Cách thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ đơn giản, dễ hiểu và khoa học KN320097

Trong khoảng thời gian gần đây xu hướng các nhà dân trên địa bàn đô thị thường thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ hay cọc khoan nhồi mini bê tông cốt thép cho nền móng. Thường cọc khoan nhồi mini có đường kính từ 300–600 (mm). Trên thực tế cọc khoan nhồi mini sử dụng tốt nhất đối với những nhà cao tầng có diện tích > 70 m2 x 4 tầng. Để tiện lợi cho việc tham khảo, kiến trúc Angcovat xin giới thiệu quy trình thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ chính xác và khoa học nhất. 

Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ là gì? Ứng dụng của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ 

Thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ cho nhà trong ngõ hẹp

Cọc nhồi là cọc được thi công tạo lỗ trước trong đất, sau đó lỗ được lấp đầy bằng bê tông có hoặc không có cốt thép. Việc tạo lỗ được thực hiện bằng phương pháp khoan, đóng ống hay các phương pháp đào khác, cọc nhồi có đường kính bằng và nhỏ hơn 800mm được gọi là cọc khoan nhồi đường kính nhỏ, cọc có đường kính lớn hơn 800mm được gọi là khoan nhồi đường kính lớn

Thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ được nghiên cứu, ứng dụng như một giải pháp trung gian giữa cọc đóng, ép và thi công cọc khoan nhồi đường kính lớn.Với các ưu điểm về kỹ thuật, độ an toàn của cọc nhồi đường kính lớn và giá thành cọc ép, phạm vi áp dụng của cọc nhồi đường kính nhỏ khá rộng, từ công trình thấp tầng đến cao tầng, áp dụng trong mọi các điều kiện khác nhau, không ảnh hưởng đến các công trình, các mẫu biệt thự đẹp lân cận, có thể sử dụng làm cọc nhổ, cọc chịu uốn ….

Đặc biệt, thiết bị thi công nhỏ gọn, cọc khoan nhồi đường kính nhỏ có thể thi công tốt trong điều kiện mặt bằng chật hẹp và sức chịu tải cao ví dụ như đối với mẫu nhà ống mặt tiền 4m 4 tầng trên mảnh đất 55m2 ở Hoàng Mai – Hà Nội. Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ sẽ là lựa chọn của chủ đầu tư, các thiết kế nhà đẹp trong hiện tại và tương lai. 

Mẫu nhà 4 tầng được thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trên tiết diện 55m2

Các ưu điểm chính của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ 

Những ngôi nhà cao tầng diện tích nhỏ nên thi công cọc khoan đường kính nhỏ

* Ưu điểm:

• Thiết bị thi công nhỏ gọn, cơ động, có thể thi công trong ngõ hẹp, mặt bằng thi công nhỏ (tối thiểu khoảng 20m) chiều cao thi công tối thiểu 3m.
• Không gây ảnh hưởng làm nứt, hỏng các công trình liền kề nên những công trình nhà ống nhà phố nên thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ
• Là một trong các loại móng nhà dân dụng có thể thi công sát nhà lân cận, nhưng trên thực tế thường lấy khoảng cách từ mép tường đến mép cọc gần tối thiểu 15cm do quy định thiết kế đài cọc.
• Sức chịu cọc bằng cách thay đổi độ sâu cọc sao cho đạt điểm kinh tế nhất, không bị hạn chế bởi các tầng đất cứng xen kẹp.
• Giảm thiểu chi phí đài cọc do số lượng cọc ít, cọc không bị lệch tâm với cột
• Đường kính cọc có thể tùy chọn bất kỳ trong phạm vi từ D300 đến D800 sao cho sức chịu tải cọc là kinh tế nhất.
• Độ liên của cọc được đảm bảo, không có mối.

* Nhược điểm:

• Cũng như cọc khoan nhồi đường kính lớn, khó kiểm tra chính xác chất lượng cọc, do đó đòi hỏi kinh nghiệm của kỹ sư thi công và công tác quản lý chất lượng tốt.
• Mặt bằng thi công sình lầy (có thể khắc phục được một phần bằng biện pháp tổ chức mặt bằng thi công và tổ chức thi công).

Quy trình thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ

1. Công tác định vị tìm cọc

Đầu tiên là thực hiện công tác định vị tìm cọc

Căn cứ vào bản vẽ thiết kế để triển khai, do đặc điểm hiện trường thi công cọc nhồi rất bùn lầy ( do phôi khoan và dung dịch sét ) rất rễ làm mất dấu định vị của các cọc hoặc do thiết bị khoan di chuyển làm lệch, phá dấu định vị. Do vậy cần thực hiện như sau:

Chọn hai trục trên bản vẽ vuông góctạo thành hệ tọa độ khống chế, 4 mốc được gửi lên chỗ không bị ảnh hưởng của quá trình thi công. Từ hệ trục này sẽ xác định vị trí tim cọc, lại đo kiểm tra mỗi tim cọc trước khi tiến hành khoan.

- Sai số định vị tim cọc không vượt quá 5cm.

- Hố khoan và tim cọc được định vị trong quá trình hạ ống chống. Tim cọc được xác định bằng hai mốc A và B vuông góc với nhau,đều cách tim cọc một khoảng cách bằng nhau. Trước khi tiến hành khoan tại vị trí mỗi tim cọc phaỉ  kiểm tra lại lần nữa.

2. Hạ ống chống Casing

Ống chống tạm thời không ngắn hơn 2m được dùng để bảo vệ thành hố khoan ở phần đầu cọc ,tránh mọi hiện tượng sập lở đất bề mặt và đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thi công, ống chống phải đặt thẳng đứng và được kiểm tra . 

Dùng ống Casing từ 2m trở lên làm ống chống

3. Công tác khoan tạo lỗ, kiểm tra địa tầng, kiểm tra độ sâu

3.1 Khoan tạo lỗ          

Thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ, trước khi khoan tạo lỗ phải kiểm tra độ thẳng đứng theo dây dọi( hoặc dựa vào mực thủy chuẩn) của tháp dẫn cần khoan để đảm bảo lỗ khoan không bị lệch nghiêng .

Kiểm tra độ xiên lệch trên hiện trường tiện lợi và nhanh nhất bằng cách xem việc lắp ráp các ống đổ bê tông xuống đáy hố ,khi lỗ khoan bị lệch nghiêng thì không thể đưa ống đổ xuống đáy hố được ,tự thân  ống bằng kim loại sẽ xuống theo dây dọi ,do trọng lượng bản thân ống gây ra .

Thi công cọc khoan nhồi xây dựng, trong quá trình khoan tạo lỗ ,dung dịch khoan sẽ đi tuần hoàn từ đáy giếng khoan rồi trồi lên hố nắng và mang theo một phần mùn khoan nhỏ lên cung . Nếu trong  quá trình khoan gặp địa tầng thấm lớn ,dung dịch khoan sẽ bị thấm nhanh , phải nhanh chóng điều chỉnh tỷ lệ trọng của dung dịch . 

Dùng máy móc khoan tạo lỗ phải đảm bảo lỗ khoan ko bị lệch

Trong quá trình khoan gặp địa tầng khác nhau cần điều chỉnh tỷ trọng dung dịch sét hoặc sử dụng bentonite nhằm đảm bảo khả năng giữ thành của dung dịch - Dung dịch sét được bơm xuống ở đầu mũi khoan tạo ra áp lực cân bằng dưới mũi khoan ,các phôi khoan được lưu giữ trên mũi khoan góp phần giữ ổn định vách hố khoan . Trong mọi trường hợp khi ngừng thi công do thời tiết hoặc nghỉ qua đêm cần kiểm tra chắc chắn hố khoan luôn đầy dung dịch và không bị thấm tiêu hao trong thời gian ngừng thi công .

Ngoài nhiệm vụ vận chuyển mùn khoan lên hố lắng, dung dịch còn có nhiệm vụ giữ cân bằng thủy  tĩnh nhằm ổn định thành hố khoan tránh sạt nở .

3.2 Công tác kiểm tra địa tầng

 Thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ cần phảo kiểm tra địa tầng để xác định được đặc điểm địa chất . Trước tiên kỹ thuật viên thi công hoặc kỹ sư giám sát phải đọc kỹ hồ sơ khoan khảo sát địa chất đẻ nắm rõ địa tầng mô tả khi thi công . Kỹ thuật viên phải có kinh nghiệm để nhận biết các địa tầng thực tế có thể sai lệch nhiều hoặc gần đúng như cột địa tầng mô tả trong hồ sơ khảo sát ban đầu . Điều nay phải dựa vào tốc độ khoan, màu sắc dung dịch, thành phần mùn khoan, mức độ dung lắc của máy khoan, kết quả địa tầng của từng cọc được ghi rõ trong hồ sơ lý lịch cọc.

Trong trường hợp địa tầng mô tả ở lý lịch cọc quá sai biệt với hồ sơ khảo sát ban đầu, giám sát thi công phải báo cáo cho bên tư vấn thiết kế biết để có những quyết định cần thiết.

3.3 Kiểm tra độ sâu của hố khoan

Dùng thước dây có quả dọi thả xuống hố khoan sau khi vệ sinh hố khoan xong hoặc đo chiều dài củ từng cần khoan (hoặc ống đổ bê tông) để xác định.  

Dùng thước dây đo kiểm tra độ sâu của hố khoan xem phù hợp chưa

4 . Công tác lấy phôi khoan

Ta dùng mũi khoan có nắp (mũi khoan lape) thả xuống tận đáy hố để kéo đất lên 

5. Công tác cốt thép và thả ống đổ

Căn cứ vào bản vẽ thiết kế để kiểm tra cốt thép. Đường kính của cột thép, loại thép, đường kính của đai thép, thép dọc đều được kiểm tra bởi giám sát của hai bên trước khi đua vào hố khoan.

Chiều dài phần sắt nối chồng giữa các cốt thép > 30d trong trường hợp nối buộc và 10d trong trường hợp hàn (với d là đường kính cốt thép dọc).

Kiểm tra con kê bảo vệ và định vị lồng thép đúng vị trí thiết kế .

Ống đổ phải được làm sạch bùn đất ,dầu mỡ trước khi hạ xuống vị trí đổ .

Lớp bảo vệ bê tông thường được quy định như sau :

Cọc D300 lớp bảo vệ từ 3cm đến 5cm.

Cọc D400, D500, D600, D800 lớp bảo vệ từ 5cm đến 9cm.

Sau khi hạ lồng sắt tiến hành lắp các ống đổ bê tông, cần làm sạch bùn đất, vữa bê tông còn dính trên vách, trong vách ngoài của ống sau khi đổ bê tông, trong lúc bảo quản hoặc di chuyển. 

6. Công tác thổi rửa đáy hố khoan

Đây là công tác rất quan trọng trong quá trình thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ. Sau khi vét phôi khoan bằng mũi lúp pe vẫn còn một lượng mùn khoan lắng đọng trở lại đáy hố hoặc những phôi khoan có kích thước lớn  rơi trở lại hố khoan mà trong quá trình vét không đưa được lên khỏi hố khoan. Vì vậy sau khi hạ lồng thép và ống đổ bê tông cần vệ sinh đáy hố khoan. 

6.1 Phương pháp dung khí nén ( thổi rửa tuần hoàn nghịch )

Thi công cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ, dùng ống PVC chuyên dụng có đường kính long trong từ 10 đến 20mm đưa vào trong lòng ống đổ bê tong và đầu ống cách đáy khoảng 1-1,5m .Dùng khí áp xuất từ 4-5kg /cm, bơm vào ống dung dịch khoan trong lòng ống đổ được hòa lẫn với khí nên giảm tỷ trọng và do chênh áp sẽ phụt ra ngoài theo miệng ống đổ, tạo thành dòng dung dịch chảy ngược mạnh từ dưới đáy hố lên miệng và đổ ra ngoài ,cuốn theo các cặn lắng và mùn còn sót lại dưới đáy hố khoan. Trong quá trình thổi rửa khí, dung dịch khoan được bơm liên tục vào miệng hố khoan để đảm bảo mực dung dịch trong lỗ khoan luôn luôn đầy.

6.2 Phương pháp bơm ép ngược (thổi rửa tuần hoàn thuận )

Đối với những địa tầng có tính bở rời ,dễ bị sạt lở như địa tầng cát, bùn lỏng,...ta phải dùng bơm ép ngược trong quá trình vệ sinh hố khoan .

Dùng máy Diesel bơm ép dung dịch vào trong ống đổ ,luồng dung dịch này sẽ tuần hoàn trong ống đổ xuống tới đáy và thoát ra ở miệng dưới của ống đổ và tuần hoàn lên trên trong vành xuyến giữa ống đổ và thành lỗ khoan và trào  ra ngoài về hố dung dịch .Trong quá trình tuần hoàn này dung dịch sẽ mang theo các vật liệu bở, rời lên khỏi hố khoan.

Chú ý :

Trong khi đang ép ngược ta phải kê máng máy và chuẩn bị dụng cụ đổ bê tông cho đầy đủ. Khi dừng ép ngược thì phải đổ bê tông ngay, tránh tình trạng vật liệu bở rời lắng đọng.

7. Công tác đổ bê tông 

Công tác đổ bê tông được thực hiện bằng máy trộn nhỏ sau đó kiểm tra độ cấp phối, tỉ lệ trộn cho phù hợp

Mác bê tông theo bản vẽ thiết kế ,thông thường sử dụng M250 đến M300. Bê tông được trộn  bằng máy trộn nhỏ hoặc bê tông thương phẩm độ sụt 18+ -2 .

Kiểm tra các dụng cụ đo cấp phối, xác định tỷ lệ trộn.

Kiểm tra độ sụt của mấy mẻ bê tông đầu tiên.

Đá cấp phối 1x2 phải đúng tiêu chuẩn, không lẫn tạp chất và các loại đá khác .

Cát vàng bảo đảm đúng chất lượng dùng cho bê tông, đảm bảo độ sạch không lẫn tạp chất

Sử dụng phụ gia siêu hóa dẻo SlKAR4, VinKems hoặc loại tương đương nhằm đạt độ sụt yêu cầu và tăng cường độ bê tông.

Lấy mẫu thử để kiểm tra mác bê tông khi cần thiết.

8. Quy trình đổ bê tông

Bê tông được đổ ngay sau khi kết thúc công tác vệ sinh hố khoan trong khoảng thời gian không quá 10 phút đối với phương pháp thổi nghịch. Thời gian đổ bê tông một cọc không quá 5 giờ để đảm bảo độ liên tục và chất lượng bê tông trong cọc. Trước khi đổ bê tông cần kiểm tra van trượt (thường bằng bọt xốp ) được đặt vào miệng ống đổ ,bảo đảm cho mẻ bê tông đầu tiên liên tục cho xuống tới đáy để choán chỗ trong đáy hố khoan (chỉ ngừng thổi và đổ bê tông khi trong máng chộn đã có khối lượng vữa bê tông đầu tiên > dung tích ống đổ và dung tích của 0,8 cọc).

9. Quy trình tháo ống đổ bê tông

Kỹ thuật viên và giám sát có thể theo dõi cao độ của mức bê tông dâng trông hố khoan thông qua việc tính khối lượng bê tông từng mẻ chộn và theo đường kính danh định của cọc (trên thực tế đường kính cọc sẽ lớn hơn từ 10% đến 20% tùy theo địa tầng khoan ). Khi nâng ống đổ lên để nhồi bê tông, phải đảm bảo ống đổ luôn được ngập không nhỏ hơn 1,5m trong bê tông .

 Khi bê tông dang lên miệng hố khoan, lớp bê tông trên cùng thường bị nhiễm bẩn do dung dịch sét sâm nhập trong quá trình vữa dâng. Nên cần để toàn bộ lượng bê tông bị nhiễm bẩn  này trào ra ngoài miệng hố (khoảng 1,0m) và bỏ đi cho tới khi bằng mắt thường xác định được lớp bê tông kế tiếp đạt yêu cầu thì ngừng đổ bê tông .

 Sau khi kết thúc đổ bê tông tiến hành rút ống casing lên.

10. Kiểm tra chất lượng cọc

Chất lượng  bê tông cọc được đảm bảo thông qua việc thực hiện quy trình thi công chặt chẽ, so sánh khối lượng bê tông tính theo đường danh định cọc (tăng khoảng 10-20% ) thêm vào đó do đường kính cọc nhỏ lên hiệu ứng vòm của cọc rất tốt, ít khi  xảy ra sập thành trừ trường hợp gặp tầng cát chảy thì cần sử dụng dung dịch bentonite với tỷ trọng phù hợp và với phương pháp thi công phù hợp .

 Với các mặt bằng thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ cho phép thể kiểm tra sức chịu tải cọc bằng thí nghiệm nén tĩnh. Với cọc D400 trở lên có thể đặt hai ống siêu âm và dung đầu đo siêu âm kiểm tra chất lượng cọc hoặc thử PlT. 

Có thể dùng 2 ống siêu âm để kiểm tra chất lượng cọc tránh tình trạng cọc bị khuyết tật

Trên thực tế chất lượng bê tông cọc đã được kiểm chứng khi sử dụng cọc là cừ chắn đất làm tầng hầm, thân cọc được đào lộ trong quá trình thi công tầng hầm cho thấy chấy lượng bê tông cọc rất bảo đảm. 

Các biện pháp an toàn khi thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ

- Đường kính lỗ khoan tối thiểu là 75cm;

- Lỗ khoan cũng được coi là nơi có không gian hẹp, vì vậy cần phải tuân thủ chặt chẽ các biện pháp đã được hướng dẫn nhằm tạo ra một khoảng không an toàn.

- Các chất phế thải trong quá trình khoan phải được để xa khỏi lỗ khoan;

- Phải có thiết bị chuyên dụng được thiết kế chắc chắn và chống xoay như thùng lồng, xích để đưa công nhân xuống.

- Nguồn điện cung cấp cho thiết bị nâng luôn phải được duy trì khi có công nhân đang làm việc dưới lỗ khoan.

- Trong quá trình làm việc dưới lỗ khoan công nhân luôn phải được huấn luyện để nắm vững các thủ tục cấp cứu khi làm việc dưới lỗ khoan sâu. Việc huấn luyện nên được tiến hành một cách thường xuyên.

- Nên bố trí ngưòi làm việc bên trên trong suốt quá trình thi công dưới lỗ khoan.

- Bố trí đủ ánh sáng và phương tiện liên lạc cho người làm việc ở dưói lỗ khoan, dùng điện hạ thế để đảm bảo an toàn.

- Trong trường hợp có thể, tốt nhất nên thay thế công nhân vào trong lỗ khoan bằng các camera hoặc các thiết bị kiểm tra từ xa.

Hiện nay việc thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ đã trở nên phổ biến hơn ở nước ta bởi nó có nhiều ưu điểm tiến bộ hơn các phương pháp thi công móng khác.Với những công trình cần độ chịu lực cao và áp sát các công trình khác như các công trình nhà phố, nhà ống trong ngõ hẹp thì kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ càng quan trọng hơn vì nó có tính cơ động cao, tiện lợi. Chúc  các bạn thành công.

Xem thêm: Chi tiết thiết kế hệ thống cấp thoát nước nhà ở dân dụng