Móng cọc là loại móng sâu, được tạo thành bởi một cột dài với tiết diện nhỏ, được làm từ thép hoặc bê tông cốt thép, hoặc đôi khi được làm bằng gỗ. Một móng được xem là “móng cọc” khi độ sâu của nó lớn gấp ba lần bề rộng của nó. Móng cọc được sử dụng để chống đỡ cho kết cấu hoặc truyền tải lực xuống dưới bằng cách chịu nén hoặc ma sát bề mặt. Móng cọc thường được sử dụng cho các công trình lớn hoặc trong trường hợp nền đất yếu dễ lún sụt.
Khi nào sử dụng móng cọc?
Dưới đây là những tình huống mà móng cọc sẽ mang lại lợi ích:
- Khi mực nước ngầm nông, móng cọc là giải pháp tốt nhất.
- Khi tải trọng của kết cấu lớn và không đều.
- Khi các loại móng khác tốn kém chi phí hơn hoặc không khả thi.
- Khi lớp đất nông có thể chịu nén.
- Khi có khả năng xảy ra xói mòn do vị trí thi công ở gần sông hoặc bờ biển.
- Khi có một hệ thống kênh hoặc thoát nước ở gần kết cấu.
- Khi không thể đào đất tới độ sâu mong muốn do điều kiện đất xấu.
- Khi lượng nước ngầm quá lớn khiến rãnh móng không thể được giữ cho khô ráo bằng máy bơm hay bất cứ biện pháp nào khác.
Khi một trong những điều kiện trên xảy ra, kỹ sư phải đưa ra lựa chọn sử dụng loại móng cọc hoặc kết hợp các loại móng cọc khác nhau.
Phân loại móng cọc
Móng cọc có thể được phân loại theo chức năng, vật liệu hoặc biện pháp thi công. Dưới đây là các loại móng được trong xây dựng:
A: Phân loại theo chức năng
- Cọc cừ
- Cọc chịu lực
- Cọc chống
- Cọc ma sát
- Cọc nén đất
B: Phân loại theo biện pháp thi công
- Cọc chiếm chỗ
- Cọc thay thế
C. Phân loại theo vật liệu
- Cọc gỗ
- Cọc bê tông
- Cọc thép
- Cọc composite
1. Phân loại theo chức năng
1.1. Cọc cừ
Cọc cừ được sử dụng để chống đỡ lực ép ngang từ đất lở hoặc dòng chảy, làm đê quai, gia cố mương, gia cố bờ. Chúng không thể chống đỡ tải trọng đứng của kết cấu. Cọc cừ thường được sử dụng với những mục đích sau:
- Làm tường chắn
- Bảo vệ chống xói lở bờ sông
- Giữ đất tơi xốp xung quanh rãnh móng
- Cách ly nền móng với lớp đất liền kề
- Ngăn đất sạt lở và do đó làm tăng khả năng chịu lực của đất.
1.2. Cọc chịu lực
Cọc chịu lực được sử dụng để truyền tải trọng thẳng đứng từ kết cấu, xuyên qua một lớp đất yếu, xuống một nền đất cứng có khả năng chịu tải tốt hơn. Tùy thuộc vào cơ chế truyền tải lực mà có thể chia thành các loại cọc chịu lực khác nhau.
1.2.1. Cọc chống
Cọc chống truyền tải trọng xuống thẳng mũi cọc. Mũi cọc được cắm một nền đất hoặc đá cứng, do đó cọc sẽ truyền tải trọng sang lớp đất cứng một cách an toàn.
Tổng khả năng chịu lực của móng cọc phụ thuộc vào diện tích mũi cọc và khả năng chịu lực ở độ sâu cụ thể mà mũi cọc cắm vào, kết hợp thêm hệ số an toàn để tính toán, lựa chọn đường kính cọc.
1.2.2. Cọc ma sát
Cọc ma sát truyền tải trọng từ kết cấu xuống đất bằng lực ma sát giữa bề mặt cọc với lớp đất xung quanh như đất sét, đất cát. Ma sát có thể được truyền trên toàn bộ chiều dài cọc hoặc một phần chiều dài của cọc, tùy vào địa chất của đất.
Sức chịu tải của cọc được tính bằng diện diện tích bề mặc cọc nhân với lực ma sát trên đơn vị diện tích bề mặt cọc. Trong thiết kế cọc ma sát, cần tính đánh giá một cách chính xác lực ma sát trên bề mặt, đồng thời cần xét thêm hệ số an toàn. Ngoài ra có thể tăng đường kính cọc, tăng độ sâu, tăng số lượng cọc và làm nhám bề mặt cọc để tăng khả năng chịu ma sát của cọc.
1.3. Cọc đầm chặt
Khác với các loại móng cọc khác, cọc đầm chặt không chịu bất cứ tải trọng trực tiếp nào. Loại cọc này được đóng theo các khoảng cách khép kín để tăng khả năng chịu lực của đất bằng cách đầm nén chặt.
2. Phân loại cọc theo vật liệu và biện pháp thi công
Theo biện pháp thi công có thể chia thành hai loại cọc: cọc chiếm chỗ và cọc thay thế.
- Cọc chiếm chỗ được thi công bằng cách đóng cọc theo phương thẳng đứng và hướng tâm xuống đất.
- Cọc thay thế được thi công bằng cách khoan và loại bỏ đất, sau đó chèn vào lỗ khoan bằng cách đổ bê tông tại chỗ hoặc sử dụng cọc bê tông đúc sẵn.
3. Phân loại cọc theo vật liệu
Căn cứ vào vật liệu, có thể chia thành các loại cọc sau:
3.1. Cọc gỗ
Cọc gỗ là loại móng cọc được đặt ở dưới mực nước. Chúng có thể tồn tại trong khoảng 30 năm. Cọc gỗ thể có dạng hình chữ nhật hoặc đường tròn, với đường kính và kích thước dao động từ 12 đến 16 inch, chiều dài thường gấp 20 lần chiều rộng trên cùng.
Cọc gỗ thường được thiết kế để chịu từ tải 15 đến 20 tấn. Có thể tăng khả năng chịu tải bằng cách bắt vít các tấm nối ray ở mặt bên của cọc gỗ.
Ưu điểm của cọc gỗ:
- Cọc gỗ thường có sẵn trong tự nhiên
- Tiết kiệm chi phí
- Dễ dàng lắp đặt
- Khó bị hư hại
- Sau khi lắp đặt, có thể cắt cọc gỗ tới bất kỳ chiều dài nào theo yêu cầu
- Có thể dễ dàng rút cọc gỗ khi cần thiết
Nhược điểm của cọc gỗ:
- Cọc dài thường không có sẵn
- Cọc thường không thẳng nếu chiều dài cọc ngắn
- Khó đóng cọc vào tầng đất cứng
- Khó gia cố thêm cho cọc gỗ
- Không thích hợp để chịu lực
- Cần thêm biện pháp để tăng độ bền của cọc gỗ, ví dụ sử dụng chất bảo quản
3.2. Cọc bê tông
3.2.1 Cọc bê tông đúc sẵn
Móng cọc bê tông đúc sẵn thường được đúc ở dạng nằm ngang với cọc vuông hoặc thẳng đứng với cọc tròn. Cọc đúc sẵn thường được gia cố bằng thép để tránh bị gãy trong quá trình di chuyển từ bệ đúc đến vị trí đặt móng. Sau khi đúc cọc, cần phải theo yêu cầu kỹ thuật. Thời gian bảo dưỡng thường kéo dài từ 21 đến 28 ngày.
Ưu điểm của cọc bê tông đúc sẵn
- Tăng khả năng chống lại các vết nứt hóa học và sinh học
- Thường có độ bền cao
- Có thể lắp đặt một đường ống dọc theo tâm cọc để thuận tiên cho việc đóng cọc
- Cọc đúc sẵn giúp tăng tiến độ thi công
- Hạn chế sử dụng cốt thép
- Có thể kiểm soát chất lượng cọc
- Nếu phát hiện ra lỗi, có thể thay thế cọc trước khi vận chuyển
- Cọc đúc sẵn có thể đóng dưới nước
- Cọc có thể chịu tải ngay sau khi được đóng tới chiều dài yêu cầu
Nhược điểm của cọc bê tông đúc sẵn
- Khó tăng chiều dài cọc
- Thiếu linh hoạt
- Cần thiết bị nặng và tốn kém chi phí vận chuyển
- Vì chúng không có sẵn nên dễ dẫn tới chậm tiến độ
- Có thể hư hỏng trong quá trình đóng cọc
3.2.2. Cọc bê tông đúc tại chỗ
Cọc bê tông đúc tại chỗ được thi công bằng cách khoan đất đến độ sâu mong muốn, đặt một ống vỏ kim loại xuống, rồi đổ bê tông tươi mới được trộn vào đó và chờ tới khi bê tông khô. Ống vỏ có thể được để lại cùng bê tông hoặc được rút ra sau khi đổ bê tông. Thông thường cọc bê tông đổ tại chỗ có dạng hình tròn.
Ưu điểm cọc bê tông đúc tại chỗ
- Lớp vỏ có trọng lượng nhẹ và dễ xử lý
- Dễ thay đổi chiều dài cọc
- Có thể lắp ráp vỏ ngay lập tức
- Không yêu cầu quá cao trong việc chống phá hủy
- Khó bị phá vỡ trong quá trình lắp đặt
- Có thể bổ sung cọc nếu cần thiết
Nhược điểm của cọc bê tông đúc tại chỗ
- Cần giám sát, kiểm soát chất lượng trong quá trình thi công một cách cẩn trọng
- Cần không gian để lưu trữ vật liệu xây dựng
- Khó thi công tại những nơi có dòng nước ngầm lớn
- Đáy cọc có thể bất đối xứng
- Nếu không gia cố cọc hoặc không có vỏ bọc, khả năng chịu sức căng của cọc sẽ yếu khi nâng lên
3.3. Cọc thép
Cọc thép thường có dạng chữ I hoặc ống rỗng và được lấp đầy bằng bê tông. Kích thước có thể dao động từ 10 inch đến 24 inch và độ dày thường ¾ inch. Do diện tích thiết diện nhỏ nên cọc thép rất dễ đóng. Chúng chủ yếu được dùng làm cọc chịu lực.
Ưu điểm của cọc thép:
- Dễ dàng lắp đặt
- Khả năng đóng sâu hơn bất cứ loại móng cọc nào khác
- Dễ xuyên qua lớp đất cứng nhờ diện tích mũi cọc nhỏ hơn
- Dễ dàng ghép nối cọc thép
- Sức chịu tải lớn
Nhược điểm của cọc thép:
- Dễ bị ăn mòn
- Có thể bị lệch khi vận chuyển
- Tốn kém chi phí
Theo: Đàm Quang Trường
