Giám sát chất lượng cọc cát: Đảm bảo kết cấu công trình

Bằng hệ thống thiết bị đo và hệ thống máy tính lắp thêm trên nền của máy đóng cọc cơ sở, được áp dụng tại dự án cao tốc Hà Nội - Lào Cai, 100% các cọc cát được đóng đều có hồ sơ theo dõi trong quá trình hình thành, đây là cơ sở để giám sát chất lượng cọc cát và xa hơn nữa là chất lượng công trình được bảo đảm từ nền móng.

Cọc cát quyết định đến chất lượng công trình

Cọc cát là giải pháp thi công tối ưu cho các công trình nhà ở, cầu cống, đường bộ... trên nền đất yếu với giá thành vừa phải, nguyên liệu sẵn có trong tự nhiên. Hiện nay cọc cát được thi công ở rất nhiều công trình đường như cao tốc TP. HCM - Trung Lương, Cầu Giẽ - Ninh Bình, Hà Nội - Hải Phòng, Hà Nội - Lào Cai... Về cơ bản, phương pháp thi công sử dụng máy đóng ống cọc tại tim, dùng búa rung ống đến chiều sâu thiết kế, sau đó đổ cát vào ống cọc tiến hành rung và rút ống lên khỏi mặt đất. Cọc cát có tác dụng giúp nước trong lỗ rỗng trong đất thoát ra nhanh, làm cho quá trình cố kết của đất nhanh hơn và có độ lún ổn định, đất được nén chặt thêm, động rỗng của đất giảm và cường độ của nền đất (bao gồm cả cọc cát và đất giữa các cọc) được tăng lên, ngoài ra cọc cát còn tác dụng thu nước về đầu cọc thấm vào nền cát cơ sở để thấm qua vai đường để bảo đảm tuổi thọ của công trình.

Với cách làm như hiện nay, cọc cát được thi công phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của thợ điều khiển máy, từ các kỹ năng rút ống cọc lên nhanh hay chậm, độ rung, nén của máy... Có một điều hạn chế quá trình giám sát cũng như can thiệp của người thợ điều khiển để điều chỉnh cho hoàn thiện cọc cát (dưới cốt 0) là không thực hiện được, tất cả đều dựa vào công kinh nghiệm của người thợ, giám sát của tư vấn, chủ đầu tư... Đó là chưa nói đến việc người thợ làm ẩu, cắt xén công đoạn, vật liệu hoặc ép cọc chưa đến độ chối của cọc, rút cọc nhanh... thời gian gia tải không đảm bảo do chậm đền bù giải phóng mặt bằng tất cả các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hình thành cọc, đồng nghĩa ảnh hưởng đến chất lượng của cọc cát và dẫn đến công trình không đảm bảo.

Một phát minh sáng tạo từ thực tế

Xuất phát từ nhu cầu nội tại của doanh nghiệp, cùng với lòng say mê, yêu nghề thích công nghệ, tại hội thảo “Địa kỹ thuật vì sự phát triển xanh” được tổ chức tại Hà Nội ngày 18 - 19/2 và được tổ chức tại Đà Nẵng, TP. Hồ Chí Minh ngày 26/2 và 1/3 vừa qua, anh Vũ Trường Giang từng là kỹ sư của Cienco 1, TCTCTXD Thăng Long đã mang đến Hội thảo một cách tiếp cận mới mà theo GS.TSKH Nguyễn Trường Tiến, Chủ tịch Hội cơ học đất và địa kỹ thuật công trình “đây là một phát minh sáng chế, được sáng tạo từ thực tế của bản thân tác giả và các đồng sự, có thể coi đây là một bước đột phá trong kỹ thuật giám sát thi công cọc cát xử lý trên nền đất yếu, nếu được áp dụng nó sẽ chấm dứt tình trạng đường chờ lún ở nhiều công trình như hiện nay”.

Chúng tôi được gặp kỹ sư Vũ Trường Giang - Giám đốc Công ty Cổ phần tập đoàn TGT khi anh đang chỉ đạo thi công tại gói thầu A3, dự án đường cao tốc Hà Nội - Lào Cai. Nhìn bề ngoài những chiếc máy đóng cọc không khác gì những chiếc máy khác, song điều khác biệt nằm bên trong phòng điều khiển: ngoài những thao tác bình thường của một công nhân lái máy, phía trước một bộ điều khiển trung tâm được nối với một chiếc máy tính có khả năng chống sốc, máy in, bộ phận kết nối internet không dây được người công nhân điều khiển thành thạo. Quá bất ngờ trước món đồ chơi công nghệ này anh Giang giới thiệu “Kích thước đường kính và sự liên tục không bị đứt đoạn của giếng cát chỉ được đảm bảo khi trong quá trình rút ống vách lên, cát trong ống vách phải ra khỏi miệng dưới ống và điền đầy ngay vào lỗ đường kính trong đất mà ống vách vừa tạo ra. Quá trình cát chui ra khỏi ống vách điền đầy vào lỗ đường kính trong đất phải diễn ra liên tục, không gián đoạn; như vậy phải kiểm tra lượng cát ra khỏi miệng dưới ống vách tại mọi thời điểm của quá trình rút ống vách lên. Dựa trên các thông số, chúng ta sẽ biết chính xác tiết diện đường kính và độ liên tục của giếng cát được hình thành trong quá trình thi công. Mặt khác, dựa vào ưu thế của kỹ thuật vi tính và để phù hợp với trình độ của công nhân thao tác và tạo điều kiện đánh giá trực tiếp sự hình thành chất lượng cọc cát, đã sử dụng các thông số trực tiếp như đường kính cọc, độ liên tục của cọc và một số trợ giúp trực tiếp trong thời gian thực nhằm hỗ trợ thi công đạt chất lượng mong muốn?

Chất lượng của cọc cát nằm ở chiếc màn (hình) trước mặt: độ sâu của cọc, hình dạng của cọc cát, vách của cọc cát... được hiển thị trước mặt người thợ, căn cứ vào đó hỗ trợ người thợ điều chỉnh thao tác cho phù hợp để can thiệp kịp thời vào quá trình hình thành cọc... để cho ra một chiếc cọc hoàn chỉnh. Điều quan trọng là hồ sơ của chiếc cọc được hình thành như thế nào được lưu vào hệ thống máy tính. Minh chứng cho điều này, anh Giang đã in cho tôi những chiếc cọc vừa được hoàn thiện các thông số độ sâu, khối lượng cát cho chiếc cọc, độ nén của cọc, thời gian thực hiện, hình dáng cọc ở độ sâu.

Bản thân là người ưa thích công nghệ, chi phí lắp thêm cho thiết bị “Kiểm soát chất lượng thi công” mà anh Giang gọi nôm na sẽ cho chúng ta biết độ sâu cọc và trong thực tế cao độ độ sâu của tầng đất yếu luôn thay đổi theo từng vị trí. Vì vậy phải luôn xem xét độ sâu giếng cát đã xuyên hết độ sâu của tầng đất yếu chưa đối với từng cọc. Trong quá trình thi công khi lực rung của búa rung không đổi, sự thay đổi đột ngột tốc độ đi xuống của ống vách là một trong những chỉ số then chốt để xác định ống vách đã đi hết tầng đất yếu và chạm đến lớp đất cứng hay chưa. Cần xác định chuẩn giữa quan hệ tốc độ đi xuống của ống vách và độ cứng của đất. Tất cả những “phát minh” này anh sẽ tiếp tục hoàn thiện thông qua hệ thống internet không dây kết nối với hệ thống máy tính để tư vấn giám sát, chủ đầu tư có thể trực tiếp giám sát từ cabin tại hiện trường hoặc tại Ban điều hành đi kèm với đó là hệ thống bảo mật được anh nghiên cứu, giúp giảm chi phí và điều quan trọng là chất lượng của từng chiếc cọc cát được giám sát chặt chẽ.