Tiêu chuẩn thiết kế cọc khoan nhồi: Quy trình thi công và nghiệm thu

Cọc khoan nhồi là một trong những giải pháp móng sâu hiệu quả, giúp tăng độ bền và ổn định cho công trình theo thời gian. Để đảm bảo chất lượng thi công cũng như khả năng chịu tải lâu dài, việc tuân thủ đúng tiêu chuẩn thiết kế cọc khoan nhồi & quy trình thi công và nghiệm thu là điều bắt buộc.

Cọc khoan nhồi là gì?

Cọc khoan nhồi là cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ trong lỗ khoan trên nền đất, được tạo bằng máy móc hoặc thủ công. Đường kính cọc phổ biến từ 60–300 cm, dưới 80 cm là cọc nhỏ, trên 80 cm là cọc lớn. Mặc dù xuất hiện lâu nhưng cọc khoan nhồi chỉ phổ biến rộng rãi trong 10 năm gần đây nhờ công nghệ thi công hiện đại. Đây là giải pháp móng cọc phổ biến để gia cố và ổn định công trình.

Cọc khoan nhồi bao nhiêu mét?

Chiều dài cọc khoan nhồi thường phụ thuộc vào đặc điểm địa chất công trình và tải trọng thiết kế, nhưng phổ biến thường dao động từ 10 mét đến 40 mét hoặc hơn đối với các công trình lớn.

• Với công trình nhà dân dụng hoặc công nghiệp nhẹ, cọc khoan nhồi thường dài từ 10 – 20 mét.

• Với cầu đường, tòa nhà cao tầng hoặc công trình đặc biệt, cọc có thể dài từ 20 – 40 mét hoặc hơn để đảm bảo chịu lực và ổn định.

Cọc khoan nhồi là cọc chống hay cọc ma sát?

Cọc khoan nhồi có thể là cọc chống hoặc cọc ma sát, tùy thuộc vào cách nó truyền tải trọng xuống nền đất:

• Cọc chống: Nếu đầu cọc khoan nhồi đặt xuống lớp đất cứng hoặc đá, chịu tải chủ yếu qua mũi cọc, thì gọi là cọc chống. Cọc này truyền tải trọng xuống lớp nền chắc chắn ở dưới cùng.

• Cọc ma sát: Nếu đầu cọc không chạm lớp đất cứng mà tải trọng chủ yếu truyền qua ma sát giữa bề mặt cọc và đất xung quanh, thì gọi là cọc ma sát.

Ở thực tế, nhiều cọc khoan nhồi chịu tải kết hợp cả hai cơ chế trên, vừa có lực chống ở mũi cọc, vừa có lực ma sát bên thân cọc.

Tiêu chuẩn thiết kế cọc khoan nhồi và thi công

Quy trình thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi được quy định rõ trong TCVN 9395:2012 – Cọc khoan nhồi – Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu, nhằm đảm bảo chất lượng công trình và độ an toàn lâu dài trong sử dụng.

Tiêu chuẩn áp dụng trong thi công và nghiệm thu

Việc thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi cần tham khảo đồng thời các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan, cụ thể:

• TCVN 9395:2012 – Cọc khoan nhồi – Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu

• TCVN 9396:2012 – Cọc khoan nhồi – Phương pháp xung siêu âm xác định tính đồng nhất của bê tông

• TCVN 9393:2012 – Cọc – Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng ép dọc trục

• TCXD 88:1982 – Cọc – Phương pháp thí nghiệm hiện trường

• 22TCN 272-05 – Tiêu chuẩn thiết kế cầu

Các tiêu chuẩn này hỗ trợ việc kiểm soát chất lượng bê tông, độ đồng đều của cọc, đánh giá năng lực chịu lực cũng như xác định sai sót trong quá trình thi công.

Quy trình thi công cọc khoan nhồi tiêu chuẩn

Tiêu chuẩn TCVN 9395:2012 đưa ra các yêu cầu kỹ thuật và hướng dẫn thực hiện cho từng giai đoạn thi công cọc khoan nhồi đổ tại chỗ, áp dụng đối với các phương pháp sau:

• Khoan tuần hoàn hoặc phản tuần hoàn;

• Sử dụng thiết bị khoan kết hợp với ống vách thép, vữa sét hoặc không sử dụng vữa sét;

• Các phương pháp khoan tạo lỗ khác được chấp thuận trong thiết kế kỹ thuật.

Toàn bộ quy trình từ thi công, giám sát cho đến nghiệm thu đều phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định trong tiêu chuẩn, nhằm đảm bảo sự đồng nhất về chất lượng cọc và năng lực chịu tải theo thiết kế.

Vật liệu sử dụng trong thi công cọc khoan nhồi

Chất lượng vật liệu là yếu tố then chốt quyết định đến khả năng chịu tải, độ bền và tuổi thọ của cọc khoan nhồi. Theo quy định tại các tiêu chuẩn thi công – nghiệm thu hiện hành, các loại vật liệu chính như bê tông và cốt thép phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật sau:

Bê tông

• Bê tông đúc tại chỗ phải được thi công đúng theo bản vẽ thiết kế kỹ thuật, đảm bảo về mác, độ sụt và thành phần cấp phối theo chỉ định.

• Loại bê tông sử dụng cần phù hợp với yêu cầu chịu lực, môi trường thi công và tuân thủ các quy định trong Quy định thi công – nghiệm thu phần 07100: “Bê tông và các kết cấu bê tông”.

• Quá trình trộn, vận chuyển và đổ bê tông phải đảm bảo liên tục, đồng đều, không gây phân tầng hoặc rỗ khí. Việc đổ bê tông trong hố khoan cần sử dụng ống đổ chuyên dụng (tremie) để tránh hiện tượng phân tầng hoặc cuốn khí.

Cốt thép

• Cốt thép dùng cho cọc khoan nhồi phải tuân theo các yêu cầu kỹ thuật của Quy định thi công – nghiệm thu phần 07300: “Cốt thép thường”.

• Lồng cốt thép phải được gia công, lắp đặt chính xác theo thiết kế. Sai số chế tạo cho phép đối với lồng thép như sau:

• Trong quá trình lắp dựng, cần kiểm tra kỹ khoảng cách cốt thép với thành hố khoan để đảm bảo lớp bê tông bảo vệ, tránh ăn mòn và giảm tuổi thọ công trình.

Ống vách tạm thời

Ống vách tạm là thành phần không thể thiếu trong quá trình khoan cọc, giúp định hình lỗ khoan và ngăn sạt lở thành hố. Các yêu cầu kỹ thuật đối với ống vách tạm như sau:

• Phải đảm bảo tiết diện ngang đồng đều suốt chiều dài, không được méo mó, móp méo hay có khuyết tật ảnh hưởng đến quá trình thi công.

• Trong quá trình đổ bê tông, không được để bê tông đông cứng bám dính vào ống vách, cũng như không được để xảy ra hiện tượng biến dạng lồi gây ảnh hưởng đến hình dạng và chất lượng của cọc.

• Việc sử dụng và lắp đặt ống vách tạm phải tuân thủ đúng theo TCVN 9395:2012.

Ống vách vĩnh cửu

Ống vách vĩnh cửu là loại được để lại trong lòng đất nhằm đảm bảo ổn định kết cấu cọc và được sử dụng trong các trường hợp đặc biệt theo thiết kế hoặc chỉ định của Tư vấn giám sát. Yêu cầu kỹ thuật như sau:

• Chỉ sử dụng ống vách vĩnh cửu ở những vị trí được ghi rõ trong bản vẽ thiết kế hoặc theo chỉ đạo của Tư vấn giám sát, đảm bảo tuân thủ các điều khoản kỹ thuật trong TCVN 9395:2012.

• Chiều dày ống vách phải đúng như quy định trong thiết kế. Trong trường hợp ống dùng cho khoan hoặc vận chuyển cọc, cần tăng chiều dày để tránh biến dạng, móp méo. Chi phí tăng chiều dày sẽ do Nhà thầu tự chi trả.

• Ống vách phải có chiều dài phù hợp, các mối nối phải được Tư vấn giám sát chấp thuận. Trong một số trường hợp, có thể yêu cầu kiểm tra mối hàn bằng các phương pháp không phá hủy như siêu âm kiểm tra mối nối – chi phí thực hiện do Nhà thầu chi trả.

Bentonite và vữa Bentonite (vữa khoan)

Bentonite là vật liệu đặc biệt được sử dụng trong thi công cọc khoan nhồi nhằm tạo thành dung dịch huyền phù ổn định, hỗ trợ giữ thành lỗ khoan và ngăn ngừa sạt lở. Quá trình sử dụng bentonite cần đảm bảo theo tiêu chuẩn TCVN 9395:2012 với các yêu cầu cụ thể như sau:

Yêu cầu về vật liệu

• Bentonite được sử dụng trong thi công cọc khoan nhồi phải tuân thủ đầy đủ các quy định trong TCVN 9395:2012 về chất lượng, thành phần, tính năng kỹ thuật.

Quy trình trộn Bentonite

• Bentonite cần được trộn trong nước sạch để tạo thành dung dịch huyền phù đảm bảo tính ổn định cho hố khoan trong suốt quá trình khoan và đổ bê tông.

• Nhiệt độ nước trộn không được thấp hơn 5°C để đảm bảo khả năng hòa tan và kích hoạt bentonite hiệu quả.

• Trường hợp nước ngầm tại công trình bị nhiễm mặn hoặc có hóa chất, bắt buộc phải sử dụng nước sạch để trộn hoặc tiền hydrat hóa bentonite nhằm đảm bảo tính tương thích với điều kiện thi công thực tế.

Thí nghiệm kiểm tra dung dịch khoan

Trước và trong quá trình thi công, bentonite và dung dịch khoan cần được kiểm tra thường xuyên để đảm bảo phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật. Nhà thầu có trách nhiệm:

• Đề xuất tần suất thí nghiệm, quy trình kiểm tra và phương pháp lấy mẫu bentonite trước khi thi công.

• Thực hiện các thí nghiệm xác định độ đậm đặc, độ nhớt, cường độ cắt, giá trị pH với dung dịch mới và đã sử dụng lại. Các thông số này sẽ giúp xác định tính ổn định và hiệu quả giữ thành hố khoan.

• Trình phương pháp xử lý bentonite bị nhiễm bẩn, quy trình làm sạch hố khoan trước khi đổ bê tông cho Tư vấn giám sát phê duyệt.

• Trong điều kiện làm việc ổn định, nếu kết quả thí nghiệm đạt yêu cầu lặp lại, có thể giảm tần suất thí nghiệm cường độ cắt và pH, tuy nhiên kiểm tra độ đậm đặc và độ nhớt vẫn bắt buộc, dưới sự chấp thuận của Tư vấn giám sát.

Yêu cầu kỹ thuật của dung dịch bentonite

Lưu ý quan trọng: Trước khi đổ bê tông, nếu mẫu dung dịch bentonite ở độ sâu 0,5m từ đáy hố khoan có:

• Tỷ trọng > 1.25 g/cm³

• Hàm lượng cát > 8%

• Độ nhớt > 28 giây
  Thì bắt buộc phải tiến hành thổi rửa hố khoan nhằm đảm bảo chất lượng bê tông và khả năng liên kết cọc với lớp địa chất xung quanh.

Quy trình thi công cọc khoan nhồi

Khoan

• Khoan gần cọc mới đổ: Chỉ khoan khi bê tông cọc liền kề đạt ≥70% cường độ thiết kế.
• Ổn định vách bằng dung dịch khoan: Duy trì áp lực dung dịch > áp lực đất/nước ngầm, mực dung dịch cao hơn mực nước ngầm ≥1m. Nếu mất dung dịch nhanh, phải lấp hố và chỉ khoan lại khi được chấp thuận.
• Xử lý vữa thải: Không để bentonite tràn ra ngoài, thu hồi xử lý đúng quy định.
• Bơm nước: Chỉ thực hiện sau khi đã lắp ống vách, đảm bảo không ảnh hưởng đất xung quanh.
• Làm sạch đáy lỗ khoan: Dùng khí nén hoặc phương pháp phù hợp để loại bỏ cặn bẩn.
• Kiểm tra: Đo lại đường kính lỗ cọc đại diện. Kiểm tra độ thẳng đứng cọc và lồng thép bằng thiết bị được phê duyệt.

Đổ bê tông

• Tiến hành ngay sau khi khoan và lắp cốt thép xong, theo phương pháp đổ bê tông dưới nước nếu có dung dịch khoan.
• Bê tông không được phân tầng, bơm/tháo nước phải thận trọng.
• Ống đổ phải kín, luôn ngập trong bê tông, giữ áp lực đủ lớn. Đường kính ống ≥150mm (đá 20mm) hoặc ≥200mm (đá 40mm).
• Nếu bentonite dưới đáy vượt tỷ trọng 1.25, phải xử lý lại trước khi đổ bê tông.

Ép vữa xi măng

• Thực hiện theo yêu cầu Tư vấn giám sát, áp lực ép ≥5MPa trong ≥10 phút. Trình biện pháp thi công trước khi thực hiện.

Rút ống vách tạm

• Rút khi bê tông còn linh động, không gây nâng bê tông.
• Duy trì áp lực bên trong ống lớn hơn áp lực đất/nước ngoài ống. Đổ liên tục đến cao độ yêu cầu.
• Nếu cao độ nước ngầm cao hơn đỉnh cọc, phải có biện pháp xử lý được chấp thuận.

Cao độ mũi cọc cuối cùng

• Do Tư vấn giám sát quyết định theo thực tế địa chất. Nếu phát hiện khác biệt với khảo sát, báo cáo và xin ý kiến Tư vấn thiết kế, Chủ đầu tư.
• Ghi nhận "hình trụ lỗ khoan", lấy mẫu và lập báo cáo xác nhận địa chất.

Sai số vị trí và kích thước

• Lệch tim cọc ≤ D/6 hoặc 100mm. Độ nghiêng ≤ 1:100. Sai số kích thước: ±250mm chiều sâu, ±50mm đường kính.

Báo cáo

• Cung cấp nhật ký địa chất và thi công cọc chi tiết hàng ngày cho Tư vấn giám sát.

Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi

• Cọc khoan nhồi được kiểm tra chịu lực bằng thí nghiệm nén tĩnh.

• Tuân thủ các quy định:

  • TCVN 9395:2012 – Thi công & nghiệm thu cọc khoan nhồi.

  • TCVN 9393:2012 – Thí nghiệm tải trọng dọc trục.

  • Đề cương thí nghiệm phù hợp tiêu chuẩn, được Tư vấn thiết kế lập, Tư vấn giám sát phê duyệt.

• Đơn vị kiểm định: Là tư vấn kiểm định độc lập, được Bộ GTVT chấp thuận.

THÍ NGHIỆM TÍNH NGUYÊN VẸN CỌC KHOAN NHỒI

Tất cả cọc khoan nhồi (kể cả cọc thử) phải được kiểm tra tính nguyên vẹn bằng các phương pháp như siêu âm cọc, khoan lấy lõi, theo đúng quy định hiện hành.

Ống thăm dò siêu âm & khoan lõi

• Lắp ống thăm dò (thép hoặc nhựa) theo bản vẽ, đúng tiêu chuẩn kỹ thuật.
• Ống lớn: kéo từ cách mũi cọc 1.000mm đến cách miệng ống vách ≥30mm.
• Ống nhỏ: kéo từ đáy lồng thép đến cách miệng ống vách ≥30mm.
• Ống phải kín, thẳng liên tục, không để vật liệu rơi vào trong.
• Sau thí nghiệm, lấp lỗ bằng vữa trương nở, phun từ đáy lên đến miệng ống.

Thí nghiệm khoan lõi

• Khoan từ đáy ống lớn xuống dưới mũi cọc ≥600mm.
• Lõi lấy được bảo quản theo thứ tự sâu dần, đánh dấu rõ ràng.
• Sau khi lấy mẫu, lấp lại lỗ bằng vữa không co ngót theo quy định.

Thí nghiệm siêu âm

• Do đơn vị kiểm định được Bộ GTVT chấp thuận thực hiện.
• Trình phương pháp trước khi thí nghiệm, báo cáo kết quả trong 10 ngày.
• Kết quả phải được Tư vấn giám sát phê duyệt.

Thí nghiệm PDA (biến dạng lớn)

• Áp dụng theo tiêu chuẩn ASTM D4945-89.
• Thực hiện theo đề cương đã được Tư vấn thiết kế và giám sát thông qua.
• Thiết bị, phần mềm phân tích phải được chấp thuận trước khi dùng.

THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC

• Áp dụng cho cọc khoan nhồi đầu tiên tại mỗi cầu lớn và vị trí đặc biệt nếu được yêu cầu.
• Đơn vị thí nghiệm lập phương án trình Tư vấn giám sát phê duyệt.
• Kết quả thí nghiệm (không phá hoại) nộp trong vòng 7 ngày sau khi hoàn thành.
• Kết quả là cơ sở xác định khả năng chịu lực và chiều dài cọc thi công tiếp theo.

Vinavic hy vọng những thông tin về quy trình thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi sẽ giúp bạn có cái nhìn rõ nét hơn trong việc lựa chọn giải pháp xây dựng phù hợp.

Nếu bạn cần tư vấn hoặc thực hiện thiết kế – thi công nhà trọn gói chuyên nghiệp, uy tín với quy trình bài bản, Vinavic luôn sẵn sàng đồng hành để mang đến công trình chất lượng và hiệu quả tối ưu.

Tham khảo thêm:

Tìm hiểu móng cọc là gì? Cấu tạo, kết cấu, các loại chi tiết

Tìm Hiểu Về Phương Pháp Ép Cọc Ly Tâm Trong Thi Công Móng

Những quy định về mối nối cọc bê tông cốt thép

Công thức và cách tính số lượng cọc ép chuẩn nhất cho nhà phố