Cọc khoan nhồi là gì? Cấu tạo, ưu nhược điểm và quy trình thi công

Bài viết ngày hôm nay, Vạn An Group sẽ chia sẻ bạn đọc nội dung về cọc khoan nhồi là gì, cũng như các thông tin về cấu tạo, ưu nhược điểm và quy trình thi công để bạn đọc hiểu rõ hơn về cọc khoan nhồi. 

Cọc khoan nhồi là gì?

Cọc khoan nhồi tiếng Anh là bored pile hoặc drilled piers. Giải thích tại Mục 3 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9395:2012 về Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu, cụ thể:

“Cọc khoan nhồi là loại cọc tiết diện tròn được thi công bằng cách khoan tạo lỗ trong đất sau đó lấp đầy bằng bê tông cốt thép.”

Hiểu một cách đơn giản, cọc khoan nhồi là loại cọc bê tông cốt thép được đổ trực tiếp tại chỗ trong các lỗ đã được khoan trên nền đất. Tạo lỗ trên nền đất được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau, từ đào thủ công đến sử dụng các loại máy khoan hiện đại hoặc ống thiết bị đào tạo lỗ chuyên dụng. 

Cọc khoan nhồi có đường kính phổ biến từ 60 – 300cm, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng công trình. 

• Cọc nhỏ: Đường kính dưới 80 cm.
• Cọc lớn: Đường kính từ 80cm trở lên

Mặc dù đã xuất hiện từ lâu, nhưng chỉ trong khoảng 10 năm trở lại đây, cọc khoan nhồi mới được ứng dụng rộng rãi. Cùng với sự hỗ trợ từ các thiết bị máy móc hiện đại, việc thi công loại cọc này trở nên dễ dàng hơn, ngay cả ở những độ sâu lớn và các địa hình phức tạp. Hiện nay, cọc khoan nhồi là một trong những giải pháp thi công móng cọc được sử dụng phổ biến trong xây dựng để gia cố và đảm bảo sự ổn định cho các công trình.

Cấu tạo của cọc khoan nhồi

Cọc khoan nhồi được cấu tạo bởi các bộ phận chính: 

• Cốt thép dọc: Là thành phần chịu lực chính, đường kính ≥ d12, bố trí theo yêu cầu thiết kế. Hàm lượng thép dao động từ 0.2% đến 0.65% tùy vào loại cọc (chịu nén, uốn, kéo, nhổ).
• Cốt thép đai: Đường kính dao động khoảng từ d6-d12 với khoảng cách nhỏ nhất là 200-300mm. Dùng đai đơn hoặc vòng xoắn, tùy đường kính cọc.
• Thép đai tăng cường: Được bố trí trong lồng thép, gia tăng tính chắc chắn và ổn định của lồng, với đường kính d8-d20, mỗi đoạn 2m sẽ được bố trí một đai thép.
• Con kê bảo vệ cốt thép: Con kê được làm từ xi măng, có lỗ tròn ở giữa có tác dụng tạo lớp bê tông (dày 5-7cm) bảo vệ cốt thép.
• Ống thăm dò: Số lượng 3-5 ống tùy đường kính cọc, làm bằng nhựa hoặc thép, đảm bảo không trùng cốt thép và vị trí đúng thiết kế.
• Móc treo: Dùng cốt thép chuyên dụng, bố trí đúng kỹ thuật để đảm bảo lồng thép không biến dạng khi cẩu lắp.

Ưu và nhược điểm của cọc khoan nhồi

Phương pháp cọc khoan nhồi có những ưu điểm và nhược điểm như sau:

Ưu điểm của cọc khoan nhồi

Cọc khoan nhồi được đánh giá cao nhờ sở hữu nhiều lợi thế vượt trội so với các loại cọc khác. Những ưu điểm này có thể chia thành hai nhóm chính: ưu điểm về kết cấu và ưu điểm trong thi công.

Ưu điểm về kết cấu 

• Cọc khoan nhồi có khả năng chịu tải lớn hơn 1-2 lần so với các loại cọc khác.
• Đường kính và độ sâu cọc dễ dàng điều chỉnh theo yêu cầu thiết kế.
• Có thể thi công trên lớp đất hoặc đá cứng mà cọc đóng không thể đạt tới.
• Tối ưu chi phí và nhân công thi công trên nhiều loại địa hình, kể cả nền đất phức tạp. 
• Độ chấn động khi thi công nhỏ, 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 rất lớn, tăng độ ổn định cho móng và toàn bộ công trình.
• Thi công cọc khoan nhồi sẽ đổ bê tông liền khối, không cần phải hàn nối như đóng cọc nên độ bền ổn định và chịu lực tốt hơn. 

Ưu điểm trong thi công

• Cọc khoan nhồi tận dụng tối đa sức chịu tải của vật liệu, giúp giảm số lượng cọc cần dùng. Nhờ đó, chi phí xây dựng phần móng có thể giảm từ 20-30%.
• Cọc khoan nhồi có thể thi công ở các khu vực đông dân cư, ngõ hẹp hoặc công sinh sát sau. 
• Với sự trợ giúp từ máy móc hiện đại, thi công cọc khoan nhồi sẽ đảm bảo cọc được khoan thẳng đứng, chính xác hơn so với phương pháp ép cọc truyền thống. 
• Thi công cọc khoan nhồi giúp giảm bớt được công đoạn đúc cọc sẵn, giúp tiết kiệm chi phí vận chuyển, kho bãi và ván khuôn. 
• Quá trình thi công diễn ra êm ái, hạn chế tối đa tác động đến khu vực xung quanh.

Nhược điểm của cọc khoan nhồi

Bên cạnh những ưu điểm được liệt kê trên, phương pháp thi công cọc khoan nhồi vẫn tồn tại một số nhược điểm sau:

• Sử dụng công nghệ thi công hiện đại và phức tạp, đòi hỏi đơn vị nhà thầu thi công phải có chuyên môn và tay nghề cao. 
• Nếu khảo sát không kỹ hoặc thi công không đúng tiến độ, cọc khoan nhồi có thể gặp các vấn đề như: thân cọc bị co thắt, hẹp cục bộ, tiết diện cọc thay đổi hoặc bê tông bị nước cuốn trôi.
• Thi công ngoài trời khiến quá trình khoan cọc dễ bị ảnh hưởng bởi mưa bão. Nước ngập công trường có thể làm tăng chi phí, kéo dài thời gian và ảnh hưởng đến việc kiểm tra chất lượng cọc.

Quy trình thi công khoan cọc nhồi là gì?

Quy trình thi công khoan cọc nhồi bao gồm các công đoạn sau:

Giai đoạn 1: Thực hiện công tác khoan

• Khoan gần các cọc mới đổ bê tông
• Định vị tìm cọc, lưới trục, móc cao độ
• Ép ống vách, rung ống vách
• Khoan tạo lỗ
• Giữ ổn định vách bằng vữa khoan 
• Xử lý vữa thải trong cọc khoan nhồi
• Bơm nước ra khỏi hố khoan
• Làm sạch đáy lỗ khoan
• Kiểm tra trước khi đổ bê tông

Giai đoạn 2: Đổ bê tông cọc khoan nhồi

Khi hoàn thành công tác khoan, công tác ép vữa và công tác cốt thép phải được tiến hành ngay và tư vấn giám sát kiểm tra, chấp thuận để bắt đầu công tác đổ bê tông.

Giai đoạn 3: Ép vữa xi măng

Ngay sau khi đổ bê tông khoan cọc nhồi, nếu cần thiết, Tư vấn giám sát viên có thể yêu cầu ép vữa xi măng đáy cọc.

Giai đoạn 4: Rút ống cách tạm trong quá trình đổ bê tông

Giai đoạn 5: Cao độ mũi cọc cuối cùng

Căn cứ trên địa chất thực tế khi khoan tạo lỗ cọc, tư vấn giám sát viên sẽ quyết định cao độ mũi cọc cuối cùng cho công trình xây dựng.

Giai đoạn 6: Sai số vị trí và kích thước

Tim của các cọc đã được thi công không được lệch quá giá trị nhỏ hơn của D/6 và 100mm so với vị trí lý thuyết trên bản vẽ. Độ nghiêng của cọc theo phương thẳng đứng không vượt quá 1:100. Sai số kích thước của cọc không vượt quá chiều sâu và đường kính cọc lần lượt là ± 250mm và ± 50mm.

Giai đoạn 7: Báo cáo nghiệm thu

Nhà thầu thi công cung cấp cho tư vấn giám sát những ghi chép chi tiết hằng ngày trong quá trình khoan và thi công cọc.

Ứng dụng của cọc khoan nhồi trong xây dựng

Nhờ những ưu điểm vượt trội, cọc khoan nhồi được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại công trình, bao gồm:

• Xây dựng dân dụng: Nhà ở, chung cư, cao ốc và các tòa nhà cao tầng.
• Xây dựng công nghiệp: Nhà xưởng, nhà máy có kết cấu lớn và chịu tải trọng cao.
• Công trình giao thông và hạ tầng: Cầu vượt sông, cầu vượt biển, cảng sông và cảng biển.

Ứng dụng cọc khoan nhồi trong công trình khách sạn

Với các dự án khách sạn, cọc khoan nhồi là một trong những lựa chọn phổ biến cho công trình có tải trọng lớn, nhiều tầng hoặc xây dựng trên nền đất phức tạp. Dựa vào quy mô và điều kiện thực tế, phương pháp này có thể được ứng dụng trong nhiều trường hợp:

• Khách sạn cao tầng trong khu vực đô thị: Công trình thường nằm sát nhà dân hoặc các công trình hiện hữu, mặt bằng thi công hạn chế. Cọc khoan nhồi tạo ít chấn động, giúp giảm ảnh hưởng đến khu vực xung quanh.
• Khách sạn có tầng hầm: Các công trình có tầng hầm để xe, khu kỹ thuật thường yêu cầu giải pháp móng phù hợp với chiều sâu đào và điều kiện đất nền. Cọc khoan nhồi có thể thi công ở độ sâu lớn, đáp ứng yêu cầu chịu tải của công trình.
• Khách sạn, resort ven biển: Nhiều dự án nghỉ dưỡng được xây dựng trên nền đất yếu hoặc khu vực có mực nước ngầm cao. Khả năng chịu tải lớn và chịu tải ngang tốt của cọc khoan nhồi giúp tăng độ ổn định cho công trình.
• Khách sạn quy mô lớn, nhiều tầng: Khi tải trọng công trình tăng, hệ móng cần có khả năng chịu tương ứng. Cọc khoan nhồi với đường kính và chiều sâu có thể điều chỉnh theo thiết kế, giúp đáp ứng yêu cầu tải trọng của các công trình khách sạn lớn.
• Khách sạn xây dựng trên nền đất phức tạp: Khi lớp đất chịu lực nằm sâu hoặc điều kiện địa chất không thuận lợi, cọc khoan nhồi có thể được thiết kế để truyền tải trọng xuống các lớp đất có khả năng chịu lực tốt hơn.

Không phải mọi công trình khách sạn đều cần sử dụng cọc khoan nhồi. Phương án móng cần được xác định dựa trên khảo sát địa chất, tải trọng, quy mô công trình và điều kiện thi công thực tế. Đây cũng là cơ sở để Vạn An Group lựa chọn giải pháp móng phù hợp, đảm bảo an toàn kết cấu và kiểm soát hiệu quả chi phí đầu tư.

Các loại máy móc thi công cọc khoan nhồi

HIện nay, có rất nhiều máy móc thiết bị hỗ trợ thi công cọc khoan nhồi, nổi bật trong số đó:

• Gầu khoan
• Mũi khoan xoắn với nhiều đường kính khác nhau
• Máy tách cát
• Búa đập đá
• Bơm bentonite 

Phương pháp thi công khoan cọc nhồi phổ biến

Dưới đây là một phương pháp thi công khoan cọc nhồi được sử dụng phổ biến trong xây dựng:

• Thi công cọc khoan nhồi sử dụng ống vách 
• Thi công cọc khoan nhồi sử dụng thành vách hố
• Thi công khoan cọc nhồi sử dụng gầu khoan đất, khoan đá, đập đá
• Thi công kết hợp công nghệ thổi rửa, phụt đáy hoặc phụt thành cọc để tăng sức chịu tải.
• Thi công cọc khoan nhồi tròn và cọc Barrette (cọc dạng hình chữ nhật hoặc oval).
• Áp dụng phương pháp khoan thổi rửa (khoan phản tuần hoàn). 

Tiêu chuẩn thi công cọc khoan nhồi

Các tiêu chuẩn thi công cọc khoan nhồi bao gồm:

• 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.

Khó khăn gặp phải trong thi công cọc khoan nhồi

Giống như các phương pháp móng sâu khác, thi công cọc khoan nhồi luôn đi kèm những thách thức nhất định. Do đó, kỹ thuật khoan phụ thuộc trực tiếp vào tính chất của nền đất, nhà thầu cần thực hiện các cuộc khảo sát và phân tích địa chất chi tiết. Dựa trên những dữ liệu này cùng kinh nghiệm thi công trước đó, nhà thầu sẽ lựa chọn giải pháp khoan phù hợp nhất để hạn chế tối đa sự xáo trộn nền đất xung quanh.

Với các loại đất ít kết dính, như cát, sỏi hoặc bùn phù sa – đặc biệt khi lỗ khoan nằm dưới mực nước ngầm – việc giữ ổn định thành hố là điều cần thiết. Khi đó, nhà thầu thường sử dụng lồng thép hoặc dung dịch giữ thành như bentonite. Tuy nhiên, phương pháp này khá phức tạp và có thể gây ra tình trạng lộn xộn, ảnh hưởng đến tiến độ và chi phí thi công.

Nên chọn cọc khoan nhồi hay ép cọc bê tông

Việc lựa chọn giữa cọc khoan nhồi và phương pháp ép cọc bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đặc điểm công trình, địa chất, ngân sách và yêu cầu kỹ thuật. Dưới đây là sự khác biệt cơ bản để bạn cân nhắc:

• Cọc khoan nhồi:
  • Phù hợp với công trình lớn, mặt bằng thi công hạn chế hoặc địa chất phức tạp.
  • Độ chịu tải cao, thích hợp cho nền đất yếu hoặc công trình cần móng sâu.
  • Yêu cầu kỹ thuật cao và chi phí thi công lớn hơn.
• Ép cọc bê tông thông thường:
  • Thích hợp với công trình vừa và nhỏ, nền đất ổn định.
  • Quy trình thi công đơn giản, nhanh chóng và tiết kiệm chi phí.
  • Không phù hợp với mặt bằng chật hẹp hoặc nền đất quá yếu.

Như vậy, Vạn An Group vừa chia sẻ đến bạn đọc chi tiết nội dung về cọc khoan nhồi là gì. Hy vọng những nội dung trên đã giúp bạn đọc hiểu rõ về phương pháp này.