Cọc khoan nhồi là gì? Ưu nhược điểm và quy trình thi công

by Huyền Trang 14/12/2022

Việc tìm hiểu và nắm bắt kiến thức liên quan đến cọc nhồi không chỉ giúp ích cho những người hoạt động trong ngành xây dựng mà còn giúp các chủ đầu tư đưa ra các quyết định phù hợp khi thi công nhà ở hay công trình công cộng. Bài viết hôm nay, Maxhome sẽ cung cấp đến bạn đọc khái niệm “cọc khoan nhồi là gì?” cũng như các thông tin quan trọng xoay quanh loại cọc này.

I. Cọc khoan nhồi là gì?

Cọc khoan nhồi là 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.

Nói cách khác, cọc khoan 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.

Dù 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.

II. Ưu nhược điểm của cọc khoan nhồi

1. Ưu điểm

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:

Thi công cọc khoan nhồi có khả năng chịu tải trọng tốt hơn 1 – 2 lần so với các phương pháp khác.
Giải pháp này cho phép tạo ra những loại cọc có đường kính và độ sâu linh hoạt và lớn hơn.
Cọc khoan nhồi có thể thực hiện được ở những lớp đất cứng, đá cứng, nơi mà cọc đóng không đạt tới được.
Tối ưu chi phí và nhân công thi công trên nhiều loại địa hình, nền đất có địa tầng thay đổi phức tạp.
Độ chấn dung khi thi công nhỏ, nhờ đó hạn chế tình trạng đẩy cọc chắn và trồi đất xung quanh sang hai bên, không làm ảnh hưởng nhiều đến các công trình liền kề.
Sức chịu tải ngang của cọc khoan nhồi rất lớn, tăng độ vững chắc cho móng và khả năng chịu lực của công trình.
Vì thi công cọc khoan nhồi sẽ đổ bê tông liền khối, không cần phải hàn nối như cọc đóng nên khả năng chịu lực và độ bền ổn định hơn.

Ưu điểm về mặt thi công:

Giải pháp cọc khoan nhồi có thể tận dụng tối đa khả năng làm việc của vật liệu nên giảm đáng kể số lượng cọc trong móng. Nhờ đó, giảm chi phí xây dựng công trình ở phần móng khoảng 20 – 30%.
Cọc khoan nhồi có thể thi công ở những khu vực dân cư đông đúc, địa hình khó thi công như các công trình xây dựng sát nhau, nhà ở trong ngõ, hẻm, địa hình chật hẹp…
Với sự trợ giúp từ máy móc hiện đại, thi công cọc khoan nhồi sẽ đảm bảo độ chính xác theo phương thẳng đứng cao và tốt hơn các công nghệ ép cọc khác.
Lược bớt được công đoạn đúc cọc sẵn, nhờ đó tiết kiệm chi phí và thời gian cho công tác vận chuyển và xây dựng kho bãi, ván khuôn.
Hạn chế được tiếng ồn và tác động đến môi trường xung quanh trong quá trình thi công.

2. Nhược điểm

Ngoài những ưu điểm cả về kết cấu và thi công thì việc sử dụng cọc khoan nhồi cũng vẫn tồn tại một vài nhược điểm:

Nếu không khảo sát kĩ và quá trình thiết kế, thi công không đảm bảo thì có thể xảy ra một số hiện tượng: co thắt, hẹp cục bộ thân cọc, thay đổi tiết diện cọc khoan, bê tông bị rửa trôi…
Quá trình khoan cọc, thi công phụ thuộc nhiều vào thời tiết, nhất là mùa mưa bão. Bởi công trường thi công thường lộ thiên và hoàn toàn ngoài trời.
Công trường thi công dễ bị lầy lội bởi nước làm tăng chi phí phát sinh và hao tổn khi thí nghiệm cọc.

III. Ứng dụng và công nghệ thi công cọc khoan nhồi

Thi công cọc khoan nhồi được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng với nhiều dạng công trình khác nhau:

Công trình xây dựng dân dụng: nhà ở, công trình hỗn hợp trung và cao tầng.
Công trình xây dựng công nghiệp có kết cấu tải trọng lớn.
Công trình cầu, cảng: cầu vượt sông, cầu vượt biển, cảng sông hoặc cảng biển.

Tuỳ theo yêu cầu kĩ thuật của dự án và độ phức tạp của nền đất mà người ta có thể áp dụng các công nghệ thi công sau đây:

Thi công cọc sử dụng ống vách chống một phần hoặc chống toàn bộ chiều sâu thân cọc để giữ thành cọc.
Thi công có sử dụng dung dịch giữ thành Bentonite, Polymer…
Thi công sử dụng gầu khoan đất, khoan đá, đập đá.
Thi công cọc kết hợp phụt đáy, phụt thành để tăng sức chịu tải của cọc.
Thi công cọc khoan nhồi tròn và cọc Barraete.
Phương pháp thi công khoan thổi rửa (khoan phản tuần hoàn).

IV. Quy trình thi công cọc khoan nhồi

Để cọc đạt được chất lượng tốt nhất thì khâu thi công với quy trình đạt chuẩn sẽ là yếu tố quyết định. Đó là sự kết hợp của nhiều yếu tố hợp lại: kỹ thuật thi công, trang thiết bị, máy móc, năng lực của nhà thầu và sự cẩn thận trong quá trình làm việc. Bên cạnh đó, yếu tố kinh nghiệm trong thi công xây dựng cũng ảnh hưởng đến quá trình thực tế thi công.

Quy trình thi công cọc khoan nhồi chuẩn và đầy đủ nhất sẽ bao gồm các bước dưới đây:

1. Công tác chuẩn bị, định vị cọc khoan

Trước khi tiến hành thi công xây dựng bất kì hạng mục công trình nào thì khâu chuẩn bị cũng rất là quan trọng. Riêng đối với cọc khoan nhồi nhà thầu cần xác định và đảm bảo được các yếu tố sau:

Tìm hiểu rõ điều kiện địa chất, địa tầng và thủy văn của nền đất xây dựng.

Thí nghiệm các đặc trưng cơ lý của các lớp đất, khảo sát các mạch nước ngầm.

Lên phương án cho:

+ Trường hợp loại bỏ các chướng ngại vật dưới lòng đất nếu gặp phải.

+ Cung cấp nguyên vật liệu thi công theo từng giai đoạn.

+ Trang thiết bị hoạt động tốt, nhân công đảm bảo.

+ Vận chuyển chất thải ra khỏi công trường, tránh ô nhiễm.

+ San lấp mặt bằng, làm đường phục vụ công tác thi công.

Tiếp đến là công tác định vị, xác định vị trí của các trục, tim của cọc trong bản vẽ thiết kế trên thực trạng:

Giác móng: sử dụng máy kinh vĩ để định vị các trục chi tiết, đưa các trục ra ngoài thực địa và cố định các cột mốc.
Xác định tim cọc: cách đóng cọc tiêu bằng thép với d=14 và chiều dài cọc là 1,5m vuông góc với nhau.

2. Rung hạ ống vách, khoan tạo lỗ

Tác dụng của ống vách là định vị, dẫn hướng cho mũi khoan đúng hướng. Đồng thời nó hỗ trợ ổn định cho bề mặt của hỗ khoan, chống sập trên hố, tránh cho đất đá hoặc rơi xuống hố khoan. Ngoài ra đây còn là sàn để đỡ tạm giúp công tác buộc nối, lắp dựng cốt thép diễn ra thuận lợi.

Quá trình rung hạ ống vách cần chuẩn bị máy rung và lắp máy rung vào ống vách. Tiếp đến là rung hạ ống vách với sai số với tâm móng không được vượt quá 30mm. Cuối công đoạn dùng thước nivo áp vào thành trong của ống vách để kiểm tra độ thẳng đứng.

Khoan tạo lỗ ban đầu tốc độ chậm sau đó nhanh dần. Trong khi khoan có thể nâng lên hạ xuống khoảng 1 – 2 lần. Mục đích để giảm dự ma sát thành cũng như lấy đất đầy vào gầu. Lưu ý: để mũi khoan chạm tới đáy hồ thì máy mới bắt đầu quay và nên dùng tốc độ thấp khi khoan để làm tăng mô men quay.

3. Kiểm tra độ sâu, vệ sinh hố khoan

Khi kiểm tra độ sâu của hố khoan thì kỹ sư cần xác định chiều sâu của lớp mùn khoan cần nạo vét. Vì lớp mùn có khả năng ảnh hưởng tới khả năng làm việc có hiệu quả hay không của cọc sau này.

Độ sâu của hố khoan cọc nhồi đạt yêu cầu thiết kế thì các công đoạn tiếp theo của quá trình thi công mới được phép tiếp tục. Cần làm sạch, lấy hết đất đá và các vật liệu ko liên quan làm ảnh hưởng, cản trở việc thi công ra bên ngoài.

Nếu hố khoan có nước thì dùng ống PVC hoặc ống kim loại có đường kính từ 60 – 100mm đưa xuống tới đáy hố khoan. Sau đó dùng khí nén bơm ngược đẩy bùn, nước ra bên ngoài đến khi đạt yêu cầu.

4. Lắp dựng cốt thép

Căn cứ vào bản vẽ thiết kế mà lắp dựng cốt thép đúng theo yêu cầu. Liên kết nối giữa các cấu kiện bằng dây buộc hoặc mối hàn. Nếu cọc có chiều dài lớn cần phải nối bằng bulong để đảm bảo đoạn lồng thép không bị tụt khi lắp hạ.

Đây là một công việc độc lập có thể thực hiện tách biệt và song song với các công đoạn khác. Các lồng thép cũng có thể được thực hiện trước và vận chuyển đến công trường để tiến hành đổ bê tông.

5. Thổi rửa đáy hố khoan

Dùng cần cẩu để thả ống thổi rửa có đường kính F90 xuống hố khoan. Các ống này được nối với nhau bằng tren và phía trên của ống có 2 cửa. Một của dùng để nối với ống dẫn thu hồi cát và dung dịch bentonite về máy lọc. Ống còn lại dẫn khí có F45.

*Hình ảnh mô phỏng trước và sau khi áp dụng thổi rửa và bơm phụt vữa*

Bơm khí với áp suất 7atm và duy trì trong khoảng thời gian thổi rửa từ 20 – 30 phút. Sau đó tiến hành lấy mẫu dung dịch ở đáy hố khoan và giữa hố để kiểm tra. Nếu phần dung dịch đạt đủ yêu cầu thì có thể chuẩn bị công tác tiếp theo.

6. Đổ bê tông cọc khoan nhồi

Chất lượng mác bê tông thường dùng là 250 và phải đảm bảo không lẫn tạp chất.

Mẻ bê tông đầu tiền cần sử dụng nút bằng bao tải chứa xi măng nhão. Điều này để tránh bê tông không bị tiếp xúc trực tiếp với nước hoặc dung dịch khoan ở đáy hố. Lưu ý loại trừ khoảng chân không khi tiến hành đổ bê tông.

Khi bê tông dâng lên miệng hố khoan thì cần kiểm tra và loại bỏ những lớp bê tông trên cùng bị nhiễm bùn. Khi lớp bê tông kế tiếp đạt yêu cầu thì kết thúc quá trình đổ bê tông.

Thời gian đổ bê tông cho 1 cọc khoan nhồi không được dài quá 4 tiếng (để đảm bảo chất lượng và cường độ bê tông suốt chiều dài của cọc). Khối lượng bê tông thực tế so với tính toán lý thuyết không được vượt quá 20%.

7. Lấp đầu cọc, rút ống vách

Thực hiện việc tháo toàn bộ phần giá đỡ của ống vách ở trên.

Cắt các thanh thép treo trên lồng cốt thép

Lấp đá 1×2 và 4×6 vào phần đầu cọc, lấp bằng mặt đất tự nhiên vốn có

Dùng máy rung để dầm xuống và rút ống vách lên một cách từ từ. Bước này đòi hỏi yêu cầu tay nghề khá cao để vận hành máy móc đạt chuẩn.

8. Kiểm tra và nghiệm thu

Công đoạn cuối cùng là kiểm tra và nghiệm thu nhằm phát nhiện các sai sót (nếu có) trước khi thi công các hạng mục tiếp theo của công trình. Đây là bước cực kì quan trọng để ngăn chặn những sự cố gây ra thiệt hại có thể xảy ra sau này. Nếu các hạng mục đạt yêu cầu so với hồ sơ thiết kế thì cho phép triển khai các giai đoạn tiếp theo.

Bài viết là những thông tin liên quan đến khái niệm cọc khoan nhồi là gì, ưu nhược điểm cũng như quy trình thi công cọc khoan nhồi. Hy vọng với chút kiến thức hữu ích Maxhome chia sẻ sẽ giúp bạn cập nhật thêm được nhiều điều mới mẻ trong ngành xây dựng. Cảm ơn bạn đã theo dõi!

Xem thêm ⋙