Việc tìm hiểu và nắm vững những kiến thức, vấn đề liên quan đến cọc khoan nhồi không chỉ giúp ích cho những người làm trong ngành mà còn giúp các chủ công trình đưa ra những quyết định phù hợp trong các công trình xây dựng, nhà ở, công cộng, doanh nghiệp. Vì vậy trong bài viết hôm nay, chúng tôi sẽ giới thiệu chi tiết khái niệm “cọc khoan nhồi là gì?”. Và những thông tin quan trọng về loại cọc này để các bạn hiểu rõ hơn về cọc khoan nhồi.
1. Cọc khoan nhồi là gì? Ưu và nhược điểm
1.1. Cọc khoan nhồi là gì?
Cọc khoan nhồi là cọc bê tông cốt thép được đúc vào lỗ trong lòng đất. Việc tạo các lỗ này có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp như đào thủ công, máy khoan hiện đại hơn hoặc có thể dùng ống thiết bị để tạo lỗ.
Nói cách khác cọc khoan nhồi là loại cọc móng sâu, đường kính cọc thường từ 60-300cm tùy theo nhu cầu của công trình. Đường kính cọc 80 cm thường được phân loại là cọc lớn.
Xuất hiện từ lâu nhưng cọc khoan nhồi chỉ mới được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng gần 10 năm trở lại đây. Công việc thi công cọc khoan nhồi ở nhiều độ sâu và đường kính ngày càng trở nên dễ dàng hơn với các công cụ hỗ trợ đắc lực của các thiết bị máy móc hiện đại. Hiện nay, cọc khoan nhồi là một trong những phương án thi công móng cọc được sử dụng phổ biến nhất trong các công trình xây dựng nhằm mục đích tăng cường và ổn định công trình.
Qua quá trình thi công và đánh giá, phương pháp cọc khoan nhồi có những ưu nhược điểm sau:
1.2. Ưu điểm
Giải pháp thi công cọc khoan nhồi được đánh giá cao bởi nó mang lại nhiều ưu điểm mà các loại cọc khác không có, có thể chia thành hai ưu điểm chính: kết cấu và thi công.
Lợi thế về cấu trúc:
- Khả năng chịu lực của thi công cọc khoan nhồi gấp 1-2 lần so với các phương pháp khác.
- Giải pháp này cho phép tạo ra các cọc có chiều sâu và đường kính lớn hơn, linh hoạt hơn.
- Cọc khoan nhồi có thể được làm trên đất cứng, cứng như đá mà cọc đóng không thể làm được.
- Tối ưu hóa chi phí xây dựng và nhân công cho nhiều địa hình và loại đất có sự biến đổi phức tạp về thành tạo.
- Độ rung lắc nhỏ trong quá trình thi công, hạn chế tình trạng xô cọc chắn và đất xung quanh sang 2 bên, không ảnh hưởng đến các công trình liền kề.
- Khả năng chịu lực ngang của cọc khoan nhồi là rất lớn, làm tăng độ ổn định của móng và khả năng chịu lực của công trình.
- Do thi công cọc khoan nhồi áp dụng phương pháp đổ bê tông liền khối nên không cần hàn cọc, khả năng chịu lực và độ bền ổn định hơn.
- Giải pháp cọc khoan nhồi cho phép sử dụng tối đa khả năng làm việc của vật liệu, dẫn đến giảm đáng kể số lượng cọc trong móng. Điều này làm giảm chi phí cơ sở hạ tầng khoảng 20-30%.
- Có thể thi công cọc khoan nhồi ở những nơi đông dân cư, mặt bằng thi công gần, nhà trong ngõ, địa hình chật hẹp và các địa hình khó thi công khác.
- Với sự hỗ trợ của máy móc hiện đại, việc thi công cọc khoan nhồi sẽ đảm bảo độ chính xác theo phương thẳng đứng cao, vượt trội so với các kỹ thuật thi công cọc nhồi khác.
- Giảm công đoạn đúc sẵn, từ đó tiết kiệm chi phí và thời gian vận chuyển và xây dựng kho bãi, cốp pha
- Giảm tiếng ồn và tác động đến môi trường xung quanh trong quá trình thi công.
- Nếu công tác khảo sát không kỹ sẽ không đảm bảo tiến độ, hiệu quả của quá trình thiết kế, thi công và có thể xảy ra một số sự cố: co hẹp, co hẹp cục bộ thân cọc, biến đổi tiết diện cọc khoan nhồi, trôi bê tông…
- Quá trình khoan và các bước thi công cọc khoan nhồi phụ thuộc nhiều vào thời tiết, nhất là vào mùa mưa bão. Bởi vì các địa điểm xây dựng thường hoàn toàn ở ngoài trời. Các công trình cũng dễ bị ngập úng trong mùa mưa và bão, làm tăng thêm chi phí và lãng phí thời gian và nguồn lực cho các cọc thử nghiệm.
- Mũi khoan xoắn có nhiều đường kính khác nhau
- Gầu khoan
- Búa đá
- Máy tách cát
- Bơm Bentonite giúp ổn định thành hố trong quá trình thi công cọc khoan nhồi
- Cọc khoan nhồi thông thường: bao gồm các hố cọc thi công bằng giếng khoan rửa ngược hoặc khoan gầu.
- Cọc khoan nhồi đáy mở rộng: Loại cọc này có đường kính đáy lớn hơn đường kính thân cọc, chịu tải trọng lớn hơn cọc khoan nhồi thông thường từ 5÷10%.
- Cọc kẹp tóc: Có các mặt cắt đa dạng như chữ nhật, chữ thập, chữ h, chữ i, v.v… Loại cọc này được khoan bằng gầu khoan, khả năng chịu lực tăng 30% do sức mạnh tăng lên.Nó có thể chịu tải bên.
- Cọc khoan nhồi cói rửa và vữa xi măng cốt thép: Đây là loại cọc khoan nhồi hiện đại nhất hiện nay, với khả năng chịu tải tăng lên 200 ÷ 300% và độ bền cọc tối đa. Bê tông cọc.
- Công trình dân dụng: nhà ở, nhà trung và cao tầng
- Công trình xây dựng công nghiệp có kết cấu và tải trọng nặng: nhà máy, xưởng sản xuất
- Dự án cầu cảng: cầu sông, cầu biển, cảng sông, cảng biển
- Thi công cọc khoan nhồi, sử dụng ống vách chống đỡ thân cọc một phần hoặc toàn bộ chiều sâu để giữ vững thành cọc
- Thi công cọc sử dụng các giải pháp như bentonite, polyme, v.v… để giữ thành hố…
- Thi công cọc khoan nhồi sử dụng khối đất, máy khoan đá, đập đá
- Sử dụng phương pháp đóng cọc kết hợp công nghệ xả đáy, lấp đáy, lấp mạn để nâng cao sức chịu tải của cọc
- Thi công cọc khoan nhồi, cọc nhồi
- Thi công khoan thanh lọc (khoan tuần hoàn)
- Gác xuống
- Khoan, thử nghiệm hình thành và thử nghiệm độ sâu
- Lấy mũi khoan
- Công tác gia cố và ống cống
- Công việc vệ sinh đáy
- Bơm bê tông
- Tháo ống bê tông
Lợi thế trong lĩnh vực Xây dựng:
1.3. Nhược điểm
Tuy nhiên, giải pháp khoan cọc nhồi vẫn tồn tại một số nhược điểm như:
Vậy tóm lại ứng dụng của cọc khoan nhồi trong công trình hiện nay là gì?
2. Máy móc, thiết bị thi công cọc khoan nhồi
Sau nhiều năm xây dựng và ứng dụng, phương án thi công cọc khoan nhồi ngày càng được các chủ công trình ưa chuộng. Vì vậy, các thiết bị máy móc phục vụ cho công việc thi công ép cọc cũng ngày càng hiện đại hơn. Trong đó phổ biến và quan trọng nhất là máy khoan và các thiết bị hỗ trợ khoan như:
3.Kết cấu cọc khoan nhồi
Cấu tạo của cọc khoan nhồi sẽ bao gồm các phần sau:
Cốt thép dọc
Đường kính và số lượng gân dọc được xác định theo yêu cầu bố trí và tính toán của người thiết kế. Trong số đó, đường kính tối thiểu là d12 và hàm lượng cọc nén thanh dọc là 0,2-0,4%. Cọc chịu uốn, chịu kéo và nhổ có hàm lượng thép xấp xỉ 0,4 – 0,65%.
Khoảng cách tối thiểu giữa các gân dọc là 10cm. Nếu cọc nằm đúng tâm chịu nén thì chỉ cần đặt cốt thép đến 1/3 chiều dài đỉnh cọc. Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn, kỹ sư đã bố trí 100% thép trên đầu cọc, giảm dần lượng thép sử dụng ở chân cọc. Đối với cọc uốn, cọc căng và cọc nhổ, cốt thép cần phân bố đều trên toàn bộ chiều dài cọc.
Dây đeo
Dải gia cố có đường kính và khoảng cách linh hoạt theo yêu cầu thiết kế. Đường kính này thường nằm trong khoảng từ d6 đến d12 với khoảng cách tối thiểu là 200 – 300mm.
Có thể sử dụng cốt thép xoắn ốc đơn hoặc liên tục. Tuy nhiên đai xoắn liên hoàn thường chỉ phù hợp với cọc khoan nhồi đường kính dưới 80cm.
Dây đeo
Các dải gia cố thường được đặt bên trong lồng gia cố để tăng cường độ và độ ổn định của lồng. Đường kính của các dải như vậy dao động từ d8-d20, cứ 2m lại bố trí một dải.
Cốt thép bảo vệ kê
Con kê có chức năng tạo ra một lớp bê tông bảo vệ các thanh thép. Đối với cọc khoan nhồi, chiều dày của lớp bê tông bảo vệ này là 5-7cm, là một con kê xi măng hình tròn có lỗ ở giữa, được bố trí vào thanh thép bằng cách xuyên khi thanh thép được lắp đặt.
Ống thăm dò
Số lượng ống tiêu âm cần thiết cho dự án sẽ phụ thuộc vào mặt cắt ngang của cọc khoan nhồi. Thông thường cần 3 đầu dò nếu đường kính cọc 1,3m.
Đầu dò sẽ được làm bằng nhựa hoặc thép. Chỉ áp dụng cho cọc khoan nhồi đường kính > 1,5m hoặc dài trên 25m, bắt buộc phải có cọc khoan nhồi thép. Các ống này hoặc được hàn trực tiếp vào dải hoặc được nối với nhau bằng cách gia cố hàn bằng nhúm. Đặc biệt, ống thăm dò đường kính 114m phải cao hơn chân lồng thép 1m và không được trùng với vị trí đặt cốt thép chính.
Cần lưu ý, vị trí nối giữa ống thăm dò và mối nối trên lồng cốt thép phải được thiết kế hợp lý để đảm bảo độ cứng vững của đường ống. Số lượng ống đặt tối thiểu là 50% tổng số lượng cọc để tránh bê tông và đá bịt kín. Đầu dưới của ống thăm dò phải được bịt kín và đầu trên phải được đậy lại.
Móc áo
Bố trí móc treo sao cho lồng thép không bị biến dạng quá nhiều khi cẩu lên. Móc treo phải được làm bằng các thanh thép đặc biệt, vị trí móc treo phải được gia công theo thiết kế đã định sẵn.
Để tạo thuận lợi cho quá trình cẩu và lắp đặt, lồng cốt thép được sản xuất theo từng đoạn, sau đó các đoạn này được lắp lại với nhau khi lồng được hạ xuống hố khoan. Thép chính của lồng cốt thép được kết nối bằng 50% mối nối và 50% thanh giằng.
4. Các loại cọc khoan nhồi phổ biến hiện nay
Hiện nay có rất nhiều loại cọc khoan nhồi khác nhau như:
5.Ứng dụng cọc khoan nhồi trong xây dựng
Cọc khoan nhồi có nhiều ưu điểm đặc biệt và thường được sử dụng trong xây dựng, ứng dụng cụ thể như sau:
6. Một số kỹ thuật khoan cọc nhồi
Căn cứ vào kinh phí thi công, yêu cầu kỹ thuật cụ thể của công trình và mức độ phức tạp của mặt bằng thi công, có thể lựa chọn kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi sau:
7. Công nghệ thi công cọc khoan nhồi
Quy trình ép cọc cho một ngôi nhà sẽ bao gồm các bước sau:
Xác định vị trí và tìm cọc
Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về các bước trong quy trình thi công cọc khoan nhồi, vui lòng tham khảo bài viết này: Kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi Tiêu chuẩn hiện hành.
8. Tiêu chuẩn thi công cọc khoan nhồi
Tiêu chuẩn xây dựng về cọc khoan nhồi đã được ban hành áp dụng cho việc thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi bê tông có đường kính lớn hơn hoặc bằng 60cm, trừ trường hợp thi công trong các điều kiện địa hình đặc biệt như hang động karst và mái đá nghiêng. Cụ thể bao gồm các tiêu chuẩn sau:
tcvn 5308:1991: Quy phạm kỹ thuật an toàn trong xây dựng.
TCVN 9393:2012: Phương pháp thử tĩnh tải cọc dọc trục.
TCVN 9396:2012: Cọc khoan nhồi – Phương pháp xung siêu âm xác định độ đồng nhất của bê tông.
tcvn 9397:2012: Cọc – Phát hiện khuyết tật thông qua động lực biến dạng nhỏ.
