Trong xây dựng công trình, móng cọc luôn là phần quan trọng nhất. Đây được xem là nền tảng thể hiện mức độ kiêng cố của công trình. Vậy móng cọc là gì? Đặc điểm cấu tạo và phân loại móng cọc ra sao? Tất cả sẽ được chúng tôi giải đáp thông qua bài viết sau đây!
Móng cọc là gì? Đặc điểm, cấu tạo của móng
Móng cọc là loại móng được áp dụng cho các công trình có kết cấu lớn. Hoặc áp dụng trên nền đất yếu, thường xuyên bị sạt lở hay có độ sụt lún nhiều cần phải có phần hỗ trợ ổn định, bảo đảm an toàn và chắc chắn. Móng cọc sinh ra để truyền tải trọng công trình đến các lớp đất đá vật chất dưới lòng đất sâu hoặc xung quanh công trình.
Đặc điểm cấu tạo của móng cọc
Móng cọc được phân thành nhiều loại khác nhau như móng cọc, móng đơn hay móng băng. Tùy theo nhu cầu xây dựng mà người ta xem xét và đánh giá đặc điểm công dụng cho phù hợp. Đối với các công trình có quy mô nhỏ người ta thường sử dụng móng cọc.
Móng có hình trụ dài và được làm từ các vật liệu như bê tông & cọc cừ tràm. Móng được đẩy xuống đất để với tác dụng tạo nên phần đáy có độ cứng vững vàng giữ ổn định cho các cấu trúc được xây dựng ở phía trên.
Một móng cọc thông thường sẽ bao gồm 2 phần là đài cọc & một hoặc một nhóm cọc. Các phần nền móng được dùng chủ yếu là để chuyển tải trọng từ cấu trúc siêu. Hoặc thông qua các tầng chịu nén yếu hay nước trên nền đất hay đá cứng hơn, nhỏ gọn và ít chịu nén, chịu cứng hơn.
Phân loại móng cọc
Móng cọc được chia thành 2 loại chính như sau:
- Móng đài cao: là loại móng có đài cọc nằm cao hơn ở mặt đất, chiều sâu của móng nhỏ hơn chiều cao của cọc. Và nó có thể chịu tải trọng uốn nén.
- Móng đài thấp: là loại móng có đài cọc nằm dưới mặt đất, được đặt sao cho lực ngang của móng cân bằng với áp lực của đất theo độ sâu đặt móng tối thiểu nhất. Và có khả năng chịu được hoàn toàn lực nén không chịu tải trọng uốn.
Phần móng có các loại cọc:
- Cọc gỗ
- Cọc thép
- Cọc bê tông cốt thép
- Loại hỗn hợp
Phần đài có bao gồm:
- Độ sâu chôn cọc trong đài phải lớn hơn 2D & không lớn hơn 120cm so với đầu cọc nguyên.
- Đài cọc đóng vai trò liên kết giữa các cọc còn lại với nhau.
- Khoảng cách giữa hai cọc là 3D, cọc xiên là 1.5D…
Nguyên vật liệu tạo móng cọc
Với mỗi công trình khác nhau sẽ có những yêu cầu về các chỉ tiêu nguyên vật liệu khác nhau. Do đó các loại vật liệu làm nền móng cọc thường được sử dụng:
Cọc gỗ
Đây là loại vật liệu, là phương pháp xây dựng cơ bản và thông dụng nhất trọng việc gia cố làm chắc nền móng. Cọc gỗ thích hợp với các công trình nhỏ hoặc những nơi có nền đất yếu, bùn & độ sạt lở cao. Đây là loại cọc có chi phí khá thấp trong xây dựng. Một số loại cọc gỗ hay thường dùng: cừ tràm, bạch đàn,…
Cọc thép
Những công trình tạm hoặc sử dụng lâu dài có thể sử dụng loại cọc này. Cọc dễ dàng được cắm sâu và chắc chắn vào nền đất nhờ diện tích cắt ngang tương đối nhỏ cùng với cường độ cao.
Cọc khoan
Đây là một dạng cọc cố định được hình thành bằng cách khoan trước khi đem cọc vào đất nền. Được sản xuất bằng cách đúc bê tông trong khoảng trống trực tiếp. Ngoài ra còn có những loại cọc khác như: cọc composite, cọc điều khiển,…
Cọc ma sát
Cọc được định hướng đến một độ sâu nhất định mà có thể đảm bảo sức chứa được phát triển ở phía trên cọc bằng với tải trọng đến trên cọc. Loại cọc này sử dụng để truyền tải lực thông qua ma sát bề mặt với các loại đất ở xung quanh.
Cọc bê tông
Cấu tạo từ 1 khung thép và lớp bê tông, thường có hình trụ dài từ 4 đến 6m. Đây là loại cọc chắc chắn và có giá thành hợp lý đang được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.
Thiết kế móng cọc
Thiết kế là công đoạn cần thực hiện trước khi thực hiện thi công. Bản vẽ chi tiết cần đảm bảo các tiêu chuẩn chính xác nhất về móng cọc trước khi bắt tay vào làm móng cọc. Thiết kế móng cọc cần đảm bảo các nội dung sau đây:
Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc
Trước khi bắt tay vào thiết kế cần khảo sát địa chất khu vực thi công. Đây là yếu tố quyết định mà chúng ta cần xem xét trước tiên. Căn cứ vào địa hình thi công xây dựng để lựa chọn cọc phù hợp tiêu chuẩn. Cọc phải phù hợp với yêu cầu kết cấu, có khả năng chịu lún, chịu lực tốt. Ngoài ra cần xem xét kỹ hình thức kết cấu ngôi nhà, mối quan hệ các tầng, độ cứng và tải trọng một cách kỹ lưỡng.
Trước khi bắt tay vào thi công, cần phân tích về kinh tế kỹ thuật toàn diện với mọi phương án thiết kế. Không nên nhìn về khả năng chịu lực cọc hoặc giá thành mà chúng ta bỏ qua những lợi ích kinh tế cho công trình.
Thiết kế móng cọc đài thấp
Móng cọc đài thấp là loại móng cọc nằm thấp hơn mặt đất. Do đó cần tính toán các chỉ tiêu sau để trước khi bước vào thi công:
- Xác định kích thước của cọc và của đài cọc
- Tính toán sức chịu tải của cọc tương ứng kích thước đã chọn
- Xác định gần đúng số lượng cọc tương ứng sơ bộ
- Tiến hành bố trí cọc trong nền móng
- Ngoài ra trong quá trình tính toán kiểm tra cần thỏa mãn các điều kiện sau đây
- Tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất, sức chịu tải của nền đất mũi cọc
- Tính toán móng cọc theo trạng thái thứ 2, kiểm tra độ lún, chuyển vị ngang
- Tính toán móng cọc theo trạng thái thứ 3, tính toán cọc theo quá trình chịu lực do vận chuyển, treo cọc.
Thiết kế móng cọc nhà dân
Với các công trình kẹp khe trên phố và những công trình nhà thấp bình thường sẽ áp dụng thiết kế móng cọc nhà dân. Đây là loại móng cọc bê tông chạy ngang theo hình chữ nhật sử dụng cho công trình kẹp khe với dạng địa chất nền yếu. Loại cọc này có khả năng giảm xung đột gây sứt mẻ do 2 nhà liền kề.
Hiện nay có 2 loại cọc bê tông phổ biến trên thị trường:
- Loại cọc bê tông tròn ly tâm: Cọc này có các kích thước đường kính như D300, D400, D350, D500 và có 2 loại PC: #600, PHC: #800
- Loại cọc bê tông cốt thép Vuông: Cọc vuông thông thường và phổ biến bao gồm các kích thước 200×200, 250×250, 300×300, 350×350, 400×400.
Thiết kế móng cọc cừ tràm
Móng cọc cừ tràm là loại cọc thường sử dụng ở các tỉnh miền Nam nước ta. Với địa chất đất nền yếu, diện tích nhỏ thì đây là loại cọc phổ biến nhất. Cọc có độ dài từ 3 đến 6m. Mật độ đóng khoảng 25 cọc trên 1 m2. Sử dụng móng cừ tràm cần chú ý tới địa thế xung quanh. Bởi cừ tràm ảnh hưởng trực tiếp bởi nước ngầm, tích đọng. So với cọc bê tông thì cừ tràm có giá thành rẻ hơn nhiều, dễ vận chuyển và thi công. Loại cọc này phù hợp với các công trình nhỏ dưới tầng lầu.
Bản vẽ móng cọc
Một số bản vẽ móng cọc tương ứng với các công trình
Bản vẽ đài móng cọc
Bản vẽ móng cọc bê tông
Bản vẽ móng cọc nhà phố
Bản vẽ móng cọc ép nhà dân
Bản vẽ móng cọc cừ tràm
Quy trình thi công móng cọc
Quy trình thi công móng cọc khá phức tạp bao gồm nhiều công đoạn khác nhau. Dưới đây là quy trình chuẩn thi công móng cọc
Trình tự thi công móng cọc ép
Công tác chuẩn bị mặt bằng thi công:
- Xác định chính xác vị trí các cọc cần ép qua công tác định vị và giác móng.
- Nếu đất lún thì phải dùng gỗ chèn lót xuống trước để đảm bảo chân đế ổn định và phẳng ngang trong suốt quá trình ép cọc bê tông.
- Cẩu lắp khung đế vào đúng vị trí thiết kế.
- Chất đối trọng lên khung đế.
- Cẩu lắp giá ép vào khung đế, định vị chính xác và điều chỉnh cho giá ép đứng thẳng. Thiết bị máy móc thi công cần được kiểm tra và lắp đặt đúng quy định và vị trí thiết kế, đảm bảo về công năng của thiết bị và độ an toàn của con người thi công.
- Kiểm tra thật kỹ khu đất tiến hành thi công để đảm bảo mọi yêu cầu kỹ thuật an toàn trong quá trình thi công móng cọc.
Biện pháp thi công móng cọc ép
Bước 1:
- Tiến hành ép cọc C1, thận trọng dựng cọc vào giá đỡ cọc sao cho mũi cọc hướng đúng vị trí thiết kế, phương thẳng đứng không nghiêng.
- Đầu trên của thanh cọc ép phải được gắn vào thanh định hướng của thiết bị máy móc đảm bảo về phương hướng và độ an toàn trong quá trình ép cọc.
- Để cho cọc C1 xuyên sâu vào trong đất cần điều khiển áp lực tăng lên đầu cọc một cách chậm đều
- Nếu thanh cọc ép bị nghiêng do lỗi kỹ thuật thì cần dừng lại và căn chỉnh ngay.
Bước 2:
- Tiến hành ép đến độ sâu thiết kế (ép đoạn cọc trung gian C2)
- Khi được ép đoạn cọc đầu tiên C1 xuống đến độ sâu theo thiết kế thì tiến hành lắp nối và ép các đoạn cọc trung gian C2 .
- Kiểm tra bề mặt hai đầu của đoạn C2 , sửa chữa cho thật trùng khớp theo phương thẳng.
- Kiểm tra các chi tiết mối nối đoạn cọc và chuẩn bị máy hàn.
- Lắp đặt đoạn C2 vào vị trí ép. Căn chỉnh để đường trục của C2 trùng với trục kích và đường trục C1. Độ nghiêng của C2 không quá 1%. Trước và sau khi hàn phải kiểm tra độ thẳng đứng của cọc bằng ni vô. Gia lên cọc một lực tạo tiếp xúc sao cho áp lực ở mặt tiếp xúc khoảng 3 – 4 KG/cm2 rồi mới tiến hành hàn nối cọc theo quy định của thiết kế.
- Tiến hành ép đoạn cọc C2. Tăng dần áp lực nén để máy ép có đủ thời gian cần thiết tạo đủ lực ép thắng lực ma sát và lực kháng của đất ở mũi cọc để cọc chuyển động.
- Thời điểm đầu C2 đi sâu vào lòng đất với vận tốc xuyên không quá 1cm/s
- Khi đoạn C2 chuyển động đều thì mới cho cọc chuyển động với vận tốc xuyên không quá 2cm/s.
- Nếu lực nén tăng đột ngột có khả năng mũi cọc gặp lớp đất cứng hơn (hoặc gặp dị vật cục bộ ). Như vậy để đảm bảo an toàn và chất lượng cọc cần phải giảm tốc độ nén để cọc có đủ khả năng vào đất cứng hơn(hoặc phải kiểm tra dị vật để xử lý ) và giữ để lực ép không vượt quá giá trị tối đa cho phép.
- Trong quá trình ép cọc bê tông, phải chất thêm đối trọng lên khung sườn đồng thời với quá trình gia tăng lực ép. Theo yêu cầu, trọng lượng đối trọng lên khung sườn đồng thời với quá trình gia tăng lực ép. Trọng lượng đối trọng phải tăng 1,5 lần lực ép. Do cọc gồm nhiều đoạn nên khi ép xong mỗi đoạn cọc phải tiến hành nối cọc bằng cách nâng khung di động của giá ép lên, cẩu dựng đoạn kế tiếp vào giá ép.
Bước 3: Công đoạn ép âm
- Khi ép đoạn cọc cuối cùng đến mặt đất, cẩu dựng đoạn cọc lõi (bằng thép) chụp vào đầu cọc rồi tiếp tục ép lõi cọc để đầu cọc cắm đến độ sâu thiết kế.
- Đoạn lõi này sẽ được kéo lên để tiếp tục cho cọc khác.
Bước 4:
- Sau khi ép xong một cọc, trượt hệ giá ép trên khung đế đến vị trí tiếp theo để tiếp tục ép. Trong quá trình ép cọc bê tông trên móng thứ nhất, dùng cần trục cẩu dàn đế thứ 2 vào vị trí hố móng thứ hai.
- Sau khi ép xong một móng, di chuyển cả hệ khung ép đến dàn đế thứ 2 được đặt trước ở hố móng thứ 2. Sau đó cẩu đối trọng từ dàn đế 1 đến dàn đế 2.
- Kết thúc việc ép xong một cọc.
So sánh móng băng và móng cọc
Móng băng cũng là loại móng sử dụng phổ biến nhất cho nhà phố hiện nay. Tùy vào nền đất, quy mô xây dựng và điều kiện thi công sau khi khảo sát thực tế mà lựa chọn loại móng phù hợp. Chúng ta có thể so sánh nội dung hai loại móng theo bảng dưới đây:
| Tiêu chí so sánh | Móng băng | Móng cọc |
| Khái niệm |
|
|
| Ưu điểm |
|
|
| Nhược điểm |
|
|
Trên đây là toàn bộ nội dung về quá trình thi công móng cọc và các thông tin cần thiết trong thi công móng nhà ở. Căn cứ vào địa chất và mô hình nhà để lựa chọn loại móng và phương án thi công thích hợp. Phần móng khá quan trọng nên cần chú trọng thực hiện đúng quy trình và tiêu chuẩn để đảm bảo an toàn cho toàn bộ công trình sau này.