Thi công ép cọc
Kết Cấu

Tổng Quan Móng Cọc: Vật Liệu, Thiết Kế Và Thi Công

Khi các giải pháp móng nông như móng đơn, móng băng, móng bè không thích hợp, thì các kỹ sư thường lựa chọn móng cọc. Móng cọc là một loại móng sâu. Về cơ bản, cọc là thanh hình trụ vuông hoặc tròn làm bằng vật liệu cường độ cao như bê tông cốt thép. Chúng được nằm âm sâu trong nền đất để tạo thành bệ đỡ ổn định cho các kết cấu xây bên trên. Điều này cũng giúp chống lại việc các công trình có xu hướng bị nâng lên do lực gió hoặc động đất.

Móng cọc được dùng trong các trường hợp nào?

  1. Lớp đất yếu xuất hiện ở gần mặt đất. Sức chịu tải của lớp đất này không đủ chịu được tải trọng công trình. Vì thế, tải trọng ấy phải truyền xuyên qua lớp đất yếu. Cuối cùng tải trọng truyền vào lớp đất hay đá bên dưới có khả năng chịu lực tốt hơn.
  2. Khi tải trọng công trình lớn, tập trung, móng nông không đủ để gánh đỡ tải trọng công trình. Chẳng hạn như kết cấu nhà cao tầng, cầu hoặc bể nước ( hay trong hệ thống xử lý nước).

Móng cọc có khả năng chịu tải tốt hơn so với phương án móng băng hay móng bè. Đồng thời móng cọc cũng lún ít hơn và chống nghiêng cho công trình tốt hơn.

Cọc chống vs Cọc ma sát

Nếu dựa trên đặc điểm chịu lực của cọc thì có hai loại móng cọc cơ bản. Mỗi loại có cách thức làm việc riêng. Đó là cọc chống và cọc ma sát.

Móng cọc
Móng cọc

Cọc chống

Đối với cọc chống, mũi cọc tựa vào lớp đất hoặc đá có khả năng chịu lực đặc biệt tốt. Tải trọng công trình được truyền theo thân cọc xuống lớp đất này. Có thể nói, cọc chống làm việc giống như kết cấu cột. Nguyên lý chủ yếu ở đây là mũi cọc tựa vào lớp đất đặc biệt cứng, mà khi đó, cọc đã xuyên qua lớp đất yếu. Vì thế mà tải trọng sẽ vượt qua lớp đất yếu và truyền vào lớp đất chịu lực bên dưới. Chiều dài cọc chống thường phụ thuộc vào độ sâu của lớp đất tốt ở bên dưới.

Cọc ma sát

Nguyên lý làm việc của cọc ma sát thì khác với cọc chống. Tải trọng xuống cọc sẽ được truyền vào lớp đất xung quanh thân cọc thông qua ma sát. Nói cách khác, toàn bộ bề mặt thân cọc dạng hình trụ làm nhiệm vụ truyền tải trọng vào trong nền đất. Mũi cọc vẫn có tác dụng chịu lực nhưng thường nhỏ hơn so với lực ma sát hông.

Vật Liệu Làm Cọc Là Gì?

Cọc có thể làm bằng gỗ, bê tông cốt thép hoặc thép

Trong các công trình ngày trước, cọc gỗ được sử dụng cho công trình trên nền đất yếu. Cọc gỗ hiện vẫn được dùng để làm cầu cảng. Cọc dùng cho công trình này phải có phần thân đặc biệt thẳng. Chiều dài cọc giới hạn trong chiều dài một thân cây tầm 20m vì không thể dùng mối nối cọc gỗ. Thành phố Venice ở Ý được biết đến khi xây dựng trên hệ cọc gỗ trên mực nước biển.

Các loại vật liệu làm móng cọc
Các loại vật liệu làm móng cọc

Cọc bê tông được đúc sẵn trên mặt đất sau đó đóng hoặc ép vào đất.

Cọc thép hình cũng được đóng vào nền đất. Loại cọc này có thể chịu được tải trọng đặc biệt lớn, thi công nhanh vì không có quá trình đổ bê tông cọc trong đất .

Đối với cọc thép, sẽ không có lớp bảo vệ nào được dùng vì khi đóng cọc, lớp bảo vệ ấy sẽ bị loại bỏ trong đất. Ở những vùng đất có tính ăn mòn, cọc bê tông được dùng thay thế cọc thép.

Ứng dụng móng cọc như thế nào?

Tải trọng móng cọc thường lớn, vì thế cần phải được thiết kế kỹ lưỡng. Một kỹ sư thiết kế cần nghiên cứu lớp đất dưới cọc để đảm bảo tải trọng lên lớp đất này không vượt quá khả năng chịu tải của nền.

Mỗi cọc có riêng một vùng ảnh hưởng lên lớp đất bao quanh thân cọc. Cần đảm bảo khoảng cách giữa các cọc là đủ để tải trọng này được phân bố đều trên toàn bộ khối đất chịu tải mà không tập trung vào một vài vị trí.

Vùng ảnh hưởng tải trọng cọc truyền vào đất
Vùng ảnh hưởng- vùng tải trọng cọc truyền vào đất

Vùng tải trọng cọc truyền vào đất, gọi là vùng ảnh hưởng

Đài móng

Kỹ sư thiết kế thường nhóm một số cọc lại với nhau và kết nối chúng lại bằng đài cọc (hay còn gọi là đài móng). Đài móng là gì?  Đài móng là bô phận có chiều dày lớn, được làm bằng bê tông, phủ qua một số đầu cọc. Đài móng làm việc như đế móng dưới chân cột. Tải trọng từ cột truyền xuống đài móng, sau đó được phân bố vào các cọc trong nhóm.

Đài móng 3 cọc
Đài móng 3 cọc

Thi công cọc được thực hiện ra sao?

Cọc có thể được đổ tại chỗ (hay còn gọi là cọc khoan nhồi) hoặc đúc sẵn

Cọc khoan nhồi

Cọc khoan nhồi được thi công theo trình tự sau:

  • Đóng ống vách bằng thép xuống đất
  • Khoan vét toàn bộ đất bên trong ống đến độ sâu mong muốn
  • Hạ lồng thép vào trong hố khoan
  • Đổ bê tông tươi vào hố khoan
Quy trình thi công cọc khoan nhồi
Quy trình thi công cọc khoan nhồi

Ống vách làm bằng thép tấm mỏng có nhiệm vụ tạo thành khuôn để đổ bê tông cọc nhằm tránh bị lẫn đất cát và tạp chất. Ống vách không tham gia chịu lực khi cọc được đổ bê tông hoàn tất. Ống vách có thể được thu hồi sau khi đào đất trong hố, và tiến hành đổ bê tông. Điều này giúp tiết kiệm chi phí vì có thể tái sử dụng ống vách nhiều lần.

Cọc đóng

Cọc đúc sẵn được đổ tại bãi đúc cọc sau đó đóng vào nền đất bằng hệ máy đóng cọc. Hệ thống này giữ cọc thẳng đứng hoàn toàn sau đó dùng búa đóng cọc vào đất. Mỗi lần đóng bằng cách nâng và thả rơi búa xuống đầu cọc. Đầu cọc được bịt bằng mũ thép để ngăn nứt vỡ. Máy đóng cọc có hai chức năng chính – thứ nhất, máy làm việc như cần trục, chuyển cọc từ vị trí nằm ngang sang thẳng đứng; thứ hai, máy đóng cọc vào nền.

Thi công đóng cọc
Thi công đóng cọc

Cọc cần được đóng vào nền khi xuất hiện độ chối, mà ở đó cọc không thể đóng thêm vào nền đất nữa.

Cọc ép

Quá trình đóng cọc rất ồn và gây ra độ rung lớn trong nền đất. Vì lý do này, đôi khi khó có thể sử dụng phương án này tại một số khu vực nhất định. Ví dụ như dự án mở rộng bệnh viện phẫu thuật hay phòng thí nghiệm khoa học thì quá trình đóng cọc sẽ gây ra những xáo động không mong muốn.

Móng cọc đóng cũng bị hạn chế sử dụng trong khu vực dân cư ở nhiều nước. Độ rung từ quá trình đóng cọc có thể gây ra hư hại kết cấu cho các công trình có tuổi lân cận. Trong những tình huống đó, có thể áp dụng phương án cọc ép, không cần dùng búa đóng.

Dàn máy ép cọc như hình bên dưới:

Thi công ép cọc
Thi công ép cọc

Các loại cọc đặc biệt khác

Trong một số trường hợp có thể áp dụng phương án cọc đường kính nhỏ hoặc cọc vít, đều không cần dùng búa đóng.

Cọc đường kính nhỏ được thi công theo trình tự sau:

Bước 1: Đào Một hố đào có đường kính và chiều dài lớn hơn một chút so với cọc, được đào bằng máy khoan.

Bước 2: Cọc đúc sẵn được hạ hoặc ép xuống hố

Bước 3: Vữa bê tông được đổ vào hố, lấp đầy khoảng trống giữa cọc và đất.

Cọc vít là các ống thép có các lưỡi xoắn ốc gắn chung quanh. Loại cọc này có thể được khoan vào đất, giống như mũi khoan kích thước lớn, cọc được xoay và ép vào đất từ phía trên, giống như máy khoan xuyên vào gỗ. Khi cọc thép đã được đưa vào nền, đài cọc được thi công phủ qua các đầu cọc, hoàn thành kết cấu móng chịu lực bên trên.

Kết luận

Vậy dựa vào yếu tố nào để chọn giải pháp móng nhà thích hợp. Bạn cần dựa vào 3 yếu tố: Tải trọng công trình, yếu tố đất nền, và điều kiện thi công. Bạn có thể tìm hiểu kỹ hơn về cách lựa chọn các loại móng nhà ở bài viết dưới đây. Chúc bạn thành công.

>>Các loại móng nhà – Cách lựa chọn: móng đơn, móng băng, móng bè, móng cọc

Similar Posts

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *