1. ép cọc bê tông là gì
Ép cọc bê tông là quá trình dùng lực nén các cọc bê tông được đúc sẵn xuống nền đất sâu tại các vị trí nhất định theo thiết kế. Làm tăng khả năng chịu lực cho móng, nhằm mục đích chống sụt lún, đảm bảo kết cấu vững chắc cho công trình.
Nếu muốn hiểu về công tác ép cọc, ngoài định nghĩa ép cọc bê tông là gì. Bạn cần tìm hiểu thêm các khái niệm về một số thông số sau:
Cọc bê tông là gì?
Là sự kết hợp giữa bê tông và cốt thép được đúc thành các cọc có chiều dài và tiết diện nhất định. Cọc bê tông cốt thép hiện có 2 loại phổ biến là cọc tròn ly tâm và cọc vuông cốt thép
Kích thước cọc: đó là các thông tin về chiều dài, tiết diện hay đường kính của cọc.
Chiều sâu cọc: là chiều dài cọc âm dưới lòng đất khi ép.
P: Sức chịu tải của cọc là lực ép của cọc theo yêu cầu thiết kế.
Pmin: Lực ép nhỏ nhất, đảm bảo đưa cọc xuyên qua các lớp đất tới chiều sâu đủ chịu tải P theo thiết kế. Thường thấy Pmin = (1,5-2)P < PVL
Pmax: Lực ép lớn nhất, không được vượt quá khi ép cọc. Ý nghĩa để đảm bảo an toàn, không bị vỡ cọc do lực ép. Pmax = (2-3)P < PVL
PVL : là sức chịu tải theo vật liệu cọc
Lmin: Chiều sâu cọc nhỏ nhất dựa trên tính toán dự báo sức chịu tải cọc theo đất nền.
2. Các phương pháp ép cọc bê tông
Ép cọc bê tông cốt thép
Có 2 hình thức ép cọc là ép neo và ép tải, các bạn xem bảng so sánh bên dưới để hiểu được sự khác nhau của 2 hình thức này.
Khoan cọc nhồi
Khoan cọc nhồi: đây là lựa chọn số 1 cho những công trình có quy mô và tải trọng lớn.
3. Vì sao phải ép cọc bê tông khi xây nhà
Ép cọc bê tông khi xây nhà là một phương pháp xây dựng mang đến nhiều tác dụng:
- Gia cố nền đất yếu, chống sụt lún cho công trình xây dựng.
- Chịu tải trọng công trình truyền xuống, gia tăng khả năng chịu lực.
- Gia cố nền móng bê tông, giúp công trình bền vững theo thời gian.
Ngoài ra ép cọc bê tông còn có một số ưu điểm khiến nhiều người lựa chọn
- Giá thành hợp lý.
- Thi công dễ dàng, nhanh chóng.
- Có thể thi công đối với công trình có mặt bằng hẹp (từ 35m2 trở lên).
4. Khi nào nên ép cọc bê tông xây nhà
Công trình cần ép cọc hay không sẽ phụ thuộc vào địa chất tại nơi xây dựng và tải trọng công trình. Để xác định được khi nào cần ép cọc bê tông xây nhà, cần phải trải qua quá trình khảo sát, đo đạc và tính toán của kỹ sư.
Một số trường hợp công trình cần ép cọc bê tông:
- Công trình tọa lạc tại khu vực có nền đất yếu, chịu ảnh hưởng của sông, suối, ao, hồ,… Khu vực địa chất có mạch nước ngầm.
- Công trình được xây dựng gần kênh nước, hệ thống thoát nước sâu,…
- Đặc thù công trình cần khả năng chịu lực cao và tải trọng lớn. Ví dụ các công trình cao tầng, hoặc các công trình 1, 2 tầng nhưng có dự định trong tương lai sẽ nâng tầng.
5. Vị trí ép cọc
Số lượng cọc ép sẽ do kỹ sư xác định dựa trên tính toán tải trọng của công trình. Và vị trí cọc sẽ được thể hiện trên bản vẽ thiết kế, khoảng các các tim cọc cần đảm bảo theo TCVN. Sau đó bằng công tác trắc đạc sẽ định vị tim cọc trên mặt bằng thực địa thi công. Các vị trí này sẽ được đánh dấu để đảm bảo quá trình ép cọc được diễn ra chính xác.
6. Quy trình ép cọc bê tông
Chuẩn bị ép cọc
Sau các công tác khảo sát, thiết kế, xác định vị trí tim cọc sẽ đến bước chuẩn bị thi công ép cọc. Bước chuẩn bị bao gồm:
Chuẩn bị cọc ép: số lượng, hình dạng, kích thước và tiêu chuẩn kỹ thuật đúng thiết kế và hợp đồng.
Chuẩn bị mặt bằng thi công:
- Mặt bằng thi công phải bằng phẳng, đường di chuyển thuận lợi để máy ép di chuyển đến được vị trí cần ép.
- Bãi tập kết cọc được bố trí hợp lý, đảm bảo quá trình thi công dễ dàng.
Chuẩn bị kiểm tra máy ép:
- Lắp ráp thiết bị vào vị trí ép
- Kiểm tra máy ép đặt đúng kỹ thuật, ngay ngắn
- Kiểm tra cẩu và đối trọng đặt đúng kỹ thuật, ngay ngắn
- Kiểm tra nối cọc và máy hàn
- Chạy thử máy ép
Ép thử cọc
Đơn vị thi công sẽ tiến hành ép thử tim cọc để thẩm định địa chất thực tế. Từ đó sẽ đưa ra tổ hợp cọc hợp lý và tiến hành chuyển số cọc còn lại đến công trình.
Các lưu ý trong quá trình ép thử cọc:
- Nên tập kết khoảng 1/3 số tim cọc đến công trình để ép thử.
- Sử dụng các loại cọc thiết kế sẵn trên thị trường với các chiều dài khác nhau. Đơn vị thi công cần tính toán để đảm bảo tiết kiệm tối đa số lượng cọc, hạn chế phải phá đầu cọc nhiều, gây lãng phí, tốn nhiều nhân công. Nếu những công trình có quy mô lớn cọc nên được thiết kế và sản xuất theo chỉ định của đơn vị thiết kế.
- Nên chừa đỉnh cọc ép dương lên 40 – 50cm, nhằm đảm bảo chiều dài của thép đủ ngàm vào đài cọc tiêu chuẩn.
Tiến hành ép cọc đại trà
Sau công tác ép thử, số tổ hợp cọc sẽ được xác định và lượng cọc còn lại sẽ được chuyển đến mặt bằng thi công.
Các bước ép cọc đại trà như sau:
- Thiết bị ép và hệ thống neo hoặc hệ thống dầm chất đối trọng được liên kết chặt chẽ với nhau, thực hiện kiểm tra cọc lần nữa.
- Dùng cần trục cẩu cọc đưa vào vị trí ép.
- Đoạn mũi cọc được ép đầu tiên. Đảm bảo cọc được định vị chính xác vị trí tim cọc và luôn luôn theo phương thẳng đứng. Áp lực ép nên chậm và đều, tốc độ không quá 1cm/s.
- Khi đoạn mũi cách mặt đất 50cm sẽ tiến hành nối cọc. Cọc được nối bằng cách hàn trước và hàn sau.
- Cọc nối phải đồng trục và luôn luôn thẳng đứng, kiểm tra chi tiết nối cẩn thận. Lực ép sau khi đã nối cọc là 3 -4kg/cm2.
Kết thúc ép cọc
Khi thỏa mãn các điều kiện dừng ép cọc, quá trình ép sẽ kết thúc. Công tác kiểm tra, nghiệm thu sẽ được tiến hành. Cọc đang ép bị gãy hoặc cọc nghiêng quá 1%,… đều phải nhổ lên và ép mới.
Nhật ký ép cọc
Nhằm theo dõi nhật trình thi công. Đơn vị ép cọc cần ghi chép đầy đủ thông tin: cọc ép, trang thiết bị, tiến độ, sự cố,… Và tài liệu này được gọi là nhật ký ép cọc.
7. Điều kiện dừng ép cọc
Sẽ có 3 trường hợp dừng ép cọc như sau:
TH1: Nếu chiều sâu đã đạt Lmin mà lực ép chưa đạt Pmin, tăng lực ép đến Pmin thì dừng.
TH2: Nếu lực ép đã đạt Pmin mà chưa đạt chiều sâu Lmin, tăng lực ép đến khi đạt Lmin thì dừng.
TH3: Nếu lực ép đã tăng đến Pmax mà chưa đạt chiều sâu Lmin. Buộc phải dừng và hỏi ý kiến công ty tư vấn thiết kế: Cần điều chỉnh thiết kế gì không.
Cần hiểu đúng “như thế nào là dừng ép cọc?”
Theo quy định của TCVN 9394:2012 “Đóng và ép cọc – Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu”, điều 7.8: Lực ép phải duy trì đủ lâu để vận tốc cọc xuống ≤1cm/s trong một đoạn đường ≤3 lần đường kính (hoặc cạnh) cọc. Vì thực tế có nhiều trường hợp lực ép vừa đạt các điều kiện như trên đã dừng ép ngay dù chưa duy trì lực đó, cọc còn có thể xuống được nữa, dẫn tới kết quả thí nghiệm nén tĩnh không đạt.
Đối với tình huống số 3 người thiết kế cần xem xét các thông tin sau để đưa ra quyết định.
Có thể chấp nhận được chiều sâu nhỏ hơn Lmin không? Như đã nói căn cứ cao nhất là kết quả thí nghiệm Nén tĩnh, nhưng khi chưa thí nghiệm thì quyết định thế nào. Có đồng ý cho nén tĩnh cọc chưa đạt Lmin đó không? Hay đề nghị ép cọc khác đạt Lmin rồi mới thí nghiệm?
Lúc này cần thực hiện bài toán tính lún móng cọc, với chiều sâu cọc nhỏ hơn Lmin. Điều kiện lún theo TCVN 10304:2014 “Móng cọc-Tiêu chuẩn thiết kế”:
– Độ lún tuyệt đối không nhỏ vượt quá 15cm
– Độ lún lệch giữa các móng không vượt quá 0,003
(Các con số giới hạn này ứng với trường hợp phổ biến của nhà dân dụng, trường hợp khác theo phụ lục E của tiêu chuẩn).
Phương pháp tính lún móng cọc thông thường là Móng khối quy ước, coi cả cụm cọc và đài cọc như móng đơn tương đương gây lún lên các lớp đất ở chiều sâu từ mũi cọc trở xuống. Kết quả tính toán rơi vào:
Trường hợp 1: đảm bảo điều kiện lún, tư vấn thiết kế có thể đồng ý giảm chiều sâu để tiến hành thí nghiệm nén tĩnh.
Trường hợp 2: không đảm bảo điều kiện lún, cần cân nhắc tăng lực ép Pmax, sẽ dẫn tới phải tăng kích thước cọc. Có thể tính đến phương án khoan dẫn trước khi ép hoặc đổi sang cọc khoan nhồi. Lý do lúc này đất quá cứng, cọc không thể xuyên xuống chiều sâu để làm việc như thiết kế mong muốn.
Sau khi có kết quả thí nghiệm nén tĩnh, kỹ sư thiết kế quy định lại các giá trị Pmin, Pmax, Lmin trong Công văn chấp thuận thi công cọc đại trà. Đây là căn cứ pháp lý về điều kiện dừng ép cọc cho công tác thi công và nghiệm thu. Kết quả nén tĩnh lại có 2 trường hợp:
Trường hợp 1: đạt. Có thể giữ giá trị P, Pmin, Pmax, Lmin đưa vào công văn.
Trường hợp 2: không đạt, cọc bị phá hoại. P có thể giảm đi so với dự báo lúc thiết kế và tính toán được theo kết quả thí nghiệm nén tĩnh. Các con số khác cũng cần thay đổi tương ứng.
