Chương 8 — Quan trắc móng sâu

8.1 Giới thiệu

Móng sâu — cọc đóng và cọc khoan nhồi — truyền tải từ công trình xuống nền ở độ sâu. Quan trắc trong thí nghiệm tải và trong thi công trả lời câu hỏi trung tâm: tải phân bố thế nào giữa ma sát thành bên và sức kháng mũi, và móng ứng xử ra sao dưới tải?

8.2 Cọc đóng

Vai trò chung. Quan trắc trong thí nghiệm tải dọc trục tĩnh đo ứng xử truyền tải của cọc: tải truyền từ cọc vào đất dọc theo chiều dài và tại mũi như thế nào.

Các câu hỏi địa kỹ thuật chính:

• Tải dọc trục phân bố thế nào giữa thành bên và mũi?
• Ma sát thành bên và sức kháng mũi huy động được ở tải làm việc là bao nhiêu?
• Cọc có ứng xử đàn hồi không, và tải đo được có khớp với tải tác dụng không?

Thiết bị phù hợp (Bảng 8-1) thường gồm: cảm biến đo biến dạng (strain gauge) hoặc thanh thép đo biến dạng phụ (sister bar) (biến dạng dọc trục → tải), thanh truyền chuyển vị (telltale) (chuyển vị), cảm biến đo tải trọng (load cell) ở đầu và mũi cọc, và thiết bị đo biến dạng sâu (extensometer) (lún nội bộ).

8.3 Cọc khoan nhồi

Vai trò chung. Như cọc đóng, quan trắc phân giải truyền tải và xác định phản ứng tải–lún. Cọc khoan nhồi cho phép lắp thiết bị vào bê tông tươi hoặc lồng cốt thép.

Các câu hỏi địa kỹ thuật chính:

• Phản ứng tải–lún của cọc khoan là gì?
• Tải chia sẻ thế nào giữa sức kháng bên và sức kháng mũi?
• Đáy cọc có sạch và ứng xử như giả định không?

Thiết bị phù hợp (Bảng 8-2) thường gồm: thanh thép đo biến dạng phụ (sister bar) (biến dạng → tải trong lồng thép), hộp đo áp lực đất tiếp xúc ở đáy, cụm thanh truyền chuyển vị (telltale) (chuyển vị giữa các đoạn) và cảm biến đo tải trọng (load cell).

Hình. Quan trắc truyền tải cho thí nghiệm tải móng sâu: cảm biến đo biến dạng / thanh thép đo biến dạng phụ (sister bar) dọc thân cọc, thanh truyền chuyển vị (telltale) cho chuyển vị giữa các đoạn, cùng cảm biến đo tải trọng và hộp đo áp lực đất ở mũi (theo FHWA-HI-98-034, Ch. 8).

8.4 Diễn giải dữ liệu truyền tải

Chuyển biến dạng đo được thành tải dùng mô đun đàn hồi của cấu kiện (\(P = E A \varepsilon\)). Một phép kiểm hữu ích là đồ thị nhân–quả: tải đo được ở một cao độ phải khớp với tải tác dụng trừ đi tải thành bên phía trên. Khi có dữ liệu truyền tải đầy đủ, có thể tách trực tiếp phân bố ma sát thành bên và sức kháng mũi; khi không có, chỉ suy ra được phản ứng tổng. Ví dụ tính toán nằm trong Phụ lục D (xem Chương 14).

8.5 Các điểm then chốt cần ghi nhớ

• Lắp thiết bị cho thí nghiệm tải móng sâu để phân giải thành bên so với mũi.
• Thanh thép đo biến dạng phụ (sister bar) và cảm biến đo biến dạng (strain gauge) chuyển biến dạng thành tải qua mô đun đàn hồi.
• Thanh truyền chuyển vị (telltale) và thiết bị đo biến dạng sâu (extensometer) cho biên dạng chuyển vị.
• Dùng phép kiểm nhân–quả để xác nhận dữ liệu hợp lý về mặt vật lý.
• Ví dụ truyền tải đã giải nằm trong Phụ lục D.