp theo bao gồm phát triển phần mềm hỗ trợ, mở rộng nghiên cứu với đa dạng loại cọc và địa chất, đồng thời đào tạo kỹ sư áp dụng phương pháp mới.

Kỹ sư và nhà nghiên cứu được khuyến khích áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao chất lượng thiết kế và thi công móng, đồng thời tiếp tục phát triển các phương pháp đánh giá sức chịu tải cọc phù hợp với điều kiện thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ, KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỌC 1. Phương pháp thí nghiệm nén tĩnh Thí nghiệm nén tĩnh cọc dùng để xác định sức chịu tải của cọc và thiết lập biểu đồ quan hệ tải trọng – biến dạng. Thử tải đơn thuần là tìm kiếm những thông số nhằm xác định tính ổn định của nền đất, độ rung, lún, sức chịu tải của cột tính đàn hồi … Những số liệu thu thập được trong giai đoạn này sẽ là cơ sở để các kỹ sư xây dựng tính toán kết cấu móng nền cho công trình. Thí nghiệm được tiến hành bằng phương pháp dùng tải trọng tĩnh ép dọc trục cọc sao cho dưới tác dụng của lực ép, cọc lún sâu thêm vào đất nền.

Tải trọng tác dụng lên đầu cọc được thực hiện bằng kích thủy lực với hệ phản lực và giàn chất tải, hệ cọc neo hoặc kết hợp dàn chất tải và hệ cọc neo tùy tình hình địa chất khu vực. Các số liệu về tải trọng, chuyển vị và biến dạng có được trong quá trình thí nghiệm là cơ sở để phân tích, đánh giá sức chịu tải và mối quan hệ tải trọng – chuyển vị của cọc trong đất nền. Việc thí nghiệm phải tuân thủ theo phương án thí nghiệm được thiết kế chấp thuận. Nội dung phương án thí nghiệm cần đề cập đến các điểm cụ thể sau: - Đặc điểm công trình xây dựng.

- Đặc điểm đất nền của khu vực xây dựng và tại địa điểm thí nghiệm. - Đặc điểm cọc thí nghiệm (số lượng, chủng loại, kích thước, sức chịu tải). - Biện pháp thi công. - Thời gian nghỉ của cọc sau khi thi công xong đến khi thí nghiệm.

- Tải trọng thí nghiệm và chuyển vị đầu cọc lớn nhất theo dự kiến. - Phương pháp và quy trình gia tải. - Yêu cầu về thiết bị thí nghiệm. - Dự kiến thời gian, tiến độ và tổ chức thực hiện thí nghiệm.

- Các yêu cầu cần thiết khác. Thiết bị thí nghiệm Thiết bị thí nghiệm bao gồm hệ gia tải phản lực và hệ đo đạc quan trắc. Hệ gia tải gồm kích, bơm và hệ thống thủy lực phải bảo đảm không bị rò rỉ, hoạt động an toàn dưới áp lực không nhỏ hơn 150% áp lực làm việc. Kích thủy lực phải bảo đảm các yêu cầu sau: 4  Có sức nâng đáp ứng tải trọng lớn nhất theo dự kiến.

 Có khả năng gia tải, giảm tải với cấp tải trọng phù hợp với đề cương thí nghiệm.  Có khả năng giữ tải ổn định không ít hơn 24h.  Có hành trình đủ để đáp ứng chuyển vị đầu cọc lớn nhất theo dự kiến cộng với biến dạng của hệ phản lực.  Khi sử dụng nhiều kích, các kích nhất thiết phải cùng chủng loại, cùng đặc tính kỹ thuật và phải được vận hành trên cùng một máy bơm.

 Chuyển vị cho phép của hệ phản lực bằng 25 mm khi sử dụng cọc neo và 100 mm khi sử dụng dàn chất tải và néo đất. Tấm đệm đầu cọc và đầu kích bằng thép bản có đủ cường độ và độ cứng đảm bảo phân bố tải trọng đồng đều của kích lên đầu cọc. Hệ đo đạc quan trắc bao gồm thiết bị, dụng cụ đo tải trọng tác dụng lên đầu cọc, đo chuyển vị của cọc, máy thủy chuẩn, dầm chuẩn và dụng cụ kẹp đầu cọc. Tải trọng tác dụng lên đầu cọc được đo bằng đồng hồ đo áp lực lắp sẵn trong hệ thống thủy lực.

Đồng hồ áp lực nên được hiệu chỉnh đồng bộ cùng với kích và hệ thống thủy lực với độ chính xác đến 5%. Nếu không có điều kiện hiệu chỉnh đồng hồ thì có thể hiệu chỉnh riêng đồng hồ đo áp lực. Chuyển vị đầu cọc được đo bằng 2 đến 4 chuyển vị kế có độ chính xác đến 0,01 mm, có hành trình dịch chuyển ít nhất 50 mm hoặc đủ để đo được chuyển vị lớn nhất theo dự kiến. Máy thủy chuẩn dùng để đo kiểm tra dịch chuyển, chuyển vị của gối kê, dàn chất tải, hệ thống neo, dầm chuẩn gá lắp chuyển vị kế, độ vồng của dầm chính và chuyển vị đầu cọc.

Các số liệu đo chuyển vị đầu cọc bằng máy thủy chuẩn chỉ được dùng như là số liệu kiểm tra thô. Các bộ phận dùng để gá lắp thiết bị đo chuyển vị gồm dầm chuẩn bằng gỗ hoặc bằng thép và dụng cụ kẹp đầu cọc bằng thép bản phải đảm bảo ít bị biến dạng do thời tiết. Hệ phản lực được thiết kế để chịu được phản lực không nhỏ hơn 120 % tải trọng thí nghiệm lớn nhất theo dự kiến. Tùy thuộc điều kiện thí nghiệm, có thể chọn một trong ba dạng kết cấu sau đây để làm bệ phản lực:  Dầm chính kết hợp với dàn chất tải; 5  Dầm chính kết hợp với hệ dầm chịu lực liên kết với hệ cọc neo;  Phối hợp cả hai dạng trên; Hình 1.1 Gia tải bằng kích thủy lực, sử dụng cọc neo làm hệ phản lực Hình 1.2 Gia tải bằng kích thủy lực, sử dụng dàn chất tải và đối trọng làm hệ phản lực 6 Hình 1.3 Gia tải bằng kích thủy lực, dùng dàn chất tải và đổi trọng kết hợp cọc neo làm phản lực 1.

Chuẩn bị thí nghiệm Việc thí nghiệm chỉ được tiến hành cho các cọc đã đủ thời gian phục hồi cấu trúc của đất bị phá hoại trong quá trình thi công hoặc bê tông đạt cường độ để thí nghiệm theo quy định của thiết kế (đối với cọc khoan nhồi). Thời gian nghỉ từ khi kết thúc thi công đến khi thí nghiệm được quy định như sau:  Tối thiểu 21 ngày với cọc khoan nhồi.  Tối thiểu 7 ngày với các cọc đóng hoặc ép. Đầu cọc thí nghiệm có thể được cắt bớt hoặc nối thêm nhưng phải được gia công để đảm bảo các yêu cầu sau:  Khoảng cách từ đầu cọc đến dầm chính phải đủ để lắp đặt kích và thiết bị đo.

 Mặt đầu cọc được làm phẳng, vuông góc với trục cọc, nếu cần thiết phải gia cố thêm để không bị phá hoại cục bộ dưới tác dụng của tải trọng thí nghiệm.  Cần có biện pháp loại trừ ma sát phần cọc cao hơn cốt đáy móng nếu xét thấy có thể ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm. Kích phải đặt trực tiếp trên tấm đệm đầu cọc, chính tâm so với tim cọc. Khi dùng nhiều kích thì phải bố trí các kích sao cho tải trọng được truyền dọc trục, chính tâm lên đầu cọc.

Hệ phản lực phải lắp đặt theo nguyên tắc cân bằng, đối xứng qua trục dọc, bảo đảm truyển tải trọng dọc trục, chính tâm lên đầu cọc, đồng thời tuân thủ các quy định sau: 7  Dàn chất tải được lắp đặt trên các gối kê ổn định, hạn chế tối đa chuyển vị của gối kê.  Dầm chính và hệ dầm chịu lực phải được kê lên các trụ đỡ hoặc các gối kê.  Khi sử dụng nhiều dầm chính, các dầm nhất thiết phải được liên kết cứng với nhau bằng dầm chịu lực, bảo đảm truyển tải trọng đồng đều lên đầu cọc.  Việc chất tải trọng phải cân bằng, nhẹ nhàng, tránh các xung lực.

 Bố trí neo (cọc neo hoặc néo đất) đối xứng qua trục dọc. Khi thí nghiệm cọc xiên, phải thi công neo theo chiều và góc nghiêng của cọc thí nghiệm.  Phải lắp đặt sao cho dàn chất tải làm việc đồng thời với neo khi kết hợp chúng làm hệ phản lực.  Khi lắp dựng xong, đầu cọc không bị nén trước khi thí nghiệm.

Dụng cụ kẹp đầu cọc được bắt chặt vào thân cọc, cách đầu cọc khoảng 0.5 lần đường kính hoặc chiều rộng của tiết diện cọc. Các dầm chuẩn được đặt song song hai bên cọc thí nghiệm, các trụ đỡ dầm chuẩn được chôn chặt xuống đất. Chuyển vị kế được lắp đối xứng hai bên đầu cọc và được gắn ổn định lên các dầm chuẩn, chân của chuyển vị kế được tựa lên dụng cụ kẹp đầu cọc hoặc tấm đệm đầu cọc (hoặc có thể lắp ngược lại). Khoảng cách lắp dựng các thiết bị được quy định như sau:  Từ tâm cọc thí nghiệm đến tâm cọc neo hoặc neo đất: ≥ 3D nhưng trong mọi trường hợp không nhỏ hơn 2 m.

(D – đường kính cọc)  Từ cọc thí nghiệm đến điểm gần nhất của các gối kê: ≥ 3D nhưng trong mọi trường hợp không nhỏ hơn 1,5 m.  Từ cọc thí nghiệm đến các gối đỡ dầm chuẩn: ≥ 1,5 m.  Từ mốc chuẩn đến cọc thí nghiệm, neo và gối kê dàn chất tải: ≥ 5D nhưng trong mọi trường hợp không nhỏ hơn 2,5 m. Quy trình gia tải Trước khi thí nghiệm chính thức, tiến hành gia tải trước nhằm kiểm tra hoạt động của thiết bị thí nghiệm và tạo tiếp xúc tốt giữa thiết bị và đầu cọc.

Gia tải trước được tiến hành bằng cách tác dụng lên đầu cọc khoảng 5% tải trọng thiết kế sau đó giảm tải về 0, theo dõi hoạt động của thiết bị thí nghiệm. Thời gian gia tải và thời gian giữ tải ở cấp 0 khoảng 10 phút. 8 Thí nghiệm được thực hiện theo quy trình gia tải và giảm tải từng cấp, tính bằng phần trăm (%) của tải trọng thiết kế. Cấp tải mới chỉ được tăng hoặc giảm khi chuyển vị hoặc độ phục hồi đầu cọc đạt ổn định quy ước hoặc đủ thời gian quy định.

Tải trọng thí nghiệm lớn nhất do thiết kế quy định, thường được lấy như sau:  Đối với cọc thí nghiệm thăm dò: Bằng tải trọng phá hoại hoặc bằng 250% đến 300% tải trọng thiết kế;  Đối với cọc thí nghiệm kiểm tra: Bằng 150% đến 200% tải trọng thiết kế.  Quy trình gia tải tiêu chuẩn được thực hiện như sau: + Gia tải từng cấp đến tải trọng thí nghiệm lớn nhất theo dự kiến, mỗi cấp gia tải không lớn hơn 25% tải trọng thiết kế. Cấp tải mới chỉ được tăng khi tốc chuyển vị đầu cọc đạt ổn định (không quá 0,25 mm/giờ đối với cọc chống vào đất hòn lớn, đất cát, đất sét từ dẻo đến cứng; không quá 0,1 mm/giờ đối với cọc ma sát trong đất sét dẻo mền đến dẻo chảy) nhưng không quá 2 giờ. Giữ cấp tải trọng lớn nhất cho đến khi chuyển vị đầu cọc đạt ổn định quy ước hoặc theo phương án thí nghiệm được duyệt.

+ Sau khi kết thúc gia tải, nếu cọc không bị phá hoại thì tiến hành giảm tải về 0, mỗi cấp giảm tải bằng hai lần cấp gia tải và thời gian giữ tải mỗi cấp là 30 phút, riêng cấp tải 0 có thể lâu hơn nhưng không quá 6 giờ.