Tự Cân Bằng – Phương pháp thử tải cọc an toàn, xanh, nhanh và tiết kiệm

Thử tải là việc phải làm ở hầu hết các công trình sử dụng móng cọc, đặc biệt là các công trình sử dụng cọc khoan nhồi, cọc barrette. Phương pháp thường sử dụng chủ yếu là nén tĩnh dùng đối trọng bê tông hay dùng hệ thống cọc neo; hoặc có thể sử dụng các phương pháp thử động là PDA và phương pháp thử tải nhanh (rapid test). Ngoài các phương pháp kể trên, hiện nay có một phương pháp thử tải tĩnh đang được áp dụng rất rộng rãi trên thế giới bởi những ưu điểm vượt trội là phương pháp Tự Cân Bằng (tiếng Anh có thể gọi là Osterberg test, Self-balanced method hay Bi-Directional static load test method). Chúng tôi xin giới thiệu một cách sơ lược những vấn đề chính về phương pháp này.

Phương pháp Tự Cân Bằng

Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là dùng một hộp tải trọng (được tổ hợp bởi 1 hoặc nhiều kích thủy lực) đặt trong thân cọc tại một vị trí được tính toán trước khi thi công, cùng việc lắp đặt hệ thống các thanh đo chuyển vị và các đầu đo biến dạng trong thân cọc.  Khi thí nghiệm, hộp tải trọng sẽ gia tải về 2 phía làm cho 2 nửa cọc chuyển dịch, đo ghi lại và lập quan hệ giữa tải trọng và chuyển dịch từ đó có thể biết được sức chịu tải của cọc. Nguyên lý của phương pháp này được thể hiện cụ thể trong hình b và c dưới đây:

So sánh phương pháp Tự Cân Bằng với các phương pháp thử tải khác

Kết quả thí nghiệm sức chịu tải từ phương pháp Tự Cân Bằng

–   Khi tiến hành gia tải từ Hộp tải trọng, cọc sẽ bị tách làm 2 phần, đo ghi lại chuyển dịch của phần trên và phần dưới của cọc, lập quan hệ Tải trọng – chuyển vị bằng đồ thị ta sẽ được biểu đồ biểu diễn như sau:

–   Quy đổi về quan hệ tải trọng chuyển vị tương đương ở đầu cọc sẽ có biểu đồ quan hệ như thí nghiệm nén tĩnh như sau:

–   Từ biểu đồ này có thể xác định được sức chịu tải tới hạn cũng như cho phép của cọc.

Sử dụng Phương pháp Tự Cân Bằng tại Việt Nam.

–   Phương pháp Tự Cân Bằng (hay còn gọi là phương pháp Osterberg) được áp dụng ở Việt Nam lần đầu tiên vào năm 1995 tại Công trình tòa nhà Vietcombank – Hà Nội cho cọc barrette với tải trọng 1200T.  Năm 1997, thí nghiệm cho cọc khoan nhồi tại công trình cầu Mỹ Thuận với tải trọng 3600T. Các công trình này đều do Công ty LOADTEST – Mỹ thực hiện. Từ đó đến nay cũng có một số công trình khác được thực hiện bằng phương pháp này và đều do các Công ty nước ngoài thực hiện. Do các dự án này đều sử dụng thiết bị và chuyên gia nước ngoài nên giá thành còn rất cao, khó áp dụng phổ biến.

–   Năm 2011 một nhóm kỹ sư của Công ty Cổ phần Đầu tư và Tư vấn Xây dựng ADCOM (trong đó có thạc sĩ Nguyễn Minh Hải – hiện đang là nghiên cứu sinh Tiến sĩ về nền móng và địa kỹ thuật tại ĐH Arlington Texas, Mỹ và ông Lê Nguyên Tịnh – hiện là TGĐ ADCOM Consultants)  bắt đầu nghiên cứu ứng dụng công nghệ này bằng việc nội địa hóa thiết bị. ADCOM đã ứng dụng thành công việc sử dụng Hộp tải trọng chế tạo tại Việt Nam vào Công trình Cầu Sông Hồng, dự án cao tốc Nội Bài – Lào Cai với tải trọng thí nghiệm 2500T.

–   Đầu tháng 5/2016, ADCOM tiếp tục thực hiện thành công thử tải hai cọc khoan nhồi của trụ T28 và T29 của tháp dây văng Công trình cầu Bạch Đằng nối 2 bờ Hải Phòng và Quảng Ninh với tải trọng lần lượt là 3357T và 3235T. Việc thực hiện thành công dự án này, các kỹ sư của ADCOM khẳng định hoàn toàn làm chủ công nghệ của phương pháp Tự Cân Bằng từ thiết kế, chế tạo, lắp đặt thiết bị, thực hiện thí nghiệm và xử lý kết quả. Dự án này ADCOM đã tiết kiệm một nửa chi phí thí nghiệm cọc cho Chủ đầu tư so với thuê đối tác nước ngoài.

Một số hình ảnh Công ty ADCOM đã thực hiện thí nghiệm cọc bằng phương pháp Tự Cân Bằng.