Cọc khoan nhồi là một loại cọc bê tông cốt thép được đổ tại chỗ trong các lỗ trên nền đất. Việc tạo ra các lỗ khoan này có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp như đào thủ công, hiện đại hơn có thể sử dụng các loại máy khoan hoặc ống thiết bị để tạo lỗ.
Hay nói cách khác, khoan cọc nhồi là một loại cọc móng sâu với đường kính cọc phổ biến trong khoảng từ 60-300cm tùy thuộc vào từng yêu cầu của công trình. Đường kính cọc <80cm được xem là cọc nhỏ. Còn cọc có đường kính >80cm sẽ được quy ước thuộc loại cọc lớn.
Xuất hiện đã khá lâu nhưng cọc khoan nhồi chỉ mới được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng khoảng 10 năm trở lại đây. Cùng với công cụ hỗ trợ đắc lực là máy móc thiết bị hiện đại, việc thi công cọc khoan nhồi ở nhiều độ sâu và đường kính ngày càng trở nên dễ dàng hơn. Hiện cọc khoan nhồi đang là một trong những giải pháp thi công móng cọc được sử dụng phổ biến trong các công trình xây dựng với mục đích gia cố và giữ ổn định cho công trình.
Qua quá trình thi công và đánh giá, phương pháp cọc khoan nhồi có những ưu và nhược điểm như sau:
Giải pháp thi công cọc khoan nhồi được đánh giá cao bởi sở hữu nhiều ưu điểm mà những loại cọc khác không có, trong đó có thể chia thành hai ưu điểm chính là về mặt kết cấu và thi công.
Ưu điểm về mặt kết cấu:
Ưu điểm về mặt thi công:
Tuy nhiên, giải pháp cọc khoan nhồi vẫn tồn tại một số nhược điểm như:
Vậy với những đặc điểm tổng quan trên, cọc khoan nhồi có ứng dụng như thế nào trong các công trình hiện nay?
Trải qua nhiều năm ứng dụng trong xây dựng, giải pháp thi công cọc khoan nhồi ngày càng được các chủ dự án ưu tiên lựa chọn cho các công trình. Vì vậy mà các máy móc thiết bị phục vụ công việc thi công cọc cũng ngày càng nhiều và hiện đại hơn. Trong đó phổ biến và quan trọng nhất là máy khoan và các thiết bị hỗ trợ công tác khoan hố như:
Cấu tạo của một cọc khoan nhồi sẽ bao gồm các bộ phận sau:
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 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 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 có tác dụng tạo ra lớp bê tông bảo vệ cốt thép. Đối với cọc khoan nhồi, 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.
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 cọc khoan nhồi 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.
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.
Hiện nay cọc khoan nhồi được chia thành nhiều loại khác nhau như:
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:
Tuỳ theo ngân sách xây dựng cũng như yêu cầu cụ thể về kỹ thuật của dự án và độ phức tạp của nền đất thi công mà người ta có thể lựa chọn các công nghệ thi công cọc khoan nhồi sau đây:
Quy trình thi công cọc nhồi nhà dân sẽ gồm các bước như sau:
Công tác định vị tìm cọc
Nếu bạn muốn tìm hiểu chi tiết về các bước trong quy trình thi công cọc khoan nhồi, tham khảo bài viết này: Quy trình thi công cọc khoan nhồi CHUẨN hiện nay.
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.