Định nghĩa cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ Cty CP địa chất nền móng và XDTM Hoàng Giang - Thạc sỹ Địa chất nền móng Lê Quang Ngọc| Khoan cọc nhồi Phú Quốc - Cửa nhựa lõi thép Phú Quốc

ĐỊNH NGHĨA CỌC KHOAN NHỒI TIẾT DIỆN NHỎ

Trong TCXDVN 205:1997 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế có đề cập đến cọc khoan nhồi đường kính nhỏ bằng việc định nghĩa trong mục 3.3.6 Cọc nhồi : “Cọc nhồi là cọc được thi công tạo lỗ trước trong đất, sau đó lỗ được lấp đầy bằng bê tông có hoặc không có cốt thép. Việc tạo lỗ được thực hiện bằng phương pháp khoan, đóng ống hay các phương pháp đào khác. Cọc nhồi có đường kính bằng và nhỏ hơn 600mm được gọi là cọc khoan nhồi đường kính nhỏ, cọc có đường kính lớn hơn 600mm được gọi là cọc khoan nhồi đường kính lớn”

Định nghĩa:

Cọc khoan nhồi là cọc bê tông cốt thép được đổ tại chỗ trong các lỗ được tạo bằng phương pháp khoan (có hoặc không có ống chống).

Tên gọi

Tên cọc khoan nhồi có nhiều loại, tên được gọi theo công nghệ tạo lỗ và đổ bê tông.
Tiếng Anh tên gọi chung nhất cho cọc khoan nhồi là “bored pile” hoặc “drilled piers” cho cọc từ đường kính 800 trở lên, Tiếng Mỹ gọi là “cast-in-place pile” hoặc “Cast-in-drilled-hole piles (CIDH piles)” hoặc “Cast-in-Situ piles”[1] cho các loại cọc từ 300 trở lên (dịch là cọc thi công (khoan) và đổ bê tông tại chỗ).
Tiếng Anh cọc từ 300 -800 là “small diameter bored pile”, tiếng Mỹ cũng có tên như vậy. Còn cọc từ 60-300 cả Anh và Mỹ đều gọi là “Micropile” (dịch là cọc mini), tiếng Anh có thêm tên gọi“root pile” là dịch từ tiếng Italia “pali radice”.

wp_20140513_003

Ứng dụng

Cọc khoan nhồi dùng để gia cố nền đất và liên kết với móng giữ ổn định cho công trình. Đây là một phương pháp tiên tiến nó có thể đỡ được các công trình lớn trên các nền đất yếu.

Cọc khoan nhồi là một trong những giải pháp móng được áp dụng rộng rãi trong xây dựng nhà cao tầng ở trên thế giới và ở Việt Nam. Chúng thường được thiết kế để mang tải lớn nên chất lượng của cọc luôn luôn là vấn đề được quan tâm nhất. Khâu quan trọng nhất để quyết định chất lượng của cọc là khâu thi công, nó bao gồm cả kỹ thuật, thiết bị, năng lực của đơn vị thi công, sự nghiêm túc thực hiên qui trình công nghệ chặt chẽ, kinh nghiệm xử lý khi gặp các trường hợp cụ thể.

Trong hơn mười năm qua, công nghệ cọc khoan nhồi đã được áp dụng mạnh mẽ trong xây dựng công trình ở nước ta. Hiện nay, ước tính hàng năm chúng ta thực hiện khoảng 60 ÷ 90 nghìn mét dài cọc khoan nhồi có đường kính 0,8 ÷ 2,5m, với chi phí khoảng 1500 ÷ 1800 tỷ đồng

Ưu điểm

Cọc khoan nhồi là một giải pháp móng có nhiều ưu điểm sau:

– Về mặt kết cấu:

Căn cứ vào tài liệu khảo sát địa chất, người thiết kế có thể xác định được chiều sâu cọc sao cho sức chịu tải của đất nền tương đương với sức chịu tải do vật liệu làm cọc (Pvl≈ Pđn). Điều này với phương pháp cọc đóng, nén tĩnh hoặc ép neo không thực hiện được. Đó là điều kiện đưa đến giải pháp nền móng hợp lý và kinh tế hơn.
Khả năng chịu lực cao hơn 1,2 lần so với các công nghệ khác,
Cọc khoan nhồi có thể được đặt vào những lớp đất rất cứng, thậm chí tới lớp đá mà cọc đóng không thể tới được,
Có tiết diện và độ sâu mũi cọc lớn hơn nhiều so với cọc chế sẵn do vậy sức chịu tải lớn hơn nhiều so với cọc chế tạo sẵn.
Số lượng cọc trong một đài cọc ít, việc bố trí các đài cọc (Cùng các công trình ngầm)trong công trình được dễ dàng hơn.
Sức chịu tải ngang của cọc khoan nhồi là rất lớn, việc thi công cọc nhồi có chấn dung nhỏ hơn nhiều so với cọc đóng, thi công cọc nhồi không gây hiện tượng trồi đất ở xung quanh, không đẩy ngang các cọc sẵn có xung quanh.
Thích hợp với các loại nền đất đá, kể cả vùng có hang castơ.
Thích hợp với các công trình lớn, tải trọng nặng, địa chất nền móng là đất hoặc có địa tầng thay đổi phức tạp.
Không gây ảnh hưởng đến các công trình xây dựng liền kề (lún nứt, hiện tượng trồi đất, lún sụt cục bộ, ). Xây dựng nhà cao tầng tại các khu dân cư đông đúc, nhà xây chen, nhà xây liền kề mặt phố, nhà biệt thự vì nó khắc phục được các sự cố lún nứt các nhà liền kề, lấy lại thăng bằng các nhà đã xây dựng bị nghiêng lún trong khi sử dụng, gia cố móng nhà bị yếu, có thể thi công tại các địa điểm chật hẹp hoặc trong ngõ ngách nhỏ.
Công nghệ này tạo ra một khối cọc bê tông đúc liền khối (không phải hàn nối như công nghệ đóng cọc khác), cho nên tăng khả năng chịu lực và độ bền cho móng của các công trình công nghiệp, cầu giao thông quy mô nhỏ,..

– Về mặt thi công

Công nghệ này đảm bảo việc khoan nhồi cọc bê tông theo phương thẳng đứng, không bị xiên nghiêng như các phương pháp khác.
Chi phí: giảm được 20-30% chi phí cho xây dựng móng công trình
Độ chính xác của cọc theo phương thẳng đứng cao hơn so với công nghệ ép cọc khác
Công nghệ thi công cọc khoan nhồi đã tạo thế chủ động cho ngành xây dựng công trình giao thông, không những trong thi công các công trình cầu lớn mà cho cả công trình cầu cảng, cảng biển, cảng sông nhà cao tầng.

Phân loại:

– Theo cách tạo lỗ khi thi công: Trên thế giới có rất nhiều công nghệ và các loại thiết bị thi công cọc khoan nhồi khác nhau.

Tạo lỗ cọc bằng thiết bị khoan guồng xoắn và hệ guồng xoắn (tạo cọc khoan nhồi, tường vây – Diaphragm wall)
Tạo lỗ cọc bằng thiết bị khoan thùng đào (tạo cọc khoan nhồi)
Tạo lỗ cọc bằng thiết bị đào gầu tròn (tạo cọc nhồi tròn)
Tạo lỗ bằng thiết bị đào gầu dẹt cơ cấu thủy lực (tạo cọc barrette, tường vây – Diaphragm wall)
Tạo lỗ bằng máy khoan cọc nhồi kiểu bơm phản tuần hoàn
Tạo lỗ bằng phương pháp sói nước bơm phản tuần hoàn
Tạo lỗ cọc bằng cách đào thủ công.
Tạo lỗ bằng thiết bị khoan Giã

Ở Việt nam hiện nay chủ yếu là sử dụng 3 phương pháp khoan cọc nhồi với các loại thiết bị và quy trình khoan khác nhau như sau:

Phương pháp khoan thổi rửa. (còn gọi là phương pháp khoan phản tuần hoàn).
Phương pháp khoan dùng ống vách.
Phương pháp khoan gầu trong dung dịch bentonite.

– Theo hình dạng cọc

Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ (mini). Thường có Đường Kính từ 300–600 (mm), dùng trong các công trình dân dụng, nhà công nghiệp, chung cư mini, văn phòng khách sạn có quy mô vừa và nhỏ, biệt thự, cọc vây cho công trình thi công tầng hầm…
Cọc khoan nhồi đường kính tròn: thông dụng nhất hiện nay.
Cọc barrette: Tiết diện cọc nhồi là hình tròn còn barrette là chữ nhật, chữ thập, chữ I, chữ H…và được tạo lỗ bằng gầu ngoạm.

Các bước phát triển

Cọc khoan nhồi là cọc mà lỗ cọc được thi công bằng phương pháp khoan khác nhau như khoan gầu, khoan rửa ngược..
Cọc khoan nhồi mở rộng đáy: là cọc khoan nhồi có đường kính đáy cọc được mở rộng lớn hơn đường kính thân cọc. Sức mang tải của cọc này sẽ tăng lên chừng 5÷10% do tăng sức mang tải dưới mũi
Cọc barrette: là cọc nhồi nhưng có tiết diện không tròn với các tiết diện khác nhau như chữ nhật, chữ thập, chữ I, chữ H…và được tạo lỗ bằng gầu ngoạm. Sức mang tải của cọc này có thể tăng lên tới 30% do tăng sức mang tải bên.
Cọc khoan nhồi có xói rửa và bơm vữa xi măng gia cường đáy (CNRBĐ): là cọc khoan nhồi có áp dụng công nghệ rửa sạch đáy ( bằng cách xói áp lực cao) và bơm vữa xi măng gia cường đáy (cùng với áp lực cao). Đây là bước phát triển gần đây nhất trong công nghệ thi công cọc nhồi nhằm làm tăng đột biến sức mang tải của cọc nhồi (có thể tới 200 ÷ 300%), cho phép sử dụng tối đa độ bền của bê tông cọc

Yêu cầu cấu tạo của cọc nhồi

Nhà cao tầng có thể dùng loại cọc nhồi khoan lỗ, cọc nhồi đóng mũi tạo lỗ, cọc nhồi ống vách tạo lỗ và cọc nhồi đào lỗ. Đường kính, độ dài, khoảng cách, cường độ bê tông…của cọc nhồi phải phù hợp với các yêu cầu sau đây [7]:

Đường kính và chiều dài của cọc nhồi thường phải phù hợp với yêu cầu của tải trọng công trình và điều kiện đất nền;Độ mảnh của cọc (tỉ số giữa chiều dài cọc và đường kính cọc, l/d) nên giới hạn trong khoảng 100 – 120 lần.
Khoảng cách của cọc nhồi bố trí trong khoảng 2,5–3,5d;
Cường độ bê tông thân cọc không thấp hơn B15.Khi đổ bê tông dưới nước không thấp hơn B20.
Cấp cường độ bê tông khi dùng làm ống bê tông giữ thành và đào lỗ bằng nhân công, không được thấp hơn B15, khi tính khả năng chịu lực của cọc đơn, không kể đến tác dụng của ống bê tông giữ thành, chỉ lấy đường kính trong d làm đường kính tính toán của cọc.
Đặt thép thân cọc nhồi bê tông phải xác định bằng tính toán và phải phù hợp với các yêu cầu sau đây:

– Mật độ đặt thép trong cọc chịu nén dọc trục không nên nhỏ hơn (0,2 ~ 0,4)%, đường kính cốt thép dọc không nên nhỏ hơn 10mm, cốt thép dọc trong cọc chống phải đặt liền suốt chiều dài thân cọc và phải bố trí đều theo chu vi cọc.

– Cọc chịu tác dụng của lực ngang, nội lực thân cọc có thể tính theo phương pháp “m”, độ dài của cốt dọc là 4.0/a, khi độ dài cọc nhỏ hơn 4.0/a phải đặt suốt chiều dài cọc. Trong đó a là hệ số biến dạng của thân cọc, suất đặt cốt thép dọc của cọc không nên nhỏ hơn (0.4 ~ 0,65)%.

– Cọc chống nhổ phải căn cứ vào tính toán để đặt cọc thép chịu kéo theo suốt chiều dài hoặc một phần chiều dài thân cọc, cốt thép dọc phải được bố trí đều theo chu vi cọc. Đầu nối hàn của cốt thép dọc nhất thiết phải phù hợp với yêu cầu của đầu nối chịu kéo.
– Đường kính cốt đai có thể từ 6 ~ 10mm, khoảng cách có thể 200 ~ 300mm, nên dùng loại cốt đai hàng xoáy ốc hoặc là vòng tròn. Cọc chịu lực ngang thì cốt đai ở phần đầu cọc phải tăng dày thoả đáng. Khi độ dài cốt dọc trên 4m thì cứ cách 2m nên đặt 1 đường cốt thép hàn tăng cường.

– Lớp bê tông bảo vệ cốt thép dọc phải có độ dày không nhỏ hơn 30mm, khi đổ bê tông dưới nước thì lớp bê tông bảo vệ cốt thép không nhỏ hơn 50mm.