Việc hiểu và nắm vững các kiến thức cũng như các 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 đúng đắn trong các công trình xây dựng nhà ở, công trình công cộng, doanh nghiệp. Vì vậy trong bài viết hôm nay chúng tôi sẽ đưa ra khái niệm “cọc khoan nhồi là gì?” chi tiết. Và những thông tin quan trọng về loại cọc này để giúp bạn hiểu rõ hơn về cọc khoan nhồi.
Cọc khoan nhồi là gì? Ưu nhược điểm
Cọc khoan nhồi là gì?
Cọc khoan nhồi là một cọc bê tông cốt thép được đúc tại chỗ trong một lỗ trên mặt 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 này là một loại cọc móng sâu, đường kính cọc thường được sử dụng nằm trong khoảng 60-300cm tùy theo yêu cầu kỹ thuật. Đường kính cọc < 80cm là cọc nhỏ. Cọc có đường kính >80cm thường được xếp vào loại cọc lớn.
Cọc khoan nhồi đã có từ lâu nhưng mới được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng khoảng 10 năm trở lại đây. Với sự ra đời của các công cụ hỗ trợ đắc lực cùng các thiết bị máy móc hiện đại, việc thi công loại cọc này với nhiều độ sâu và đường kính khác nhau ngày càng trở nên dễ dàng hơn. Hiện nay, với mục đích tăng cường và ổn định kỹ thuật, cọc khoan nhồi là một trong những phương án thi công móng cọc được sử dụng phổ biến nhất trong kỹ thuật xây dựng.
Qua quá trình thi công và đánh giá phương pháp cọc khoan nhồi có những ưu nhược điểm sau:
Lợi thế
Giải pháp thi công cọc khoan nhồi được đánh giá cao do có nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại cọc khác, có thể chia thành hai loại lớn: kết cấu và thi công.
Ưu điểm về kết cấu:
- Khả năng chịu lực của thi công loại cọc này 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 sử dụng trong các loại đất cứng, cứng như đá mà cọc đóng không thể chạm tới.
- Tối ưu chi phí và nhân công xây dựng trên nhiều địa hình, thổ nhưỡng thay đổi hình dạng phức tạp.
- Độ rung lắc nhỏ trong quá trình thi công hạn chế tình trạng xô cọc chắn và đất xung quanh sang hai bên, ít ảnh hưởng đến các công trình lân cận.
- Khả năng chịu lực ngang của loại cọc này là rất lớn làm tăng độ ổn định của móng và khả năng chịu lực của công trình.
- Do thi công loại cọc này thông qua đổ bê tông liền khối nên không cần hàn như đóng cọc, khả năng chịu lực và độ bền ổn định hơn.
Ưu điểm thi công:
- Giải pháp cọc khoan nhồi có thể tận dụng tối đa khả năng làm việc của vật liệu và do đó giảm đáng kể số lượng cọc trong móng. Nhờ đó đã giảm được khoảng 20-30% chi phí xây dựng phần móng.
- Cọc khoan nhồi có thể sử dụng ở những nơi đông dân cư, gần công trường, nhà trong ngõ, hẻm, địa hình chật hẹp và những nơi khó thi công…
- Với sự hỗ trợ của máy móc hiện đại, việc thi công loại cọc này sẽ đảm bảo độ chính xác theo phương thẳng đứng cao, vượt trội so với các kỹ thuật thi công cọc nhồi khác.
- Giảm thiểu cọc đúc sẵn, từ đó tiết kiệm chi phí và thời gian vận chuyển, xây dựng kho bãi, cốp pha.
- Hạn chế tiếng ồn và tác động đến môi trường xung quanh trong quá trình thi công.
Nhược điểm
Tuy nhiên, giải pháp cọc khoan nhồi vẫn tồn tại một số nhược điểm như:
- Nếu khảo sát không kỹ, không đảm bảo tiến độ, hiệu quả của quá trình thiết kế, thi công thì hàng loạt vấn đề có thể phát sinh: co hẹp, co hẹp cục bộ thân cọc, thay đổi tiết diện cọc khoan nhồi, hư hỏng bê tông. , sục…
- Quá trình khoan và các bước thi công loại cọc này phụ thuộc nhiều vào thời tiết, nhất là vào mùa mưa bão. Vì địa điểm thi công 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 việc thử cọc.
Cấu tạo cọc khoan nhồi
Cấu tạo của một cọc khoan nhồi sẽ bao gồm các bộ phận sau:
Cốt thép dọc
Đường kính và số lượng cốt thép dọc sẽ dựa trên yêu cầu và tính toán của bên thiết kế để bố trí. Trong đó đường kính tối thiểu là d12, cọc chịu nén cốt thép dọc có hàm lượng dao động trong khoảng 0.2 – 0.4%. Cọc chịu uốn, chịu kéo, chịu nhổ có hàm lượng thép khoảng từ 0.4 – 0.65%.
Khoảng cách giữa các cốt thép dọc nhỏ nhất là 10cm. Nếu cọc chịu nén đúng tâm thì chỉ cần bố trí cốt thép đến 1/3 chiều dài ở phía đầu cọc. Tuy nhiên để đảm bảo an toàn, kỹ sư sẽ bố trí 100% thép ở đầu cọc và giảm dần số lượng ở phía chân cọc. Đối với các loại cọc chịu uốn, chịu kéo và chịu nhổ, cần bố trí thép đồng đều trên toàn bộ chiều dài cọc.
Cốt thép đai
Cốt thép đai có đường kính và khoảng cách linh hoạt tùy thuộc vào yêu cầu trên thiết kế. Đường kính này thường dao động trong khoảng d6-d12 với khoảng cách nhỏ nhất là 200 – 300mm.
Có thể sử dụng cốt thép đai đơn hoặc vòng xoắn liên tục. Nhưng đai vòng xoắn liên tục thường chỉ phù hợp với các loại cọc khoan nhồi có đường kính nhỏ hơn 80cm.
Thép đai tăng cường
Thép đai tăng cường thường được bố trí trong lồng thép để gia tăng tính chắc chắn và ổn định của lồng. Loại thép đai này có đường kính dao động từ d8-d20, cứ mỗi đoạn 2m sẽ bố trí một đai.
Con kê bảo vệ cốt thép
Con kê có tác dụng tạo ra lớp bê tông bảo vệ cốt thép. Đối với loại cọc này, lớp bê tông bảo vệ này có độ dày từ 5 – 7cm, là các con kê bằng xi măng hình tròn có lỗ ở giữa, được bố trí vào cốt thép bằng cách luồn vào trong quá trình lắp đặt thép đai.
Ống thăm dò
Số lượng ống thăm dò cần cho công trình sẽ phù thuộc vào tiết diện cọc khoan nhồi. Nếu đường kính cọc <1m, thường sẽ cần đến 3 ống thăm dò, còn đường kính cọc trong khoảng 1-1.3m sẽ dùng 4 ống, đường kính >1.3m sẽ cần đến 5 ống trở lên.
Ống thăm dò sẽ có chất liệu nhựa hoặc thép. Riêng đối với loại cọc này có đường kính > 1.5m hoặc chiều dài lớn hơn 25m, cần phải sử dụng ống thăm dò bằng thép. Các ống này được hàn trực tiếp vào vành đai thép hoặc gắn vào bằng các thanh thép hàn kẹp. Riêng đối với ống thăm dò có đường kính 114m phải đặt cao hơn chân lồng thép 1m và không được trùng vào vị trí cốt thép chủ.
Cần lưu ý vị trí gắn ống thăm dò vào các mối nối trên lồng cốt thép phải đúng thiết kế để đảm bảo độ chắc chắn của ống. Số lượng ống được đặt tối thiểu là 50% tổng số lượng cọc để tránh tình trạng bê tông đất đá làm tắc. Đầu dưới ống thăm dò cần được bịt kín, đầu trên có nắp đậy.
Móc treo
Bố trí móc treo sao cho khi cẩu lồng cốt thép lên sẽ không bị biến dạng quá nhiều. Móc treo phải được làm từ cốt thép chuyên dụng và vị trí móc được gia công theo đúng thiết kế đã tính trước.
Để thuận tiện cho quá trình cẩu lắp, lồng cốt thép được sản xuất thành từng đoạn, sau đó các đoạn được tổ hợp lại với nhau khi hạ lồng vào hố khoan. Thép chủ của lồng thép được nối với nhau bằng 50% cóc nối và 50% nối buộc.
Các loại cọc khoan nhồi phổ biến hiện nay
Hiện nay cọc khoan nhồi được chia thành nhiều loại khác nhau như:
- Cọc khoan nhồi thường: gồm các lỗ cọc được thi công bằng phương pháp khoan rửa ngược hoặc khoan gầu.
- Cọc khoan nhồi mở rộng đáy: loai này đáy cọc có đường kính lớn hơn thân cọc, chịu tải trọng lớn hơn 5÷10% so với các loại cọc khoan nhồi thông thường.
- Cọc barrette: có tiết diện đa dạng như hình chữ nhật, hình chữ thập, chữ H, chữ I… Loại cọc này sử dụng gầu khoan để tạo lỗ, sức chịu tải trọng tăng lên 30% do tăng sức mang tải bên.
- Cọc khoan nhồi có cói rửa và bơm vữa xi măng gia cường đáy: đây là loại cọc khoan nhồi hiện đại nhất hiện nay với sức chịu tải tăng lên đến 200 ÷ 300% và có thể sử dụng tối đa độ bền của bê tông cọc.
Ứng dụng của cọc khoan nhồi trong thi công công trình
Sở hữu nhiều ưu thế đặc biệt, cọc khoan nhồi đang được sử dụng phổ biến trong xây dựng với ứng dụng cụ thể như:
- Công trình xây dựng dân dụng: nhà ở, công trình xây dựng trung và cao tầng
- Công trình xây dựng công nghiệp có kết cấu và tải trọng lớn: nhà xưởng, nhà máy
- Các công trình cầu, cảng: cầu vượt sông, cầu vượt biển, cảng sông, cảng biển
Quy trình thi công cọc khoan nhồi
Quy trình thi công cọc nhồi nhà dân sẽ gồm các bước như sau:
Công tác định vị tìm cọc
- Hạ ống chống Casing
- Khoan tạo lỗ, kiểm tra địa tầng và kiểm tra độ sâu
- Lấy phôi khoan
- Công tác cốt thép và thả ống đổ
- Công tác thổi rửa đáy hố khoan
- Đổ bê tông
- Tháo ống đổ bê tông
Tiêu chuẩn thi công cọc khoan nhồi
Các tiêu chuẩn thi công cọc khoan nhồi đã được ban hành và được áp dụng cho công tác thi công, nghiệm thu cọc khoan nhồi bê tông có đường kính lớn hơn hoặc bằng 60cm, ngoại trừ các công trình thi công trên điều kiện địa hình đặc biệt như hang các-tơ, mái đá nghiêng. Cụ thể gồm các tiêu chuẩn sau:
- TCVN 5308:1991: Quy phạm kỹ thuật an toàn trong xây dựng.
- TCVN 9393:2012: Cọc-Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục.
- TCVN 9396:2012: Cọc khoan nhồi – Phương pháp xung siêu âm xác định tính đồng nhất của bê tông.
- TCVN 9397:2012: Cọc – Thí nghiệm kiểm tra khuyết tật bằng phương pháp động biến dạng nhỏ.