Thiết bị kiểm tra sức chịu tải của cọc khoan nhồi

3000, cọc Baret…. và theo yêu cầu kiểm tra thử tải cọc.
Hình 1.1. Hệ thống thiết bị thí nghiệm thử tải tĩnh đang sử dụng hiện nay do công ty Việt Đức cung cấp 
 1.1. Hệ thống dầm tải trọng
Hệ thống dầm tải trọng phải đảm bảo chịu lực nén cần thiết, đồng thời phải đảm bảo ổn định khi chịu tải trọng nén của hệ kích cũng như khi chỉ chịu tự trọng của hệ đối trọng. Hệ thống đối trọng có thể là các khối bê tông, thép khối, thép bó… đặt lên trên hệ dầm hoặc có thể do hệ thống cọc phản lực (cọc neo).
1.2. Hệ kích thủy lực tạo lực nén
Hệ kích tạo lực nén là các loại kích thuỷ lực có lực nén (lực nâng) lớn hơn 1,2 lực nén cần thiết. Khi cần lực nén lớn, có thể dùng nhiều kích có tính năng kỹ thuật như nhau ghép thành bộ. Các kích sử dụng trong hệ nén tĩnh là loại kích thuỷ lực thông thường làm việc hai chiều không êcu hãm, hoặc một chiều có êcu hãm. Có thể sử dụng các loại kích nâng thông dụng vào hệ nén tĩnh mà không phải đầu tư các loại kích chuyên dùng. Các loại kích đang sử dụng ở Việt Nam là loại kích thủy lực có sức nâng 500 tấn, 800 tấn, 1000 tấn của Trung Quốc, của hãng ENERPAC (Mỹ), hoặc của Việt Nam do công ty Việt Đức sản xuất như các loại: QF500, QF800 (Trung Quốc), KN-500, KN-600, KN-800 (Việt Đức)…
 Bảng 1.1. Thông số cơ bản của một số loại kích thuỷ lực sử dụng phổ biến

 1.3. Bộ nguồn thủy lực
Bộ nguồn thuỷ lực có nhiệm vụ cung cấp nguồn chất lỏng công tác có áp suất cao, lưu lượng thích hợp cho hệ thống nén tĩnh. Tuỳ theo số lượng kích, áp lực làm việc… mà bộ nguồn thuỷ lực có các thông số kỹ thuật phù hợp. Để dẫn dòng chất lỏng công tác theo yêu cầu của qui trình nén tĩnh từ bơm tới các kích trong hệ thống thiết bị nén cần phải sử dụng các van phân phối thuỷ lực. Có nhiều loại van thuỷ lực khác nhau về kiểu điều khiển, số vị trí làm việc, số cửa lưu thông, mức độ an toàn… Do qui trình kiểm tra đánh giá thử nghiệm cọc phải tuân theo các tiêu chuẩn qui định rất chặt chẽ. Do đó, những bộ nguồn chuyên dùng này đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về tốc độ gia tải, đáp ứng được khả năng bù tải, duy trì tải trọng không đổi theo yêu cầu… được nhiều hãng chế tạo máy trên thế giới chế tạo và chào bán với giá rất cao. Do nhiều nguyên nhân khác nhau, nhất là do có những khó khăn về nguồn kinh phí đầu tư nên ở Việt Nam hiện nay đều sử dụng loại bộ nguồn thông dụng kiểu ZB4-500, ZB8-500, van thuỷ lực điều khiển bằng tay, được lắp thêm cụm van khóa tải một chiều.
Bộ nguồn thuỷ lực sử dụng trong thiết bị thử tải thường sử dụng động cơ điện một pha (đã chuyển đổi) hoặc ba pha. Trường hợp đặc biệt người ta có thể sử dụng động cơ nổ dẫn động bơm. Bộ nguồn có thể lắp trên bánh xe (di chuyển được) hoặc không lắp bánh xe. Kết cấu cơ bản của bộ nguồn thuỷ lực bao gồm:
- Động cơ điện: Dùng để dẫn động cho bơm thuỷ lực
- Van phân phối: Dùng để điều khiển hướng đi của dòng dầu thuỷ lực
- Van khoá tải: Dùng để chặn dòng dầu thuỷ lực trong điều kiện có tải, đảm bảo kích không bị tụt dầu, duy trì tải trọng cần thiết (không phải do nền bị lún).
- Van tiết lưu: Dùng để điều chỉnh lưu lượng thông qua của dòng dầu thuỷ lực
- Van an toàn: Dùng để điều chỉnh áp suất của hệ thống                                                                                       
- Áp kế: Dùng để đo áp suất công tác của chất lỏng thuỷ lực
1.4. Hệ điều khiển
Hệ điều khiển có nhiệm vụ duy trì tải trọng theo yêu cầu của qui trình kiểm tra đánh giá cọc, đồng thời chỉ báo lực nén của hệ thống kích, độ lún của cọc. Từ trước tới nay ở nước ta mới sử dụng bộ nguồn thuỷ lực thông dụng, điều chỉnh tải trọng bằng tay. Lực nén của hệ thống kích được chuẩn hoá thông qua chỉ số của đồng hồ áp lực; độ lún của cọc được chỉ báo trên đồng hồ so (đồng hồ cơ đo biến dạng) do các phòng VILAS, hoặc LAS đã hiệu chuẩn. Để duy trì tải trọng ổn định từng cấp theo tiêu chuẩn qui định, người thợ vận hành phải quan sát thường xuyên lực nén của hệ kích thông qua đồng hồ áp lực của bộ nguồn thuỷ lực.Khi nền bị lún, lực nén của hệ thống kích giảm xuống, kim của đồng hồ áp lực tụt xuống, thợ vận hành cho bơm thuỷ lực hoạt động, điều khiển van phân phối bằng tay hoặc điều khiển van phân phối điện thủy lực để cấp thêm chất lỏng công tác tới các kích cho tới khi đủ tải trọng yêu cầu thì dừng lại. Việc này thường kéo dài nhiều ngày đêm. Nếu việc duy trì tải trọng không chuẩn xác sẽ cho kết quả không chính xác. Việc duy trì tải trọng bằng tay đòi hỏi thợ vận hành trực tiếp thường xuyên túc trực, TVGS, chủ đầu tư phải theo dõi rất chặt chẽ mới có kết quả như mong muốn.
1.5. Hệ thống đo xác định độ lún của cọc
Hiện nay, việc đo chuyển vị của cọc chủ yếu sử dụng đồng hồ so. Các đồng hồ được gá trên hệ dầm chuẩn, đầu đo tỳ trên bề mặt tấm thép đầu cọc. Các loại đồng hồ này được nhập từ Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản... Trong quá trình thử tải phải đảm bảo đồng hồ không bị va đập, tránh nước. 
    Độ lún của cọc thường được đo bởi 4 đồng hồ so đặt trên mặt phẳng đầu cọc, tại mỗi cấp lực thợ vận hành sẽ ghi các giá trị này và lấy giá trị trung bình làm giá trị độ lún tại cấp lực.
 2. Tình hình trang bị thiết bị kiểm tra sức chịu tải cọc khoan nhồi
            Hiện nay ở nước ta, để kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi có các đơn vị chuyên môn như: Viện Khoa học kinh tế và xây dựng Hà Nội; Công ty cổ phần tư vấn và kiểm định xây dựng; Công ty cổ phần tư vấn xây dựng 533; Công ty cổ phần tư vấn đầu tư và thiết kế xây dựng Việt Nam... Các đơn vị này có các thiết bị thí nghiệm cọc bằng phương pháp nén tĩnh, phương pháp biến dạng nhỏ, phương pháp biến dạng lớn. Trong đó, thiết bị nén tĩnh với số lượng chiếm đa số. Các thiết bị hiện có trong nước đều có một đặc điểm chung là hầu hết được điều khiển bằng tay. Các thiết bị thử tải bằng phương pháp tĩnh được nhập từ nhiều hãng khác nhau trên thế giới như Mỹ, Nga, Trung Quốc, Việt Nam...
2.1. Thiết bị thử tải cọc khoan nhồi được sản xuất từ Trung Quốc
Các thiết bị thử tải cọc khoan nhồi bằng phương pháp tĩnh được chế tạo tại Trung Quốc chiếm tỉ lệ khá lớn tại Việt Nam. Lý do cơ bản để các thiết bị này được các nhà thầu ưa chuộng là giá thành tương đối rẻ, thời gian cung cấp hàng nhanh, phụ tùng dễ kiếm so với các hãng khác, chất lượng tương đối tốt. Có nhiều hãng sản xuất khác nhau của Trung Quốc đang cung cấp thiết bị nén tĩnh cọc khoan nhồi cho các công ty xây dựng Việt Nam như hãng Shanghai Jack, Saive, Yz tool… Tuy nhiên hãng Shanghai Jack được ưa chuộng hơn cả. Vì thực tế, cho thấy chất lượng tốt và giá thành phải chăng. Phù hợp với các đơn vị nén tĩnh cọc khoan nhồi ở Việt Nam.
2.2. Thiết bị thử tải cọc khoan nhồi được sản xuất từ Mỹ
Thiết bị phục vụ công tác kiểm tra sức chịu tải cọc khoan nhồi được chế tạo tại Mỹ hiện có ở Việt Nam chủ yếu là các loại bơm và một số loại kích. Ưu điểm của các thiết bị này là kết cấu hiện đại, gọn nhẹ, độ tin cậy cao. Thương hiệu phổ biến tại Việt Nam là của các hãng ENERPAC; POWERTEAM... Tuy nhiên các thiết bị hiện có ở Việt Nam đều là các thiết bị thông thường, không phải là thiết bị chuyên dùng. Nghĩa là chúng có thể hoạt động tốt trong công tác nâng tải, nhưng khi sử dụng làm thiết bị nén tĩnh cũng cần phải bổ sung một số các cụm chi tiết khác  nữa mới phù hợp với mục tiêu công việc; mặt khác giá thành lại rất đắt, thông thường đắt gấp 2-3 lần so với thiết bị của Trung Quốc có tính năng tương đương.
3. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống thiết bị kiểm tra
3.1. Sơ đồ cấu tạo
3.2. Nguyên lý làm việc
Khởi động cho động cơ dẫn động bơm thủy lực làm việc. Khi bơm làm việc sẽ đẩy dòng dầu thủy lực có áp suất cao tới các đường ống, qua van phân phối đến hệ kích thủy lực tạo lực đẩy lên hệ dầm tải trọng. Nhờ các đối trọng phía trên, kích tạo lực nén xuống đầu cọc thí nghiệm. Dưới tác dụng của tải trọng với từng cấp lực theo qui trình thí nghiệm, cọc sẽ bị lún, các đồng hồ đo chuyển vị sẽ chuyển động và đo được độ lún của cọc. Vẫn trong thời gian của cấp lực đang tiến hành, khi cọc lún thì lực nén của kích giảm dẫn đến áp suất giảm, khi đó người công nhân vận hành quan sát đồng hồ đo áp suất đồng thời tiến hành gia tải thông qua việc vận hành bơm tăng áp suất lên để lực nén của kích đạt giá trị theo yêu cầu tại mỗi cấp thử tải. Quá trình giảm tải được thực hiện thông qua các van phân phối và van tiết lưu của hệ thống. Quá trình gia tải và giảm tải được thực hiện theo quy trình thí nghiệm.

- Kích căng kéo thủy lực - Stressing Hydraulic Jack (kích rút, kích thông tâm - Hollow Hydraulic Jack) YCQ, YCW, YDC: YDC240QX, YCQ25Q (mono jack), YCQ60Q, YCQ100Q, YCQ150Q, YCQ250Q, YCQ350Q, YCQ400Q, YCQ500Q, YCQ650Q, YCQ750Q, YCQ900Q;  

- Kích kéo thép, kích kéo dự ứng lực cột điện, tà vẹt dự ứng lực - Steel Pulling Hydraulic Jack YDCN130; Kích tán thép - Rivet Button Head making Hydraulic Jack  LD10, LD20K.

- Kích ép đầu neo chế - Swaging Machine GYJC50-150; YCQ55QG-150; GYJA, GYJB.

- Kích đánh rối cáp - Bulb Machine YH3, YCQ34Q.

- Kích kéo cáp liên tục (đa hành trình) - Heavy Lifting Hydraulic Jack YCQ150L-200, YCQ200L-200, YCQ250L-200, YCQ400L-200, YCQ500L-200, YCQ650L-200.

- Kích nâng thủy lực - Lifting Hydraulic Jack kích nâng (con đội thủy lực) KN100T, KN200T, QF500T, QF800T...Kích ren thủy lực – Brench Hydraulic Jack – Threat Hydraulic Jack – Hydraulic Jack With Nut YDS100, YDS150, YDS200, YDS300...