Trong xây dựng, cọc bê tông được dùng với nhiều mục đích khác nhau như
để gia cố nền đất (Cọc tre, cọc tràm, cọc cát, vv.); làm móng cho công
trình (cọc bê tông, cọc thép, vv.); làm vách đứng ngăn đất hoặc nước
(cọc ván, cọc cừ, ví dụ: cừ ván bê tông cốt thép, cừ ván thép); để định
vị trên mặt đất (cọc tiêu, cọc mốc, vv.). Bài viết này sẽ giới thiệu về một số loại cọc bê tông thông dụng.
Cọc bê tông là vật thể dạng thanh hoặc bản được cắm vào đất theo phương trục của nó. Cọc là kết cấu có chiều dài lớn so với bề rộng tiết diện ngang, được đóng hay thi công tại chỗ vào lòng đất, đá, để truyền tải trọng công trình xuống các tầng đất, đá, sâu hơn nhằm cho công trình bên trên đạt các yêu cầu của trạng thái giới hạn quy định (TCXD 205:1998).
Cắm cọc vào đất thường dùng các cách: đóng cọc nhờ lực va chạm của búa đóng cọc; búa rung và ấn cọc nhờ thiết bị chuyên dùng; ép cọc bằng các lực tĩnh, khoan đất rồi nhồi vật liệu vào thành dạng cọc nhồi.
Dùng móng cọc khi gặp nền đất yếu (bùn, cát chảy…) không chịu được trực tiếp tải trọng từ công trình. Tuỳ theo cách làm việc, chia cọc thành hai loại: cọc chống và cọc ma sát. Cọc chống truyền tải trọng qua đầu cọc lên lớp đất cứng hoặc đá. Cọc ma sát (cọc treo) có đầu cọc tựa lên lớp đất bị nén co, truyền tải trọng vào đất một phần lớn qua ma sát ở các mặt bên và một phần qua đầu cọc.
![]()
Cọc ba rét (barrette)
Cũng giống như cọc khoan nhồi, cọc ba rét cũng là cọc bê tông đổ tại chỗ nhưng thay vì phải khoan tạo lỗ người ta tiến hành tạo lỗ cho cọc ba rét bằng cách sử dụng máy đào chuyên dụng đào tạo lỗ trong dung dịch chống sập vách đất hố đào…
Cọc ba rét có khả năng chịu tải trọng rất lớn nên cũng được ứng dụng trong thiết kế móng của các công trình cao tầng, công trình có tải trọng truyền xuống lớn…
Cọc cát
Khác với các loại cọc cứng khác (Bê tông, bê tông cốt thép, cọc gỗ, cọc tre…) là 1 bộ phận của kết cấu móng, làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tải trọng xuống đất nền, mạng lưới cọc cát làm nhiệm vụ gia cố nền đất yếu nên còn gọi là nền cọc cát. Là loại cọc nêm, thường dùng cho nhà dân dụng ít tầng và khu vực không có nước ngầm. Sử dụng ống bao bằng thép có cửa ở đầu ống, khi đóng ống, cửa đóng lại, khi đạt độ sâu thiết kế rút ống lên cửa mở ra, tiến hành nhồi cát xuống, nhồi đến đâu đầm chặt đến đó và rút dần ống bao lên. Thường dùng gỗ, ống thép có phần mở ở mũi cọc. Nhồi cát từng lớp từ 500-700 rồi tưới nước đầm chặt bằng chày hoặc đầm rung. Cọc cát có đường kính từ 300-500, chiều dài 1000.
Cọc cát được sử dụng như một giải pháp gia cố nền đất yếu.
Việc sử dụng cọc cát để gia cố nền có những ưu điểm nổi bật sau:
• Cọc cát có ưu điểm như giếng cát, giúp nước lỗ rỗng thoát ra nhanh, làm tăng quá trình cố kết và độ lún của công trình diễn ra nhanh hơn
• Nền đất được ép chặt do ống thép tạo lỗ, nước bị ép chặt nên bị thấm ra ngoài cọc cát nên tăng cường độ nền khi xử lý bằng cọc cát
• Cọc cát thi công thi công đơn giản, vật liệu rẻ tiền nên có giá thành rẻ hơn so với các vật liệu khác
• Cọc cát thường được gia cố cho nền đất yếu lớn hơn 3m
Cọc đất vôi, cọc xi măng đất
Việc chế tạo cọc vôi, cọc xi măng đất giống như cọc cát nhưng khi thi công phải có máy chuyên dụng (máy alimak của Thuỷ Điển)
Cọc ép nhà liền kề
Với công trình xây chen hay nhà dân dụng thì nên dùng cọc 20x20cm và chiều dài vừa đủ để Qa đạt 10 – 20 tấn là được. Sử dụng cọc nhỏ vừa đủ như vậy là ta dùng đối trọng nhỏ ép, tránh được việc gây ảnh hưởng cho những công trình lân cận. Ðơn cử, văn phòng 11 tầng tại đường Ðông Du (ảnh) và Nguyễn Thị Minh Khai đã dùng cọc “siêu nhỏ” này làm móng
Nếu kế có nhà liền kề thì tim cọc phải cách nhà kế bên ít nhất 70cm do không bao giờ đơn vị thi công có thể ép sát cọc vào nhà hàng xóm được vì còn diện tích cho khung và giá ép nữa. Do đó phải thiết kế đài móng như congson. Trường hợp này phải tính móng lệch tâm.
![]()
Cọc gỗ
Là loại cọc cột hay cọc nêm, thường dùng cho nhà dân dụng lớn hay nhà công nghiệp. Được dùng chủ yếu trong giải pháp gia cố nền hoặc trong các công trình phụ tạm. Cọc gỗ thường gặp trong các công trình phụ tạm, vì khả năng chịu tải của vật liệu của gỗ không lớn và cọc gỗ chỉ giữ được chất lượng khi nằm hoàn toàn dưới mực nước ngầm.
Phạm vi ứng dụng
Cọc gỗ được sử dụng ở những vùng đất luôn luôn ẩm ướt, luôn luôn ngập nước. Cọc gỗ còn thường dùng cho những móng trụ cầu gỗ nhỏ, được sử dụng để gia cố nền cho những công trình có tải trọng truyền xuống không lớn.
Dùng gỗ nhóm 4 hoặc 5 như dẻ, muồng, trầm… tiết diện 150×150, 200×200 hay gỗ tròn Φ160-320. Có thể nối cọc bằng bulông hoặc đinh đỉa. Đầu cọc bọc bằng đai thép, mũi cọc có bịt bằng thép nhọn. Cọc gỗ đóng nơi ẩm ướt để khỏi mục.
- Về mặt thi công ưu điểm của cọc gỗ là nhẹ,dễ chế tạo, búa và các thiết bị hạ cọc khá đơn giản.
- Cọc gỗ được làm bằng các loại gỗ thông, gỗ lim vv..
Đặc điểm, yêu cầu của cọc gỗ khi chế tạo cần chú ý 1 số điểm sau:
• Gỗ làm cọc phải là gỗ tốt, còn tươi. Nhóm gỗ càng cao càng tốt.
• Cây gỗ làm cọc phải thân thẳng, đồng đều, cường độ cao, trục thẳng, độ cong cho phép là < 1% chiều dài, và không quá 12cm.
• Đường kính cọc 18 – 30cm, độ chênh không quá 10mm/m, chiều dài cọc phụ 12m. Khi chế tạo cần làm cọc dài hơn thiết kế tùy thuộc vào thiết kế và từ 4,5m khoảng 0,5m đề phòng trong quá trình đóng, đầu cọc bị dập nát và cần cắt bỏ sau khi đóng xong. Khi yêu cầu cọc dài có thể nối cọc.
• Mũi cọc được vót nhọn thành hình chóp ba cạnh hay bốn cạnh, có khi vót 2 lần đường kính cọc. Vót tày một đoạn 10cm ở dạng tròn, có độ dài đoạn vót từ 1,5 đầu mũi cọc để tránh dập nát khi đóng.
- Nếu là cọc lớn đường cong đường kính thường từ 18-30cm, chiều dài từ 4,5 đến 12m, nếu ghép 3,hoặc 4 cây thì chiều dài có thể đến 20-25cm
• Nếu cọc phải đóng qua những lớp đất rắn hoặc có lẫn sỏi cuội rễ cây… thì mũi cọc phải được vát nhọn và bịt thép (mũ thép gắn vào mặt vát bằng đinh)để không bị toa khi đóng cọc.
• Để tránh nứt vỡ đầu cọc khi đóng, ta lồng một vòng đai làm bằng thép tấm hoặc tấm thép đệm hình tròn trên đầu cọc.
- Việc chế tạo tốt nhất là dùng cơ giới, rọc bỏ hết vỏ cây, cưa đầu cọc và vát mũi cọc. Đỉnh cọc phải được được bảo vệ bằng đai thép để bảo vệ đầu cọc.
- Khi chiều dài lớn có thể nối cọc, khi cần tiết diện lớn có thể ghép 3,4 cây lại với nhau.
Cọc ống thép nhồi bê tông
- Móng cọc này thường sử dụng khi xây cầu dẫn và cầu trung. Đường kính cọc ống tép có thể đạt đến 0,9 đến 1m, chiều sâu hạ cọc có thể đến 40m. Các bước thi công cọc như sau:
Chế tạo ống thép
• Đóng cọc ống thép bịt mũi xuống độ sâu thiết kế
• Đặt cốt thép vào lòng cọc
• Đổ bê tông vào lòng cọc
Kiểm tra chất lượng cọc và thử cọc
- Cọc được thi công theo phươngpháp đóng bằng búa rơi tự do. Cọc ống thép được sản xuất tại nhà máy theo công nghệ hàn xoắn ốc, vật liêu làm cọc bằng thép có chiều dày 12-14mm, mũi cọc được bịt kín. Cọc được chia thành 15-20m và khi hạ cọc được nối với nhau bằng các mặt bích.
Nhận xét: Loại cọc này có chất lượng tốt, rất tốt về mặt chịu lực. Áp dụng tốt cho cầu trung và cầu lớn.
Cọc thép
- Cọc thép làm bằng thép ống có đường kính từ 300 đến 600, chiều dài từ 12m đến 18m trong nhiều trường hợp có thể dài tới 40m, chiều dày ống thép từ 10mm trở lên.
- Cọc thép có trọng lượng nhỏ do đó thuận tiện cho quá trình vận chuyển bốc xếp và hạ cọc.
- Cọc thép có cường độ cao, có khả năng chịu lực lớn, đặc biệt khi nhồi bê tông vào trong lòng cọc thép theo phương pháp đổ tại chỗ, vì vậy cọc thép được sử dụng làm móng cho các công trình có tái trọng truyền xuống nền lớn. Tuy nhiên giá thành của cọc thép thường rất cao.
- Tùy yêu cầu cụ thể và đặc điểm địa chất nền đất người ta còn sử dụng loại cọc thép có bố trí cánh vít trên thân cọc gọi là cọc vít. Cọc vít cũng có độ bền và khả năng chịu tải trọng lớn.
Cắm cọc vào đất thường dùng các cách: đóng cọc nhờ lực va chạm của búa đóng cọc; búa rung và ấn cọc nhờ thiết bị chuyên dùng; ép cọc bằng các lực tĩnh, khoan đất rồi nhồi vật liệu vào thành dạng cọc nhồi.
Dùng móng cọc khi gặp nền đất yếu (bùn, cát chảy…) không chịu được trực tiếp tải trọng từ công trình. Tuỳ theo cách làm việc, chia cọc thành hai loại: cọc chống và cọc ma sát. Cọc chống truyền tải trọng qua đầu cọc lên lớp đất cứng hoặc đá. Cọc ma sát (cọc treo) có đầu cọc tựa lên lớp đất bị nén co, truyền tải trọng vào đất một phần lớn qua ma sát ở các mặt bên và một phần qua đầu cọc.
Cọc ba rét (barrette)
Cũng giống như cọc khoan nhồi, cọc ba rét cũng là cọc bê tông đổ tại chỗ nhưng thay vì phải khoan tạo lỗ người ta tiến hành tạo lỗ cho cọc ba rét bằng cách sử dụng máy đào chuyên dụng đào tạo lỗ trong dung dịch chống sập vách đất hố đào…
Cọc ba rét có khả năng chịu tải trọng rất lớn nên cũng được ứng dụng trong thiết kế móng của các công trình cao tầng, công trình có tải trọng truyền xuống lớn…
Cọc cát
Khác với các loại cọc cứng khác (Bê tông, bê tông cốt thép, cọc gỗ, cọc tre…) là 1 bộ phận của kết cấu móng, làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tải trọng xuống đất nền, mạng lưới cọc cát làm nhiệm vụ gia cố nền đất yếu nên còn gọi là nền cọc cát. Là loại cọc nêm, thường dùng cho nhà dân dụng ít tầng và khu vực không có nước ngầm. Sử dụng ống bao bằng thép có cửa ở đầu ống, khi đóng ống, cửa đóng lại, khi đạt độ sâu thiết kế rút ống lên cửa mở ra, tiến hành nhồi cát xuống, nhồi đến đâu đầm chặt đến đó và rút dần ống bao lên. Thường dùng gỗ, ống thép có phần mở ở mũi cọc. Nhồi cát từng lớp từ 500-700 rồi tưới nước đầm chặt bằng chày hoặc đầm rung. Cọc cát có đường kính từ 300-500, chiều dài 1000.
Cọc cát được sử dụng như một giải pháp gia cố nền đất yếu.
Việc sử dụng cọc cát để gia cố nền có những ưu điểm nổi bật sau:
• Cọc cát có ưu điểm như giếng cát, giúp nước lỗ rỗng thoát ra nhanh, làm tăng quá trình cố kết và độ lún của công trình diễn ra nhanh hơn
• Nền đất được ép chặt do ống thép tạo lỗ, nước bị ép chặt nên bị thấm ra ngoài cọc cát nên tăng cường độ nền khi xử lý bằng cọc cát
• Cọc cát thi công thi công đơn giản, vật liệu rẻ tiền nên có giá thành rẻ hơn so với các vật liệu khác
• Cọc cát thường được gia cố cho nền đất yếu lớn hơn 3m
Cọc đất vôi, cọc xi măng đất
Việc chế tạo cọc vôi, cọc xi măng đất giống như cọc cát nhưng khi thi công phải có máy chuyên dụng (máy alimak của Thuỷ Điển)
Cọc ép nhà liền kề
Với công trình xây chen hay nhà dân dụng thì nên dùng cọc 20x20cm và chiều dài vừa đủ để Qa đạt 10 – 20 tấn là được. Sử dụng cọc nhỏ vừa đủ như vậy là ta dùng đối trọng nhỏ ép, tránh được việc gây ảnh hưởng cho những công trình lân cận. Ðơn cử, văn phòng 11 tầng tại đường Ðông Du (ảnh) và Nguyễn Thị Minh Khai đã dùng cọc “siêu nhỏ” này làm móng
Nếu kế có nhà liền kề thì tim cọc phải cách nhà kế bên ít nhất 70cm do không bao giờ đơn vị thi công có thể ép sát cọc vào nhà hàng xóm được vì còn diện tích cho khung và giá ép nữa. Do đó phải thiết kế đài móng như congson. Trường hợp này phải tính móng lệch tâm.
Cọc gỗ
Là loại cọc cột hay cọc nêm, thường dùng cho nhà dân dụng lớn hay nhà công nghiệp. Được dùng chủ yếu trong giải pháp gia cố nền hoặc trong các công trình phụ tạm. Cọc gỗ thường gặp trong các công trình phụ tạm, vì khả năng chịu tải của vật liệu của gỗ không lớn và cọc gỗ chỉ giữ được chất lượng khi nằm hoàn toàn dưới mực nước ngầm.
Phạm vi ứng dụng
Cọc gỗ được sử dụng ở những vùng đất luôn luôn ẩm ướt, luôn luôn ngập nước. Cọc gỗ còn thường dùng cho những móng trụ cầu gỗ nhỏ, được sử dụng để gia cố nền cho những công trình có tải trọng truyền xuống không lớn.
Dùng gỗ nhóm 4 hoặc 5 như dẻ, muồng, trầm… tiết diện 150×150, 200×200 hay gỗ tròn Φ160-320. Có thể nối cọc bằng bulông hoặc đinh đỉa. Đầu cọc bọc bằng đai thép, mũi cọc có bịt bằng thép nhọn. Cọc gỗ đóng nơi ẩm ướt để khỏi mục.
- Về mặt thi công ưu điểm của cọc gỗ là nhẹ,dễ chế tạo, búa và các thiết bị hạ cọc khá đơn giản.
- Cọc gỗ được làm bằng các loại gỗ thông, gỗ lim vv..
Đặc điểm, yêu cầu của cọc gỗ khi chế tạo cần chú ý 1 số điểm sau:
• Gỗ làm cọc phải là gỗ tốt, còn tươi. Nhóm gỗ càng cao càng tốt.
• Cây gỗ làm cọc phải thân thẳng, đồng đều, cường độ cao, trục thẳng, độ cong cho phép là < 1% chiều dài, và không quá 12cm.
• Đường kính cọc 18 – 30cm, độ chênh không quá 10mm/m, chiều dài cọc phụ 12m. Khi chế tạo cần làm cọc dài hơn thiết kế tùy thuộc vào thiết kế và từ 4,5m khoảng 0,5m đề phòng trong quá trình đóng, đầu cọc bị dập nát và cần cắt bỏ sau khi đóng xong. Khi yêu cầu cọc dài có thể nối cọc.
• Mũi cọc được vót nhọn thành hình chóp ba cạnh hay bốn cạnh, có khi vót 2 lần đường kính cọc. Vót tày một đoạn 10cm ở dạng tròn, có độ dài đoạn vót từ 1,5 đầu mũi cọc để tránh dập nát khi đóng.
- Nếu là cọc lớn đường cong đường kính thường từ 18-30cm, chiều dài từ 4,5 đến 12m, nếu ghép 3,hoặc 4 cây thì chiều dài có thể đến 20-25cm
• Nếu cọc phải đóng qua những lớp đất rắn hoặc có lẫn sỏi cuội rễ cây… thì mũi cọc phải được vát nhọn và bịt thép (mũ thép gắn vào mặt vát bằng đinh)để không bị toa khi đóng cọc.
• Để tránh nứt vỡ đầu cọc khi đóng, ta lồng một vòng đai làm bằng thép tấm hoặc tấm thép đệm hình tròn trên đầu cọc.
- Việc chế tạo tốt nhất là dùng cơ giới, rọc bỏ hết vỏ cây, cưa đầu cọc và vát mũi cọc. Đỉnh cọc phải được được bảo vệ bằng đai thép để bảo vệ đầu cọc.
- Khi chiều dài lớn có thể nối cọc, khi cần tiết diện lớn có thể ghép 3,4 cây lại với nhau.
Cọc ống thép nhồi bê tông
- Móng cọc này thường sử dụng khi xây cầu dẫn và cầu trung. Đường kính cọc ống tép có thể đạt đến 0,9 đến 1m, chiều sâu hạ cọc có thể đến 40m. Các bước thi công cọc như sau:
Chế tạo ống thép
• Đóng cọc ống thép bịt mũi xuống độ sâu thiết kế
• Đặt cốt thép vào lòng cọc
• Đổ bê tông vào lòng cọc
Kiểm tra chất lượng cọc và thử cọc
- Cọc được thi công theo phươngpháp đóng bằng búa rơi tự do. Cọc ống thép được sản xuất tại nhà máy theo công nghệ hàn xoắn ốc, vật liêu làm cọc bằng thép có chiều dày 12-14mm, mũi cọc được bịt kín. Cọc được chia thành 15-20m và khi hạ cọc được nối với nhau bằng các mặt bích.
Nhận xét: Loại cọc này có chất lượng tốt, rất tốt về mặt chịu lực. Áp dụng tốt cho cầu trung và cầu lớn.
Cọc thép
- Cọc thép làm bằng thép ống có đường kính từ 300 đến 600, chiều dài từ 12m đến 18m trong nhiều trường hợp có thể dài tới 40m, chiều dày ống thép từ 10mm trở lên.
- Cọc thép có trọng lượng nhỏ do đó thuận tiện cho quá trình vận chuyển bốc xếp và hạ cọc.
- Cọc thép có cường độ cao, có khả năng chịu lực lớn, đặc biệt khi nhồi bê tông vào trong lòng cọc thép theo phương pháp đổ tại chỗ, vì vậy cọc thép được sử dụng làm móng cho các công trình có tái trọng truyền xuống nền lớn. Tuy nhiên giá thành của cọc thép thường rất cao.
- Tùy yêu cầu cụ thể và đặc điểm địa chất nền đất người ta còn sử dụng loại cọc thép có bố trí cánh vít trên thân cọc gọi là cọc vít. Cọc vít cũng có độ bền và khả năng chịu tải trọng lớn.
Mạnh Thân - VLXD.org
