Ép cọc bê tông là một trong những phương pháp thi công phổ biến trong xây dựng, đặc biệt là các công trình có yêu cầu về nền móng chắc chắn. Quá trình ép cọc bê tông giúp gia tăng khả năng chịu lực cho công trình, đồng thời giảm thiểu nguy cơ lún, sạt lở. Với kỹ thuật hiện đại, việc ép cọc bê tông ngày nay trở nên nhanh chóng, hiệu quả và bền vững hơn bao giờ hết. Bài viết này sẽ cung cấp thông tin chi tiết về quy trình, ưu điểm và các yếu tố cần lưu ý khi thực hiện ép cọc bê tông trong xây dựng.
Nội dung bài viết
1. Ép cọc bê tông là gì?
Ép cọc bê tông là một quy trình xây dựng sử dụng các thiết bị và máy móc hiện đại để đóng các cọc bê tông đúc sẵn xuống nền đất sâu tại các vị trí đã được xác định, nhằm mục đích tăng cường khả năng chịu lực cho phần móng của công trình. Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ bền vững, hạn chế tối đa tình trạng sụt lún và duy trì sự ổn định kết cấu lâu dài cho công trình.
Tầm quan trọng của việc ép cọc bê tông thể hiện ở khả năng tạo ra nền móng kiên cố cho nhiều loại hình công trình trên các dạng địa hình khác nhau. Đối với nhà ở, nó mang lại sự ổn định cho nền móng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế và thi công, đồng thời ngăn chặn các sự cố như lún, nghiêng và nứt tường. Trong các công trình đặc biệt như chống ngập và đê kè, cọc bê tông là yếu tố không thể thiếu để xây dựng hệ thống kênh rạch hiệu quả, ngăn chặn lũ lụt và gia cố các kết cấu kết hợp giao thông. Xét về tổng thể, bê tông cốt thép trong ép cọc là một thành phần chịu lực chủ chốt, góp phần to lớn vào việc giảm thiểu các rủi ro tiềm ẩn trong quá trình xây dựng.
2. Các phương pháp ép cọc bê tông
Phương pháp ép neo
Phương pháp ép neo (hay ép cọc neo) hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong các công trình hiện nay. Phương pháp thi công này sử dụng các loại máy thủy lực với lực ép dao động từ 40 tấn đến 50 tấn, giúp ép cọc bê tông kích thước 200×200 và 250×250 một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Phương pháp ép neo nổi bật với ưu điểm chi phí thi công thấp hơn nhiều so với các loại máy khác, đồng thời tiết kiệm được thời gian thi công đáng kể. Đây là phương pháp thi công lý tưởng cho những công trình có không gian nhỏ hẹp, vì máy neo có khả năng hoạt động hiệu quả ngay cả trong các ngõ nhỏ. Đặc biệt, khi thi công cho công trình nhà dân, phương pháp ép neo có thể hoàn thành công việc chỉ trong một ngày làm việc. Chi phí vận chuyển và nhân công của máy neo cũng thấp.
Phương pháp ép tải
Máy tải là một loại máy ép cọc thủy lực, khác biệt so với máy neo ở việc sử dụng cục đối trọng (thường là sắt hoặc bê tông) để tạo lực ép và đóng cọc xuống. Phương pháp ép tải (hay ép cọc bằng máy tải) chủ yếu được áp dụng cho các công trình có tải trọng lớn, với lực ép dao động từ 60 tấn đến 120 tấn. Phương pháp thường được dùng để thi công các loại cọc bê tông cốt thép kích thước 200x200mm, 250x250mm, 300x300mm và cọc ly tâm D300, D350.
Chi phí thi công bằng máy tải thường cao hơn đáng kể so với máy neo. Thời gian thi công cho một công trình tương đối thường mất khoảng 1 tuần. Bên cạnh đó, chi phí vận chuyển máy tải cũng cao hơn máy neo do thường phải sử dụng xe phooc để chở. Do đặc điểm này, phương pháp ép tải chỉ phù hợp với các công trình có mặt bằng rộng rãi, đảm bảo xe phooc hoặc xe tải lớn có thể di chuyển và tiếp cận tận nơi thi công.
Phương pháp ép bán tải
Máy bán tải là loại máy ép cọc sử dụng hệ thống neo làm đối trọng, tuy nhiên được thiết kế với nhiều trụ neo, thường là 6 trụ. Điểm đặc biệt của loại máy này là khả năng thi công ở các công trình có ngõ nhỏ, ngõ bé mà vẫn đáp ứng được yêu cầu tải trọng cao, thường trên 50 tấn, với lực ép dao động từ 50 đến 60 tấn. Phương pháp ép bán tải phù hợp để thi công các loại cọc bê tông vuông 200x200mm, 250x250mm, 300x300mm và cọc ly tâm D300. Về chi phí, vận chuyển máy bán tải rẻ hơn so với máy tải nhưng lại đắt hơn máy neo, đồng thời thời gian thi công cũng kéo dài hơn so với cả hai loại máy trên.
Phương pháp ép cọc bằng robot
Máy robot là công nghệ ép cọc hiện đại từ Trung Quốc, được thiết kế chuyên biệt cho các dự án có khối lượng thi công lớn, thường lên đến hàng vạn mét cọc. Ưu điểm là thời gian thi công nhanh chóng. Phương pháp ép cọc bằng robot sử dụng lực ép tải trọng bằng thủy lực, có nhiều mức tải trọng khác nhau từ 80 tấn, 150 tấn, 240 tấn, 360 tấn và có thể lên đến 1000 tấn, tùy thuộc vào từng loại máy robot và yêu cầu của dự án. Phương pháp này có khả năng thi công nhiều loại cọc bê tông với kích thước đa dạng. Đặc biệt, phương pháp ép cọc bằng robot mang lại độ chính xác cao, đảm bảo khoảng cách cọc theo đúng thiết kế, đồng thời giúp thay thế sức lao động của con người, từ đó tiết kiệm thời gian và chi phí cho chủ đầu tư. Tuy nhiên, chi phí vận chuyển của máy robot thường lớn và chi phí ép nhân công cũng cao hơn các phương pháp khác.
Phương pháp ép cọc bằng xe máy múc
Một phương pháp ép cọc bê tông cốt thép khác là sử dụng gầu của xe cuốc đất (xe máy xúc) để tạo lực ép đưa cọc xuống lòng đất. Phương pháp này có tải trọng ép không lớn, thường dao động từ 0.5 tấn đến 5 tấn tùy thuộc vào trọng lượng của xe cuốc. Nó thường được ứng dụng trong thi công ép cọc bê tông cho các công trình kè bờ sông, suối, một số hạng mục hàng rào, hoặc làm móng cọc cho các công trình nhà ở quy mô nhỏ từ 1 đến 2 tầng. Móng cọc nhà được thi công bằng phương pháp này chủ yếu phổ biến ở khu vực miền Tây có nền đất yếu, nơi mà các loại máy ép cọc chuyên dụng ít được sử dụng hơn.
Phương pháp ép cọc sử dụng búa rung thủy lực
Phương pháp ép cọc bê tông sử dụng búa rung là một kỹ thuật giúp giảm ma sát và lực nén giữa cọc và đất nền, từ đó đưa cọc bê tông xuống lòng đất một cách từ từ. Phương pháp này được phân loại thành nhiều dạng dựa trên nguyên lý hoạt động và cấu tạo, bao gồm búa rung xung kích và búa rung thuần túy (với các kiểu nối mềm và nối cứng). Đối với các loại máy búa rung sử dụng trong dân dụng, tải trọng ép thường không cao và phụ thuộc vào công suất của từng loại búa cụ thể. Kỹ thuật ép cọc bằng búa rung thường được ứng dụng trong thi công các dự án lớn như kè, công trình thủy lợi, cầu đường, đặc biệt là trên những nền đất yếu.
3. Cấu tạo cọc bê tông cốt thép
Cọc bê tông cốt thép là loại cọc được sử dụng phổ biến trong xây dựng dân dụng như nhà cấp 4, nhà 2 tầng, nhà 3 tầng và công trình có tải trọng lớn, đóng vai trò là cọc chống hoặc cọc treo. Chúng nổi bật với độ bền vững cao, khả năng chịu tải tốt và chống lại sự xâm thực của hóa chất trong đất. Cấu tạo cọc gồm bê tông và cốt thép, thường có dạng tròn hoặc vuông với kích thước đa dạng. Một số kích thước phổ biến là 20× 20cm, 25× 25cm, 30× 30cm, 35× 35cm, 40× 40cm và chiều dài cọc thường là 5, 12, 15, 18, 21, 25.
Cốt thép sử dụng thường có đường kính với phi 14, 16, 18, 20, 22 tùy theo kích thước cọc. Kích thước cọc được lựa chọn dựa trên tính toán và yêu cầu cụ thể của từng công trình. Để thuận tiện cho vận chuyển và thi công, cọc có thể được nối. Hiện nay, cọc tiết diện vuông vẫn là lựa chọn ưu tiên nhờ cấu tạo đơn giản và khả năng chế tạo nhanh chóng tại công trường với tên gọi cọc 200×200, cọc 250×250, cọc 300×300, 350×350, 400×400,…
Một số yêu cầu về cọc
Để đảm bảo chất lượng cọc bê tông cốt thép, dù được đúc sẵn hay tại công trường, cần tuân thủ các yêu cầu sau:
- Lớp bê tông bảo vệ cốt thép tối thiểu 3cm để chống bong tách và rỉ sét;
- Khu vực và khuôn đúc phải phẳng, khuôn cần được bôi trơn;
- Quá trình đổ bê tông phải liên tục từ mũi đến đỉnh và ghi rõ thời gian.
Cọc đúc sẵn chỉ được sử dụng khi bê tông đạt cường độ, giúp giảm thiểu rủi ro hư hỏng trong quá trình vận chuyển và thi công. Mật độ thép là yếu tố quan trọng quyết định tải trọng và chất lượng cọc, với tỷ lệ tối thiểu là 0.8% cho cọc đóng bằng búa và 0.5% cho cọc ép (tăng lên 0.8% cho cọc ép dài và nhỏ). Mật độ thép cần tăng lên 1%-2% khi mũi cọc cần xuyên qua lớp đất cứng, tỷ số L/D > 60, cọc bố trí dày trên diện rộng, hoặc khi L/D >= 80 và số lượng cọc dưới đài ít hoặc chỉ có một hàng.
4. Lực ép cọc bê tông
Công thức tính lực ép cọc bê tông
Sau khi đã đọc thông số trên đồng hồ áp suất, hãy áp dụng công thức sau để ghi vào bảng tra máy ép cọc:
LỰC ÉP CỌC THỰC TẾ = (TỔNG DIỆN TÍCH XY LANH THỦY LỰC) X (CHỈ SỐ TRÊN ĐỒNG HỒ ÁP SUẤT)
Trong đó:
- Tổng diện tích xy lanh thủy lực = (bán kính x 3,14) x (số xy lanh) (cm2)
- Đơn vị chỉ số trên đồng hồ là kg/cm2.
Sau khi tính được lực ép ra đơn vị kg, ta chỉ cần đổi ra đơn vị tấn là được.
Lưu ý, khi đọc thì áp suất trên đồng hồ áp theo đơn vị kg/cm2. Thời điểm thích hợp nhất để đọc thông số trên đồng hồ là khi nghe thấy tiếng máy rền. Ngoài ra, trong quá trình nghe thấy tiếng rền thì máy vẫn hoạt động nhưng cọc không xuống được nữa, dầm giàn ép nâng lên khỏi mặt đất thì đây chính là thời điểm đọc thông số chính xác.
Xem thêm: Mẫu nhật ký ép cọc mới nhất
Bảng quy đổi lực ép cọc bê tông
| Giá trị áp suất đọc trên phương tiện đo (kg/cm2) | Lực đo được trên phương tiện chuẩn (Tấn) | Độ lặp lại (%) |
|---|---|---|
| 20 | 10.2 | 2.59 |
| 40 | 20.3 | 2.16 |
| 60 | 30.5 | 1.28 |
| 80 | 40.6 | 1.12 |
| 100 | 50.8 | 1.64 |
| 120 | 61.0 | 1.06 |
| 140 | 71.1 | 0.6 |
| 160 | 81.3 | 0.89 |
| 180 | 91.4 | 0.73 |
| 200 | 101.6 | 0.68 |
| 220 | 111.8 | 0.63 |
| 240 | 121.9 | 0.59 |
| 260 | 132.1 | 0.55 |
Bảng tra lực ép cọc giàn máy neo
| Giá trị áp suất đọc trên phương tiện đo(kg/cm2) | Giá trị trung bình đọc trên phương tiện chuẩn(Tấn) | |
|---|---|---|
| 20 | 5.22 | |
| 40 | 10.44 | |
| 60 | 15.66 | |
| 80 | 20.88 | |
| 100 | 26.10 | |
| 120 | 31.32 | |
| 140 | 36.54 | |
| 160 | 41.76 | |
| 180 | 46.98 | |
| 200 | 52.20 | |
| 220 | 57.42 | |
| 240 | 62.64 | |
| 260 | 67.86 | |
| 270 | 70.47 |
Bảng tra máy ép cọc giàn máy tải sắt
| Giá trị áp suất đọc trên phương tiện đo (kg/cm2) | Giá trị trung bình đọc trên phương tiện chuẩn(Tấn) |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 10 | 3.2 |
| 20 | 4.6 |
| 30 | 6.9 |
| 40 | 9.1 |
| 50 | 11.3 |
| 60 | 13.6 |
| 70 | 16.0 |
| 80 | 18.1 |
| 90 | 20.2 |
| 100 | 24.5 |
| 120 | 27.2 |
| 140 | 35.1 |
| 160 | 38.0 |
| 180 | 46.5 |
| 200 | 48.2 |
| 210 | 51.8 |
Xem thêm
Ép cọc bê tông là giải pháp hiệu quả và đáng tin cậy để đảm bảo độ ổn định cho nền móng công trình. Với khả năng chịu lực tốt và tính bền vững cao, phương pháp này đã chứng minh được vai trò quan trọng trong xây dựng hiện đại. Việc áp dụng đúng kỹ thuật ép cọc bê tông sẽ giúp tối ưu hóa chất lượng và tuổi thọ công trình.
