Thí nghiệm thử nén tĩnh cọc

Thí nghiệm thử tĩnh cọc nhằm mục đích gì? Nguyên tắc thí nghiệm thử tĩnh cọc ra sao và cần chuẩn bị những gì?

Thí nghiệm nén tĩnh cọc là một trong những phương pháp quan trọng để kiểm tra quan hệ giữa tải trọng tác dụng và chuyển vị của cọc tại hiện trường. Trong bài viết này, Xây Dựng Nền Móng trình bày mục đích, hệ thiết bị, quá trình chuẩn bị và những điểm cần kiểm soát khi thử tải tĩnh theo đúng phạm vi của TCVN 9393:2012.

Thí nghiệm nén tĩnh cọc dùng để làm gì?

Thử tải tĩnh không đơn thuần là “ép cọc xuống để xem chịu được bao nhiêu tấn”. Mục tiêu là tạo tải trọng dọc trục có kiểm soát lên đầu cọc, đo chuyển vị tương ứng theo từng cấp tải và dùng số liệu đó để đánh giá sự làm việc của cọc trong nền đất.

Kết quả thử có thể được sử dụng làm cơ sở kiểm chứng giả thiết thiết kế, đánh giá cọc thử trước khi thi công đại trà hoặc kiểm tra cọc theo chương trình thí nghiệm của dự án.

Tiêu chuẩn áp dụng

TCVN 9393:2012 – Cọc – Phương pháp thử nghiệm hiện trường bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục hiện còn hiệu lực. Tiêu chuẩn áp dụng cho cọc đơn thẳng đứng hoặc xiên, không phụ thuộc phương pháp thi công như đóng, ép, khoan thả, khoan dẫn hay khoan nhồi, trong phạm vi quy định của tiêu chuẩn.

Thiết kế móng cọc hiện nay cần đối chiếu TCVN 10304:2025; còn công tác đóng và ép cọc được kiểm soát theo TCVN 9394:2012.

Số lượng cọc thử được xác định như thế nào?

Số lượng cọc thử do thiết kế quy định. Theo TCVN 9393:2012, thông thường số cọc thử lấy khoảng 1% tổng số cọc của công trình nhưng không ít hơn 2 cọc. Con số thực tế vẫn phải căn cứ quy mô, mức độ quan trọng của công trình, điều kiện địa chất và chương trình thí nghiệm được phê duyệt.

Hệ thiết bị thử tải tĩnh

Một hệ thử tải thường gồm bộ phận tạo phản lực, kích thủy lực, thiết bị đo lực, hệ đo chuyển vị và hệ dầm truyền tải. Không có một cấu hình cố định như “dầm 300 tấn” hay “áp suất 600 kg/cm²” áp dụng cho mọi công trình.

• Hệ phản lực: có thể dùng đối trọng, neo hoặc kết hợp; phải được tính toán đủ khả năng chịu tải và ổn định.
• Kích thủy lực: được lựa chọn theo tải trọng thử và phải có hồ sơ kiểm định/hiệu chuẩn phù hợp.
• Đo lực: dùng thiết bị đo đã hiệu chuẩn; phương pháp quy đổi áp lực sang lực phải phù hợp với bộ kích và hệ đo thực tế.
• Đo chuyển vị: bố trí hệ mốc/giá đỡ độc lập, hạn chế ảnh hưởng của hệ phản lực và chuyển vị nền xung quanh.
• Dầm truyền tải: phải đủ độ cứng, ổn định và được kiểm tra trước khi gia tải.

Chuẩn bị trước khi thử

Trước khi gia tải cần kiểm tra hồ sơ cọc, vị trí cọc thử, cao độ đầu cọc, tình trạng đầu cọc, hệ phản lực, thiết bị đo và điều kiện an toàn. Thời gian chờ từ khi thi công cọc đến khi thử không nên áp một con số chung cho mọi loại cọc và mọi nền đất; phải theo tiêu chuẩn, thiết kế và đặc điểm đất nền để ảnh hưởng do thi công cọc đã ổn định ở mức phù hợp.

Quy trình gia tải và theo dõi

Tải trọng được tăng theo các cấp của chương trình thử. Ở mỗi cấp tải, chuyển vị được đọc theo khoảng thời gian quy định cho đến khi đủ điều kiện chuyển cấp, giữ tải hoặc dừng thử. Không nên tự rút ngắn thời gian chỉ vì chuyển vị nhỏ ở vài lần đọc đầu.

Trong suốt thí nghiệm phải theo dõi đồng thời tải, chuyển vị, độ ổn định của hệ phản lực, thiết bị đo và các dấu hiệu bất thường. Khi có sự cố thiết bị, mất ổn định hoặc số liệu không tin cậy, cần dừng để kiểm tra trước khi tiếp tục.

Đánh giá kết quả

Kết quả thử phải được thể hiện bằng bảng số liệu và đường quan hệ tải trọng – chuyển vị theo chương trình thử. Việc xác định sức chịu tải cho thiết kế không nên chỉ dựa vào một con số “tải lớn nhất đã ép được”, mà phải do người thiết kế/đơn vị chuyên môn đánh giá theo tiêu chuẩn và tiêu chí của dự án.

Hồ sơ thí nghiệm nên có

• Thông tin cọc thử và hồ sơ thi công cọc.
• Sơ đồ bố trí hệ phản lực, kích và thiết bị đo.
• Hồ sơ kiểm định/hiệu chuẩn thiết bị.
• Bảng cấp tải, thời gian và số đọc chuyển vị.
• Biểu đồ tải trọng – chuyển vị và nhận xét các hiện tượng bất thường.
• Kết luận theo mục tiêu của chương trình thí nghiệm.

Xem thêm: TCVN 9394:2012 – Đóng và ép cọc, thi công và nghiệm thu.