Biện pháp thi công cọc khoan nhồi đúng chuẩn chỉ trong 8 bước

Biện pháp thi công cọc khoan nhồi được rất nhiều đơn vị thi công xây dựng thực hiện cho các công trình. Đây được biết đến là công nghệ đúc cọc bê tông tại chỗ vào trong nền đất. Nhờ vào biện pháp này, các nhà thầu xây dựng sẽ luôn hạn chế được tối đa những tác động hay ảnh hưởng nghiêm trọng như sụt lún nền đất, nứt đổ vách tường gây đổ sập các công trình khi có tác động từ các công trình liền kề. Vậy bạn đã hiểu rõ về quy trình thi công cọc khoan nhồi đúng chuẩn chưa? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu kỹ càng hơn về biện pháp này nhé!

Biện pháp thi công cọc khoan nhồi

Cọc khoan nhồi là gì?

Cọc khoan nhồi là loại cọc móng sâu, được thi công bằng cách khoan tạo lỗ trong nền đất tới cao độ thiết kế, sau đó hạ lồng thép và đổ bê tông trực tiếp tại chỗ (cast-in-place), khác với cọc đúc sẵn được chế tạo trong nhà máy rồi vận chuyển đến công trường để ép hoặc đóng xuống nền. Đường kính cọc khoan nhồi khá đa dạng, phổ biến từ 60cm đến 300cm, và có thể đạt độ sâu lên đến 60m tùy theo điều kiện địa chất cũng như yêu cầu chịu tải của công trình.

Nhờ khả năng chịu tải lớn, ít gây rung động và tiếng ồn trong quá trình thi công, cọc khoan nhồi được ứng dụng rộng rãi trong nhiều các phương án móng công trình khi cần đáp ứng yêu cầu về tải trọng và điều kiện nền đất khác nhau. 

• Nhà cao tầng, chung cư, trung tâm thương mại có tải trọng lớn.
• Công trình cầu, cầu vượt, đặc biệt tại khu vực có nền đất yếu hoặc mực nước ngầm cao.
• Nhà máy, khu công nghiệp yêu cầu nền móng ổn định lâu dài.
• Công trình thi công trong khu vực đô thị, gần khu dân cư, nơi cần hạn chế tối đa rung chấn ảnh hưởng đến công trình lân cận.
• Kết cấu tường vây giữ đất, kiểm soát dòng chảy của nước ngầm tại các công trình tầng hầm.

Cấu tạo cọc khoan nhồi trong nền đất

Quy trình thi công cọc khoan nhồi

Quy trình thi công cọc khoan nhồi được thực hiện theo trình tự 8 bước như sau:

Bước 1: Công tác chuẩn bị, định vị

Công tác chuẩn bị và định vị là bước đầu vô cùng quan trọng nhằm xác định được vị trí của các trục, tim của công trình. Ở bước này, nhà thầu thi công cần xác định được một cách chính xác nhất các giao điểm và vị trí tim cốt của từng cọc khác nhau theo đúng hồ sơ thiết kế. Bên cạnh việc xác định vị trí thi công, khảo sát điều kiện địa chất công trình cũng là bước quan trọng giúp đánh giá đặc điểm nền đất, từ đó lựa chọn chiều sâu và phương án thi công cọc phù hợp. 

Định vị vị trí thi công cọc khoan nhồi

• Giác móng: cần định vị chính xác các trục chi tiết trung gian, tiếp theo đó đưa các trục ra ngoài phạm vi thi công của móng. Song song với đó là cố định các mốc bằng cột bê tông được chôn sâu bên dưới nền đất.
• Xác định tim cọc: bằng cách đóng các cọc tiêu thép D = 14 và có chiều dài cọc 1,5m vuông góc với nhau.

Bước 2: Khoan tạo lỗ, hạ ống vách tạm

Ở bước này cần sử dụng ống vách với vai trò định vị, dẫn hướng cho máy khoan. Ngoài ra còn giúp giữ bề mặt của hố khoan được ổn định, chống sập trên hố, tránh đất đá hay thiết bị vật dụng rơi xuống hố khoan.

Khoan tạo lỗ để hạ ống vách

Khoan tạo lỗ là bước được thực hiện nhằm mục đích tạo một hố khoan có đường kính lớn hơn đường kính cọc để hạ ống vách tạm. Yêu cầu của công đoạn này là khoan tạo lỗ đúng vị trí tim cọc với đường kính lớn hơn đường kính lý thuyết khoảng 10 – 20cm và độ sâu tương đương với ống vách tạm.

Hạ ống vách tạm sao cho phần nhô lên trên bề mặt đất của ống rơi vào khoảng 20 – 50cm. Ống vách tạm luôn được giữ ổn định trong suốt quá trình thi công. Sau khi hạ ống vách, dùng thước nivo kiểm tra độ thẳng đứng bằng cách áp sát thước vào thành trong của ống vách.

Bước tiếp theo là khoan vét tạo lỗ được thực hiện như sau: đưa mũi khoan vào trong hố, bắt đầu khoan với tốc độ chậm và sau đó tăng dần. Trong quá trình khoan, có thể nâng hạ cần khoan lên xuống linh hoạt 1 đến 2 lần để giảm ma sát thành đồng thời chứa đất đầy vào gầu. Bùn đất được đưa ra khỏi hố khoan nhờ vào sự quay vòng của gầu khoan. Trong suốt quá trình này, dung dịch giữ thành được bơm liên tục để đảm bảo sự ổn định của thành hố.

Kết thúc quá trình bằng bước kiểm tra độ sâu của hố khoan, khi đạt tiêu chuẩn như trong thiết kế thì có thể tiếp tục tiến hành các bước tiếp theo của biện pháp thi công cọc khoan nhồi.

Bước 3: Lắp đặt ống đổ cốt thép bê tông

Tiến hành gia công cốt thép ở nơi khô ráo, thông qua kiểm tra, nghiệm thu trước khi hạ xuống hố khoan và lắp đặt. Các lồng thép được gia công dựa vào độ sâu thực tế của cọc khi khoan xong.

Có những lưu ý trong bước lắp đặt lồng thép, ống đổ cốt thép bê tông như sau:

• Khi tiến hành hạ lồng thép phải giữ cho lồng luôn thẳng đứng, các đoạn nối với nhau phải đảm bảo đúng tâm lồng thép. Đồng thời chú ý không để đầu lồng thép đâm vào thành vách.
• Lồng thép không đặt chạm đáy mà phải cách đáy hố khoan khoảng 10cm.
• Lồng thép cần đảm bảo được thiết kế phần nối phù hợp để nối với lồng tiếp theo, khi nối cũng yêu cầu giữ cho lồng luôn thẳng đứng để tránh va chạm vào thành vách hố khoan.
• Các ống siêu âm sẽ được nối với nhau bằng phương pháp hàn. Nước sạch sẽ được đổ vào ống siêu âm khi mỗi đoạn lồng thép được hạ xuống.

Hạ lồng thép xuống hố khoan

Bước 4: Vệ sinh hố khoan

Đây là công đoạn cực kỳ quan trọng trong quy trình thi công cọc khoan nhồi. Sau khi khoan hố đến độ sâu thiết kế, những phôi khoan, mùn khoan còn trong dung dịch hoặc phôi khoan kích thước lớn sẽ lắng trở lại trong đáy hố khoan. Cần xử lý và vệ sinh sạch sẽ hố khoan theo 2 bước: xử lý cặn lắng kích thước lớn và xử lý cặn lắng là các hạt kích thước nhỏ.

• Xử lý cặn lắng bước 1: được thực hiện ngay sau khi khoan tạo lỗ xong. Khi khoan đến độ sâu thiết kế thì không lấy thiết bị khoan ra ngay mà giữ nguyên hiện trường và tiếp tục bơm nước thải đất lên. Tiếp theo kéo mũi khoan lên và đưa mũi khoan có núp B xuống hố khoan để đưa những cặn lắng kích thước lớn ra ngoài (thường thực hiện từ 1 – 2 lần).
• Xử lý cặn lắng bước 2: được thực hiện trước khi đổ bê tông. Sau khi xong bước xử lý cặn lắng bước 1, bắt đầu đưa lồng thép và ống đổ bê tông xuống đáy hố khoan. Tiếp theo sử dụng một ống dẫn khí đưa vào trong lòng ống đổ bê tông, không chạm đáy mà cách một khoảng 2m. Tiếp đó dùng máy khí nén để bơm ngược dung dịch dưới đáy hố khoan ra ngoài bằng đường ống đổ bê tông. Nhờ bước này mà các phôi khoan nhỏ sẽ bị hút và đẩy ngược lên, thoát ra ngoài cho đến khi đáy hố khoan sạch sẽ, không còn cặn lắng là đạt yêu cầu.

Lưu ý: Sau khi xử lý vệ sinh đáy hố khoan xong phải tiến hành đổ bê tông ngay.

Bước 5: Đổ bê tông

Đổ bê tông ngay sau khi vệ sinh hố khoan

Bước đổ bê tông được thực hiện ngay sau khi nghiệm thu về độ sâu và vệ sinh, xử lý cặn lắng hoàn thành. Bê tông sử dụng cho cọc cần lựa chọn cấp phối bê tông theo mác và độ sụt phù hợp với phương pháp thi công để đảm bảo khả năng lấp đầy hố khoan, hạn chế hiện tượng phân tầng. 

• Đáy ống đổ cần đặt cao 20cm so với đáy cọc.
• Sử dụng hạt xốp hoặc nút bằng bao tải chứa vữa xi măng nhão thả vào trong ống đổ để đảm bảo rằng mẻ bê tông đầu tiên không tiếp xúc trực tiếp với nước hay dung dịch khoan.
• Cẩu phục vụ được sử dụng để nâng và gắn phễu đổ với ống đổ. Tiếp theo là khởi động và tiến hành đổ bê tông vào hố khoan.
• Cao độ của bê tông cần được kiểm tra chính xác bằng thước đo trước khi tiến hành tháo mỗi đoạn của ống đổ. Chỉ được tháo các đoạn của ống đổ khi lớp bê tông cao hơn phần đáy của ống đổ còn lại tối thiểu 3mm.

Bước 6: Rút ống vách tạm

Bước này trong biện pháp thi công cọc khoan nhồi sẽ yêu cầu kỹ thuật tay nghề khá cao khi người thợ phải dùng máy rung để đằm xuống và rút ống vách tạm lên một cách từ từ. Ống vách tạm sẽ được lấy ra khỏi hố khoan sau khoảng 15 – 20 phút kết thúc đổ bê tông.

Rút ống vách tạm ra khỏi hố khoan

Bước 7: Ép vữa, lấp đầu nhồi cọc

• Cắt các thanh thép treo trên lồng thép.
• Tiến hành lấp đầu cọc khi bê tông đã đông cứng lại: lấp bằng đá 1×2 hoặc đá 4×6 vào đầu cọc và sử dụng đất tự nhiên để lấp bằng.

Bước 8: Kiểm tra, nghiệm thu

Công tác vô cùng quan trọng và không thể bỏ qua trong quy trình thi công cọc nhồi chính là kiểm tra và nghiệm thu. Nhờ thực hiện bước này mà ta có thể phát hiện ra những thiếu sót của mỗi bước thi công. Sau khi bê tông đạt tuổi thiết kế, việc kiểm tra cường độ bê tông là cơ sở để đánh giá chất lượng cấu kiện và khả năng đáp ứng yêu cầu thiết kế. 

• Công tác kiểm tra lấy mẫu được tiến hành thường xuyên và lập thành các biên bản nghiệm thu, ghi nhận kết quả kiểm tra được các bên thống nhất.
• Ở bước khoan theo dõi địa chất cũng cần ghi chép lại để làm cơ sở điều chỉnh chiều sâu cọc.
• Cần ghi chép đầy đủ các thông số như chiều sâu cọc, độ sâu của các lớp địa tầng thực tế,…
• Ghi chép thực tế quá trình thí nghiệm độ lắng, kiểm tra chiều sâu hố khoan, theo dõi quá trình đổ bê tông cọc nhồi, thể tích bê tông thực tế,… vào trong biên bản.
• Nghiệm thu lồng thép, cốt thép theo Nghị định 209.

Yêu cầu kỹ thuật khi thi công cọc khoan nhồi

Bên cạnh việc tuân thủ đúng trình tự 8 bước ở trên, để cọc khoan nhồi đạt chất lượng và được nghiệm thu, quá trình thi công còn phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cụ thể theo TCVN 9395:2012 (Cọc khoan nhồi – Thi công và nghiệm thu):

• Sai số vị trí tim cọc trên mặt bằng không vượt quá 75mm theo mọi hướng so với thiết kế.
• Sai số về độ thẳng đứng của cọc (độ nghiêng) không vượt quá 1% chiều dài cọc; với cọc xiên, sai số không lớn hơn 15% góc nghiêng thiết kế.
• Sai số đường kính hố khoan và độ sâu hố khoan được kiểm soát chặt, thường không vượt quá ±10cm so với chiều sâu thiết kế.
• Sai số chế tạo lồng thép phải nằm trong giới hạn cho phép đã nêu ở Bước 3 (cự ly cốt chủ ±10mm, cự ly cốt đai ±20mm, đường kính lồng ±10mm, độ dài lồng ±50mm).
• Bê tông sử dụng phải đạt mác thiết kế, độ sụt phù hợp để đảm bảo khả năng tự chảy lấp đầy hố khoan, không bị phân tầng trong quá trình đổ. Việc theo dõi các chỉ tiêu liên quan giúp hỗ trợ cách kiểm tra chất lượng bê tông sau thi công và đánh giá mức độ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của cấu kiện. 
• Quá trình đổ bê tông phải được thực hiện liên tục, không gián đoạn giữa các mẻ để tránh tạo mạch ngừng làm giảm cường độ và tính đồng nhất của thân cọc
• Cọc bị coi là không đạt yêu cầu khi cường độ bê tông không đạt thiết kế, dung sai thi công vượt quá trị số cho phép, hoặc sức chịu tải thực tế không đáp ứng yêu cầu thiết kế.

Những lưu ý khi thi công cọc khoan nhồi

Do phần lớn quá trình thi công diễn ra sâu trong lòng đất và không thể quan sát trực tiếp, cọc khoan nhồi tiềm ẩn khá nhiều sự cố nếu không được kiểm soát chặt chẽ. Một số lưu ý quan trọng cần nắm rõ:

• Kiểm soát chất lượng dung dịch bentonite (tỷ trọng, độ nhớt, độ pH) trong suốt quá trình khoan để hạn chế sập thành vách hố khoan; luôn duy trì cao độ dung dịch trong hố khoan cao hơn mực nước ngầm ít nhất 1,5 – 2m.
• Khảo sát địa chất kỹ trước khi thi công để chủ động phương án xử lý khi gặp mạch nước ngầm có áp lực, hang karst hoặc tầng đá cứng; nếu gặp các trường hợp này cần tạm dừng khoan để đánh giá, không cố khoan tiếp.
• Trong quá trình đổ bê tông, cần đề phòng sự cố tắc ống đổ (ống tremie); nếu xảy ra, cần rung lắc hoặc nâng hạ nhẹ ống, trường hợp không hiệu quả phải kéo ống lên làm sạch và đổ lại từ đầu bằng nút bịt chuyên dụng.
• Giữ tốc độ khoan vừa phải, tránh khoan quá nhanh khiến lớp dung dịch giữ thành chưa kịp hình thành ổn định, làm tăng nguy cơ sạt lở.
• Kiểm tra kỹ công tác định vị tim cọc và cân chỉnh máy khoan trước khi thi công để tránh hiện tượng khoan lệch tâm hoặc sai độ thẳng đứng.
• Không khoan hai tim cọc quá gần nhau khi nền đất có mực nước ngầm cao, để tránh ảnh hưởng lẫn nhau gây sạt lở thành vách.
• Giám sát liên tục trong suốt quá trình thi công, đặc biệt ở giai đoạn hạ lồng thép và đổ bê tông, để phát hiện sớm hiện tượng lồng thép bị trồi, tụt hoặc bê tông không đạt khối lượng dự trù.

Ưu điểm và nhược điểm của biện pháp thi công cọc khoan nhồi

Biện pháp thi công cọc khoan nhồi được ứng dụng trong nhiều công trình nhờ khả năng thích nghi với điều kiện địa chất và yêu cầu chịu tải khác nhau. Bên cạnh những ưu điểm, phương pháp này cũng có một số hạn chế cần được xem xét trong quá trình triển khai. 

Ưu điểm

Phương pháp cọc khoan nhồi được ứng dụng trong nhiều công trình nhờ khả năng thích nghi với điều kiện địa chất và yêu cầu tải trọng khác nhau. Một số ưu điểm nổi bật của phương pháp này gồm:

• Loại bỏ bớt được một công đoạn đó là đúc cọc, do đó không cần phải xây dựng bãi đúc, lắp dựng ván khuôn,… tốn kém nhiều thời gian thi công.
• Dễ dàng thay đổi được kích thước hay chiều dài, đường kính cọc… để phù hợp với thực trạng đất nền của từng khu vực.
• Biện pháp được ứng dụng cho mọi loại địa tầng khác nhau, dễ dàng khoan và lắp đặt mà không vướng các chướng ngại vật như sỏi đá, đất cứng,…
• Biện pháp thi công cọc khoan nhồi có thể tận dụng mọi khả năng làm việc của vật liệu.
• Thi công dễ dàng, không gây tiếng ồn lớn hay tác động đến môi trường xung quanh, phù hợp cho cả những công trình đô thị, gần khu dân cư.
• Kiểm tra trực quan các lớp địa chất dễ dàng bằng cách lấy mẫu từ lớp đất đào lên. Nhờ đó đánh giá một cách chính xác về điều kiện đất nền hay khả năng chịu lực của đất nền dưới đáy hố khoan.
• Ứng dụng phù hợp cho các công trình lớn bởi khả năng chế tạo các cọc khoan nhồi có đường kính và độ sâu cực lớn.

Nhược điểm

Trong suốt quá trình thực hiện biện pháp thi công cọc nhồi, sản phẩm luôn nằm sâu trong lòng đất do đó rất dễ xảy ra các khuyết tật như tình trạng co thắt, hẹp cục bộ thân cọc hoặc kích thước tiết diện dễ bị biến đổi khi đi qua các tầng địa chất khác nhau.

• Khi gặp mạch nước ngầm, lớp bê tông xung quanh thân cọc rất dễ bị rửa trôi hoặc gây ra các lỗ nhỏ, gây rỗ bề mặt thân cọc.
• Khi đổ bê tông thân cọc, lớp bê tông này rất dễ xảy ra tình trạng không đồng nhất và bị phân tầng.
• Quá trình thi công sẽ dễ bị tác động bởi những thay đổi của thời tiết như mưa hoặc bão,… bởi công tác thi công hoàn toàn diễn ra ngoài trời.
• Quá trình thi công đòi hỏi chuyên môn kỹ thuật cao.
• Không phù hợp để thi công các móng cọc bệ cao bởi phải làm thêm vòng vây ngăn nước rất tốn kém chi phí.
• Chi phí thí nghiệm cọc khoan nhồi khá cao.

Trên đây chúng tôi đã tổng hợp các thông tin và mang đến bạn đọc quy trình các bước thực hiện chi tiết biện pháp thi công cọc khoan nhồi đúng chuẩn hiện nay. Trong quá trình thi công, việc lựa chọn vật tư phù hợp cũng đóng vai trò quan trọng nhằm đảm bảo chất lượng và độ bền công trình. vật tư công trình Phú An Nam cung cấp nhiều sản phẩm phục vụ các hạng mục xây dựng khác nhau, hỗ trợ khách hàng lựa chọn vật liệu phù hợp với nhu cầu thực tế. 

Nguồn ảnh: Tham khảo từ các website chuyên ngành và YouTube nước ngoài.