Giáo trình nền và móng, đại học công nghệ gtvt chương 3 móng cọc

Giáo trình nền và móng, đại học công nghệ GTVT

Chương 3 MÓNG CỌC
3.1 . KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÓNG CỌC

 Khái niệm
Móng cọc là một loại móng sâu mà sức chống của nó có được bằng truyền tải trọng tới đất
hay đá tại độ sâu nào đó bên dưới kết cấu bằng khả năng chịu lực tại đáy, sự dính bám hay ma
sát, hoặc cả hai.
Khi các phương án móng nông không còn thích hợp để đỡ công trình, hoặc do tải trọng công
trình quá lớn, lớp đất nền bên trên là loại đất yếu có khả năng chịu lực kém. Người ta nghĩ đến
móng sâu làm bằng các vật liệu như gỗ, bê tông, thép … để truyền tải trọng đến những lớp đất
chịu lực cao (Hình 3.1).

Hình 3.1. Cọc phải cắm sâu vào tầng đất tốt

Các trường hợp sử dụng móng cọc:
- Mực nước cao;
- Tải trọng đẩy ngang lớn (cầu, cảng) hay mô men lật lớn (công trình tháp, cao tầng, tường
chắn đất cao ...);
- Tải trọng đứng lớn, đặc biệt khi chịu kéo;
- Mái dốc, địa tầng bên trên có độ nghiêng lớn;
- Công trình quan trọng, đòi hỏi độ tin cậy cao;
- Sửa chữa nhà hư hỏng do phần nền móng gây ra, nâng tầng.


Q0

Hình 3.2. Các công trình sử dụng móng cọc

Móng cọc gồm hai bộ phận chính: Cọc và bệ cọc

- Bệ cọc là bộ phận liên kết các cọc thành một khối, truyền tải trọng từ công trình xuống
cọc và nâng đỡ công trình bên trên.
- Cọc là bộ phận chủ yếu có tác dụng truyền tải
trọng từ c ông trình bên trên thông qua bệ cọc xuống

®Đài
µi c ä
c
cọc

nền đất dưới mũi cọc và đất xung quanh cọc. Đó là một
kiểu móng sâu tương đối mảnh được chôn toàn bộ hay
Lc

một phần trong đất, được thi công bằng đóng, khoan,
khoan xoắn, xói thuỷ lực hay các phương pháp khác,
và truyền tải trọng vào đất nền thông qua sức kháng
thành bên và sức kháng ở mũi cọc. Tùy điều kiện địa

c ä BTCT
c BTC T
Cọc

chất mà ứng xử giữa cọc đơn và đất nền là khác nhau (Hình 3.4)Hình 3.3. Cấu tạo móng cọc
Psö d ông

P

Psö d ôn g

P

P

P

c äc ma s¸ t +c hè ng

c äc c hè ng

I

2D - 5D

III

y Õu
y Õu
y Õu

II

t èt

R

3D - 7D

t èt

t èt

t èt

y Õu

Hình 3.4. Ứng xử của cọc đơn trong đất

 Ưu điểm của móng cọc
Có khả năng chịu tải trọng lớn, độ lún, chuyển vị ngang của đài móng nhỏ.


Tải trọng bên trên được truyền xuống cho đất xung quanh cọc và lớp đất tốt hoặc tầng đá gốc
dưới sâu chịu mà không cần phải đào các lớp đất phía trên nên giảm được chi phí và rủi ro khi
chống vách hố móng.
Do cọc được chôn sâu nên độ ổn định và khả năng chịu tải trọng ngang tốt,
Công nghệ thi công phổ biến, có thể cơ giới hoá việc thi công.

 Nhược điểm của móng cọc
Do đảm bảo khoảng cách tối thiểu giữa các cọc, đài cọc phải mở rộng gây tốn kém vật liệu và
chi phí thi công;
Cốt thép bố trí trong cọc đúc sẵn chủ yếu phục vụ quá trình vận chuyển, cẩu cọc và nhất là
cho lực xung kích rất lớn trong quá trình đóng vì vậy không tận dụng hết vật liệu trong quá trình
khai thác dẫn tới lãng phí vật liệu;
Không thể kéo dài cọc theo ý muốn do cọc bị hạn chế về độ mảnh đặc biệt là đối với cọc đúc
sẵn có tiết diện nhỏ nằm trong đất yếu;
Khó kiểm soát được chất lượng cọc đặc biệt là đối với cọc khoan, thiết bị thi công nặng nề,
cồng kềnh;
Khi hỏng cọc trong thi công và sử dụng rất khó thay thế, hoặc có thay thế được cũng rất tốn
kém, khó khăn;

Khi thi công nếu không kiểm soát tốt có thể gây ô nhiễm môi trường (cọc khoan nhồi do
dung dịch bentonit) hoặc ảnh hưởng tới các công trình lân cận (cọc đóng, quá trình đóng cọc có
thể gây chấn động làm nứt gãy, lún mạnh các công trình lân cận).
3.2. PHÂN LOẠI CỌC VÀ MÓNG CỌC
3.2.1

Phân loại cọc

3.2.1.1Phân loại theo vật liệu
a) Cọc thép
- Sử dụng trong các công trình phục vụ thi công, công trình tạm.
- Được chế tạo trong xưởng dạng thép hình.
- Có khả năng chịu được cả kéo hay nén.
- Dễ bị ăn mòn, giá thành cao.
b) Cọc bêtông cốt thép:
- Đây là loại cọc được sử dụng phổ biến nhất.
- Được chế tạo tại các xưởng chuyên dụng hoặc ngay tại công trường, mặt cắt ngang chủ yếu
có dạng hình vuông hoặc hình tròn.
- Chịu lực tốt, có thể áp dụng với nhiều loại địa tầng.
- Do tận dụng được nguyên vật liệu địa phương nên giá thành rẻ.


- Trng lng cc ln, kh nng chu kộo kộm, nht l chu kộo un.

ma sá t > 2/3 sức c hịu tải c ủa c ọ c

3.2.1.2.Phõn loi theo s lm vic ca cc
c ọ c c hố ng

đấ t yếu

đấ t tố t
R > 2/ 3 sức c hịu tải c ủa c ọ c

c ọ c ma sá t

c ọ c ma sá t - c hố ng

i

R

R

Hỡnh 3.5. Cc lm vic trong t

a) Cc ma sỏt:
- Trong trng hp cú lp ỏ hay tng chu lc nm sõu ln, cc chng tr nờn rt di v
khụng kinh t. Trng hp ny, cc c úng qua lp t yu n sõu xỏc nh. Khi ú sc
khỏng mi ca cc l nh v kh nng chu lc ch yu cú c t sc khỏng ca t bao quanh
dc thõn cc c chụn trong t.
b) Cc chng:
- Sc khỏng dc trc ca cc c hỡnh thnh ch yu l do sc khỏng mi cc. Khi mi cc
ta vo tng cng (tng ỏ) thỡ chuyn v ca cc l rt nh v sc khỏng ca cc ch yu do
thnh phn sc chng mi cc to nờn.
c) Cc ma sỏt + chng:
- Sc khỏng dc trc ca cc c hỡnh thnh t t hp ca c sc chu mi cc v sc
khỏng bao quanh dc thõn cc.

3.2.1.3Phõn loi theo kớch thc cc

Cc ng kớnh nh: d 0,6m.
Cc ng kớnh va: 0,6m < d 0,9m
Cc ng kớnh ln: 0,9m < d 2,5m.
Ging v mng: 2m < d < 5m.


3.2.1.4Phân loại theo phương pháp thi công
a) Cọc hạ bằng búa (cọc đóng):
- Móng cọc đường kính nhỏ:
Móng cọc đường kính nhỏ được sử dụng khá phổ biến trong các công trình ở nước ta hiện nay là
cọc bê tông cốt thép có tiết diện vuông hoặc tròn kích thước từ 250 ÷ 450mm. Cọc đường kính
nhỏ có thể được đúc sẵn trong các xưởng chuyên dụng hoặc được đúc tại hiện trường (Hình 3.6).
KÕt cÊu phÇn trªn
BÖ cäc

Cäc

NÒn

Hình 3.6. Cọc BTCT đường kính nhỏ

- Móng cọc ống.
Cọc ống là loại cọc tiết diện lớn, đường kính cọc từ 800 ÷ 2000mm (Hình 3.7), có dạng hình
ống, chiều dài cọc thường từ 20 ÷ 50m, được chế tạo sẵn thành từng đoạn tại xưởng hoặc công
trường và được lắp ghép lại với nhau ở hiện trường khi thi công. Cọc ống thường được chế tạo từ
bêtông cốt thép dự ứng lực.
Ngoài ra, khi thi công trụ ở nơi nước sâu (như cầu Thanh Trì - Hà Nội) đã sử dụng các ống
thép chỉ để làm vòng vây ngăn nước. Cọc ống thép có đường kính từ 300 ÷ 2000mm, chiều dày
tối thiểu là 5mm. Sau khi thi công xong, các ống thép này lại được nhổ lên và tái sử dụng. Trong
một số công trình được dùng làm móng (ví dụ như cầu Nhật Tân- Hà Nội, cọc ống thép có đường

kính d=1200mm và chiều dài l=40m) như Hình 3.8.

Hình 3.7. Cọc ống


Hình 3.8. Một số hình ảnh về móng cọc ống thép


- Giá thành rẻ do chi phí thấp.
- Có nhiều loại búa để thi công do vậy dễ đáp ứng cho nhiều loại cọc.
- Gây tiếng ồn, gây chấn động dễ ảnh hưởng đến sự an toàn cho các công trình xung quanh,
thời gian thi công kéo dài.
- Chỉ hạ được cọc đường kính nhỏ, dễ làm hư hại bêtông đầu cọc và gãy cọc do lực xung kích
lớn trong khi đóng. Cọc đóng là loại cọc điển hình của phương pháp thi công này (Hình
3.9)

Hình 3.9. Thi công cọc đóng
b) Cọc hạ bằng phương pháp ép tĩnh:
- Không gây chấn động do đó phù hợp khi thi công móng để sửa chữa các công trình, hay thi
công móng gần các công trình đang sử dụng mà nếu đóng cọc dễ gây nguy hại.
- Tốc độ thi công chậm, nếu chiều dài cọc lớn thì yêu cầu cần phải có lực ép lớn nên giá
thành cao.
c) Cọc hạ bằng phương pháp rung kết hợp với vòi xói:
- Móng giếng chìm.
Móng giếng chìm là loại móng mà phương pháp thi công giống như thi công giếng nước, đó
là kết cấu giếng được đúc thành từng đốt cao 4÷6m, sau đó đất bên trong lòng giếng được đào đi,
đốt giếng được đánh chìm dần xuống do trọng lượng bản thân. Đốt này hạ xong lại tiếp tục đúc
đốt tiếp theo ở phía trên rồi lặp lại việc đào đất và đánh chìm. Các đốt giếng có thể được đúc tại
chỗ hoặc đúc sẵn từ nới khác rồi chở đến vị trí móng.
Móng giếng chìm là loại móng có khả năng chịu tải rất cao, có thể kết hợp thi công bằng

phương pháp thủ công trong quá trình thi công. Do đó, tốc độ thi công
tương
đốiMóng
chậm,
khóchìm
cơ
Hình
3.10.
giếng

è ng vËn chuyÓn vËt liÖu

è ng cho ngu êi lªn xuèng
V¸ch ng¨n


giới hóa thi công, chịu ảnh hưởng của thời tiết. Một số công trình cầu ở Việt Nam đã sử dụng
loại móng này như cầu Thăng Long, Bãi Cháy…
Trong quá trình thi công giếng chìm thường gặp hiện tượng cát chảy. Vì vậy, người ta dùng
khí nén bơm ép đẩy nước ra ngoài ở khu vực đào lấy đất dưới đáy giếng (Hình 3.11). Áp dụng
phương pháp thi công này thì móng giếng chìm được gọi là móng giếng chìm hơi ép.
- Có thể hạ cọc đường kính lớn qua nhiều tầng địa chất khác nhau.
- Thiết bị thi công và vận hành phức tạp, thời gian thi công lâu.
- Khi thi công dễ xảy ra sự cố nghiêng lệch và khó hạ cọc qua vùng địa chất phức tạp có
nhiều chướng ngại vật.
d) Cọc đổ tại chỗ:
- Trước tiên tiến hành việc khoan tạo lỗ sâu vào trong lòng đất, sau đó tiến hành đặt lồng cốt
thép và đổ bêtông cọc, trong quá trình thi công phải có các biện pháp cụ thể chống sập thành
vách hố khoan. Cọc khoan nhồi là loại cọc điển hình cho phương pháp thi công này (Hình 3.12)

Hình 3.12. Trình tự thi công cọc khoan nhồi

- Móng cọc khoan nhồi, cọc Barrette.


Hình 3.13. Cọc khoan nhồi

Đây là loại móng được dùng rất phổ biến ở nước ta hiện nay. Người ta dùng các dụng cụ
khoan để tạo lỗ trong đất đến độ sâu thiết kế, sau đó hạ lồng cốt thép và đổ bêtông lòng cọc. Tại
Việt Nam, thường sử dụng loại cọc có đường kính 1000 ÷ 1500mm (có thể lên đến 2500mm),
chiều dài từ 30 ÷ 50m (có thể đến 100m) như Hình 3.13.
Cọc barrette thường được dùng làm kết cấu tường của tầng hầm trong các nhà cao tầng. Nó là
một dạng cọc khoan nhồi (biện pháp thi công giống như thi công cọc khoan nhồi), tuy nhiên
không thi công bằng mũi khoan hình tròn mà bằng loại gầu ngoạm hình chữ nhật, thường có tiết
diện chữ nhật với chiều rộng từ 600÷1500mm; chiều dài từ 2,2m ÷ 6,0m (Hình 3.14). Ngoài ra,
cọc barrette còn có thể có các loại tiết diện khác như: chữ thập (+), chữ T, chứ I, chữ L, hình ba
chạc ....


Hình 3.14. Cọc barrette

3.2.2

Phân loại móng cọc

Móng cọc bệ thấp
c ä c nÐn

Móng cọc bệ cao
c ä c k Ðo

t r o ng mã ng c ä c ®µi t hÊp

c ä c uè n

t r o ng mã ng c ä c ®µi c a o

Hình 3.15. Móng cọc bệ thấp và bệ cao.

3.2.2.1Móng cọc bệ thấp
Móng cọc bệ thấp là loại có đáy bệ nằm thấp hơn mặt đất và toàn bộ lực ngang tác dụng lên
móng sẽ được truyền cho đất ở phía sau bệ chịu.
Trong trường hợp móng có bệ nằm ngập trong đất, nhưng đất quá yếu, áp lực đất bị động
không đủ khả năng chống lại tải trọng ngang tác dụng lên móng, đài cọc vẫn có chuyển vị ngang
lớn gây uốn ở phạm vi đầu cọc thì vẫn không thể coi đó là móng cọc đài thấp.
Để đảm bảo yêu cầu này đáy bệ phải được đặt đến độ sâu nhất định. Có thể tìm được chiều
sâu này từ phương trình cân bằng giữa lực ngang tác dụng (H tt) và áp lực bị động của đất tác
dụng lên thành bên của bệ (Ep):


1
� o �
Htt �Ep  ..Df 2 .b.tg2 �
45  �
2
2�
�

(3.1)

Vậy ta có được công thức xác định độ sâu tối thiểu để đặt đáy bệ cọc thấp:
� o  � 2.Htt
hmin  .tg �
45  �
.
2
b.
�
�
Df ≥

(3.2)

trong đó:
φ: góc ma sát trong của đất xung quanh bệ;
Htt: tổng tải trọng ngang tính toán tác dụng tại đáy bệ;
b: chiều rộng của mặt phẳng bệ vuông góc với lực ngang tác dụng;
γ: trọng lượng thể tích của đất từ đáy bệ trở lên;
η: hệ số


η = 1 nếu không xét đến ma sát của đất xung quanh bệ (thiên về an toàn).



η = 0,75 nếu xét đến cả ma sát của đất xung quanh bệ.
Ưu điểm:
- Có độ ổn định tương đối tốt do cọc không phải chịu lực ngang nên nội lực đầu cọc nhỏ
hơn bệ cao, cọc ít phải chịu uốn, chỉ chịu lực nén dọc trục là chính.
- Chuyển vị ngang của đỉnh trụ sẽ giảm do giảm được chiều dài tự do làm việc của

cọc.
- Phù hợp tại những vị trí gần bờ, bãi sông và trong thành phố, nơi yêu cầu về mỹ
quan đô thị và tiết kiệm mặt bằng.
Nhược điểm:
- Phải kéo dài thân trụ nên tốn kém vật liệu.
- Ở những nơi mặt nước sâu vấn đề thi công sẽ gặp khó khăn và phức tạp.


Hình 3.16. Móng cọc bệ thấp

3.2.2.2.Móng cọc bệ cao
Móng cọc bệ cao là móng mà bệ cọc không được chôn vào trong đất hoặc chiều sâu chôn
móng (Df) không thoả mãn điều kiện công thức Df ≥ hmin.
Ưu điểm:
- Rút ngắn thân trụ do đó tiết kiệm vật liệu.
- Do nâng cao vị trí của bệ nên thuận tiện cho thi công đặc biệt là ở nơi có nước mặt sâu,
địa hình phức tạp
Nhược điểm:
- Cọc có chiều dài tự do lớn thì sinh ra chuyển vị ngang lớn;
- Cọc làm việc bất lợi do chịu mômen uốn, lực cắt trong đoạn đầu cọc.
Sự làm việc của móng cọc đài thấp so với móng cọc đài cao khác nhau rất nhiều nên việc tính
toán chúng cũng khác nhau. Nói chung, so với loại móng cọc đài thấp thì móng cọc đài cao chịu
tải trọng ngang kém hơn, nhưng về mặt thi công thì móng cọc đài cao có rất nhiều ưu điểm vì
không phải thi công đài cọc dưới đất, nhiều khi còn không phải thi công đài cọc ở dưới nước nữa
(nếu thiết kế đài cọc cao hơn mặt nước). Tuy nhiên tính toán móng cọc đài cao phức tạp hơn rất
nhiều so với móng cọc đài thấp.


Sơ đồ thiết kế móng cọc
Chuẩn bị tài liệu

Hồ sơ công
trình (H, V,
M)

Số liệu khảo
sát nền

Móng đài
thấp, móng
đài cao

Cọc đúc sẵn,
cọc khoan,
cọc ống…..

Cốt thép;
cường độ
cốt thép

Bê tông
móng, bê
tông lót

Lớp bê tông
bảo vệ

Tính toán
sơ bộ số
lượng cọc

Khoảng
cách giữa
các cọc

Bố trí cọc
trên mặt
bằng móng

Khả năng
chịu tải của
cọc

Độ lún của
nhóm cọc

Mức độ
hợp lý bố
trí cọc

Khả năng
chống đâm
thủng đài

Khả năng
chịu uốn
của đài cọc

Bố trí cốt
thép chịu
lực

Các tiêu
chuẩn thiết
kế

Đề xuất phương án
móng cọc
Cọc BTCT,
cọc thép….

Vật liệu

Lựa chọn độ sâu chôn
móng Df

Chọn kích thước
móng

Tính toán nội lực đầu
cọc

Kiểm tra cọc

Kiểm tra bệ

Triển khai bản vẽ


3.3. CẤU TẠO CỌC BÊ TÔNG CỌC ĐÓNG
3.3.1

Kích thước cọc

Mặt cắt ngang cọc thường là hình vuông cạnh 200, 250, 300, 350, 400, 450 (mm) hoặc hình
tròn đường kính không quá 600mm, đôi khi là hình đa giác. Khi các cọc bê tông không tiếp xúc
với nước chứa muối, các cọc phải có diện tích mặt cắt ngang đo ở phía trên đoạn thon không nhỏ
hơn 90000mm2. Các cọc bê tông sử dụng trong nước chứa muối phải có diện tích mặt cắt ngang
không nhỏ hơn 142000mm2. Các góc của mặt cắt hình chữ nhật phải được vát góc.
Chiều dài toàn cọc (L) phải thoả mãn yêu cầu về độ mảnh: L/d = 30 ÷ 70. Chiều dài toàn cọc
bằng khoảng cách từ đáy bệ đến mũi cọc cộng với chiều dài cọc ngàm vào bệ.
Cọc bêtông cốt thép đường kính nhỏ được chế tạo thành từng đốt có chiều dài phổ biến
l=5÷18m (chiều dài tối đa mỗi đốt còn tuỳ thuộc vào đường kính cọc, d = 30cm thì không nên
lấy quá 8m còn khi d = 45cm thì không quá 15m). Các đốt cọc sẽ được nối dần với nhau trong
quá trình thi công. Thông thường sức kháng dọc trục cho phép của cọc bê tông cốt thép là
300kN÷ 3000kN.
3.3.2

Cấu tạo cốt thép cọc

 Cốt thép đai
Cốt đai có nhiệm vụ định hình khung cốt thép khi chế tạo; chống nứt, chống cắt, chịu ứng
suất cục bộ khi thi công.
Cốt thép đai dùng thép Φ6 uốn thành khung vuông riêng rẽ gọi là đai vuông hoặc uốn liên tục
thành hình lò xo gọi là cốt đai xoắn. Đai vuông có tác dụng định hình kết cấu và chống nở hông
tốt hơn nhưng gia công lắp đặt lâu hơn, phải dùng hai khung lồng vào nhau, khung trong đai các
cốt thép ở bốn mặt cọc, khung ngoài đai các thanh ở các góc. Cốt đai lò xo chịu cắt tốt hơn, gia
Hình
3.17.
đaihình
rời và

đaithép
lò xoở bốn mặt cọc
công, lắp đặt nhanh và quấn quanh cả 8 thanh cốt
chủ,
đểCốt
định
cáccốtcốt
phải bổ sung thêm các cốt thép chữ S.
Bước cốt đai (a): a = 5 ÷ 10cm ở đầu đốt cọc và a = 15 ÷ 20cm ở giữa đốt cọc.

 Cốt thép dọc chủ
Cốt thép dọc chủ có đường kính 12 ÷ 32mm và phụ thuộc vào tính toán (để chịu lực khi thi
công). Cốt thép dọc phải có không ít hơn 4 thanh đặt theo các khoảng cách đều đặn xung quanh
chu vi cọc. Diện tích cốt thép không được nhỏ hơn 1.5% diện tích mặt cắt ngang toàn bộ bêtông
đo bên trên điểm thon.
Toàn bộ chiều dài của cốt thép dọc phải được bọc bằng cốt thép xoắn hoặc đai tương đương.
Cốt thép dọc sẽ chịu lực trong quá trình khai thác, quá trình vận chuyển và đặc biệt khi đóng cọc


(thông thường cốt thép dọc chủ được bố trí rất thừa nếu so với yêu cầu tính toán chịu lực khi cọc
làm việc trong móng do để tăng an toàn trong khi đóng và vận chuyển cọc).

 Cốt thép móc cẩu và móc treo
Móc cẩu dùng để vận chuyển cọc (từ nhà máy lên xe hoặc từ xe xuống nơi thi công…) còn
móc treo sử dụng khi cần phải dựng đứng cọc lên để đóng vào đất.
Cốt thép móc cẩu thường có đường kính 14 ÷ 25mm. 2 móc cẩu đặt cách đầu đốt cọc a =
0,207.l (khi thiết kế nên lấy bằng 0,21.l) và có thể thêm 1 móc treo đặt cách đầu đốt cọc b =
0,293.l (thường lấy bằng 0,3.l) với l là chiều dài đốt cọc. Nếu bố trí cốt thép dọc nhiều thì thường
sử dụng ngay móc cẩu làm móc treo khi thi công mà không bố trí móc thứ 3 để treo cọc nữa.

q
M max

a

q

M max

M+
max
l - 2.a
l

a

Mmax

+
M max
l-b

b
l

Sơ đồ treo cọc

Sơ đồ cẩu cọc

Hình 3.18. Sơ đồ tính xác định vị trí móc cẩu và móc treo

Để xác định đường kính, số lượng cốt thép dọc chủ và vị trí móc cẩu a và móc treo b ta coi
cọc là dầm giản đơn mút thừa, gối tại vị trí các móc cẩu hoặc móc treo và mặt đất, chịu tải trọng
rải đều chính là tải trọng bản thân của đốt cọc. Từ điều kiện cân bằng giá trị mômen âm lớn nhất
bằng mô men dương lớn nhất ta tìm được vị trí móc cẩu a và vị trí móc treo b.

 Cốt thép mũi cọc
Mũi cọc gồm 1 thanh cốt thép cứng nằm ở giữa có đường kính 25 ÷ 32mm, chiều dài
®ai chụm lại và
C - C có các thanh cốtCèt
60÷100cm, đoạn nhô ra khỏi mũi cọc 5 ÷ 10cm; xung quanh
chủ
Cèt chñ
C
liên kết với nhau bằng đường hàn; bên ngoài cùng dùng tôn dày 8mm
bao quanh
và hàn kín.
Có tác dụng định hướng cọc, phá vỡ hoặc đẩy các vật cứng trong quá trình hạ cọc
C

 Lưới cốt thép đầu cọc

Cèt thÐp mòi cäc

Ở đầu đốt cọc bố trí một số lưới cốt thép đầu cọc cóHình
đường
3.19.
kính
Cốt
6 thép

÷®ai8mm,
cứng
mũi
Vµnh
thÐ
p với
Bmắt
-cọc
B lưới a = 5
B
x 5cm.

B

Luí i cèt thÐp

Hình 3.20. Lưới cốt thép đầu cọc


Các lưới cốt thép được bố trí nhằm đảm bảo cho bêtông đầu cọc không bị phá hoại do chịu
ứng suất cục bộ trong quá trình đóng.

 Vành đai cốt thép đầu cọc
Đầu cọc thường được bọc bằng một vành đai thép bằng thép bản dày 8 ÷ 12mm. Vành đai
thép bản này bảo vệ bêtông đầu cọc không bị phá hỏng khi đóng và còn để hàn nối các đốt cọc
trong khi thi công.

 Mối nối thi công cọc
Mối nối phải đảm bảo cường độ tương đương hoặc lớn hơn cường độ cọc tại tiết diện có mối
Vµnh ®ai thÐp

nối.
Để mối nối của tất cả các cọc trong một bệ móng không cùng nằm trên một mặt
người
D -phẳng,
D
ThÐp gãc (nèi)
ta chia làm hai loại đốt mũi có chiều dài khác nhau, các đốt nối cũng theo đó mà thay đổi chiều
dài; khi nối cọc, các mối nối sẽ so le nhau.
D

D

Có hai hình thức nối cọc:
Nối bằng bản táp: dùng 4 thép góc táp vào
4 góc của cọc rồi sử dụng đường hàn để liên

2 – Cốt thép cọc
ThÐp b¶n5(nèi)
- Bát

hàn

6 - Hộp nối

Hình 3.21. Cấu tạo mối nối đốt cọc bằng bản táp
kết. Nếu chiều dài đường hàn không đủ hoặc

7 - Đai góc

để tăng an toàn cho mối nối, có thể sử dụng

8 - Tấm hạn vị

thêm 4 thép bản được táp vào khoảng giữa hai

9 - Khe kiểm tra

thép góc để tăng chiều dài hàn nối.


Mối nối sau đó được quét nhựa đường
đun nóng ở bên ngoài để bảo vệ.



Ngoài ra, để các đốt cọc không bị
đung đưa trong qua trình nối và cũng
để tăng khả năng chịu lực cắt của chỗ
nối, đôi khi người ta còn bố trí thêm
các lỗ định vị ở đầu mỗi đốt cọc (chỗ
nối).
- Nối bằng hộp nối:

Hình 3.22. Cấu tạo mối nối
cọc bằng hộp nối




Hộp nối là một ống thép hàn có kích thước lọt được tiết diện thân cọc, để tăng cường

chống xé các mối hàn ở bốn góc hàn thêm bốn tấm thép ( hoặc thép góc) bọc lấy bốn góc
hộp. Ở giữa hộp hàn một tấm ngăn gọi là tấm hạn vị để khi chụp lên đầu đốt cọc dưới hộp
nối được giữ ở vị trí mà mép hộp trùng vào giữa bản thép chôn sẵn trên các mặt bê tông
của thân cọc. Các tấm thép chôn sẵn vào trong thân cọc ở vị trí xác định để hàn với các
cạnh mép của hộp nối gọi là các bát hàn.



Đầu cọc có hộp thép bảo vệ nên bền vững trong quá trình đóng nhưng có nhược điểm là
chế tạo cọc phức tạp và chất lượng mối hàn phụ thuộc vào trình độ của thợ. Hình thức nối
bằng hộp nối có ưu điểm đúc cọc thuận lợi hơn, khi lắp nối cọc dễ thực hiện nhất là đối
với các cọc xiên.


5

7

1800

20@50=1000

44
l =800

19@50=950

100 6@50

50

8@50

10 290 50

50

11@100=1100

11@100=1100

26

26

1a

1b

6000

9000

28@150=4200

5400

RCP2

10000

34@150=5100

RCP1

8

2

370

400

26

26

3

11@100=1100

3
1800

5

8@50

4

5

50x50

19@50=950

2000

50x50

18@50=900

11@100=1100

50

Hình3.23. Cấu tạo cốt thép cọc đúc sẵn

2

8

50

2000

50

10000

370

10000

8@50

50 300 10

4

400

9000

370

400


3.4. CẤU TẠO CỌC KHOAN NHỒI
3.4.1

Cấu tạo cọc khoan nhồi

3.4.1.1Kích thước cọc
Đường kính cọc D = 800 ÷ 2500mm (có thể lên tới 3000 ÷ 4000mm)
Chiều dài cọc thường từ 30 ÷ 80m (có thể đến 100m). Mũi cọc thường được đặt vào tầng đá
gốc hoặc ở lớp đất tốt.
Diện tích chân cọc nhỏ nhất phải là 64500mm2. Diện tích mặt cắt ngang ở mũi cọc ít nhất
phải là 32300mm2. Với các đoạn kéo dài phía trên chân cọc, kích thước nhỏ nhất phải lấy theo

quy định đối với cọc đúc sẵn trong Điều 5.13.4.3.

3.4.1.2Bê tông cọc
Bê tông chế tạo cọc tối thiểu phải có cường độ 30MPa.
Bê tông cọc khoan nhồi được đổ trực tiếp tại hiện trường theo phương pháp đổ bêtông trong
nước, do đó các yêu cầu về chất lượng của bêtông phải đặc biệt quan tâm.
Về cấp phối bê tông: việc thiết kế cấp phối bêtông phải đảm bảo cường độ bêtông, độ sụt (độ
linh động) trước khi đổ, độ sụt của vữa bêtông từ 16 ÷ 20cm, thời gian sơ ninh của bêtông cũng
như thời gian duy trì độ sụt. Bê tông nên có độ sụt lớn (nhưng không quá mức cho phép làm ảnh
hưởng tới cường độ của bê tông) để việc đổ bêtông được thuận tiện, tránh gây tắc ống dẫn trong
khi đổ. Để đảm bảo các yêu cầu của bêtông đổ cọc khoan nhồi cần phải sử dụng phụ gia siêu
dẻo.
Đường kính cốt liệu thô không lớn hơn 50mm hoặc 1/3 cự ly mép cốt thép chủ, thường sử
dụng đá 1 x 2cm, không nên sử dụng các cỡ đá to.

3.4.1.3Cốt thép cọc
Cốt thép của cọc khoan nhồi thường được chế tạo sẵn thành từng lồng cốt thép tại hiện
trường với chiều dài bằng chiều dài của một thanh cốt chủ. Đường kính trong lồng cốt thép phải
lớn hơn đường kính ngoài vị trí mối nối của ống đổ bêtông tối thiểu 100mm, sai số cho phép của
lớp bêtông bảo vệ cốt thép chủ tối đa là 20mm.
 Cốt thép chủ
- Thường có đường kính từ 12 ÷ 32mm (hoặc lớn hơn), loại có gờ. Số thanh do tính toán
quyết định, diện tích cốt thép dọc không được nhỏ hơn 0,8% diện tích mặt cắt ngang cọc. Cốt
thép dọc được bố trí trên suốt chiều dài của cọc, số lượng hoặc đường kính thanh cốt dọc có thể


thay đổi, ở phần cọc phía trên gần mặt đất thường số lượng hoặc đường kính thanh lớn hơn so
với đoạn cọc phía dưới.
- Cự ly giữa mép cốt chủ phải lớn hơn 3 lần đường kính hạt cốt liệu thô của bêtông.
- Các thanh cốt thép dọc để chờ nối giữa các đoạn lồng cốt thép với nhau, chiều dài cốt thép

chờ nối là 40d (d là đường kính cốt thép lớn hơn). Các thanh cốt thép nối với nhau bằng mối nối
chồng thông qua các điểm kẹp chặt bằng các cóc bản ép hoặc kết hợp so le giữa thanh nối bằng
cóc và thanh nối bằng hàn. Ở một số công trình, người ta còn nối bằng ống ren.
- Các thanh cốt thép chủ phía dưới chân cọc uốn cong vào phía trong tâm cọc tạo
thành giỏ lồng thép, mục đích để khi hạ xuống lỗ khoan các thanh này không cào vào
thành hố khoan.
 Cốt thép đai:
- Dùng cốt đai rời hoặc xoắn có d =8 ÷ 20mm.
- Bước cốt đai từ 100 ÷ 200mm, bước cốt đai thường bố trí đều nhau hoặc thay đổi (nhưng
thường là bố trí đều). Ở phần hai lồng cốt thép nối với nhau thì bước cốt đai dày hơn từ 50 ÷
75mm.
- Trên suốt chiều dài của lồng cốt thép có thể còn sử dụng cốt thép đai cứng có đường kính từ
16 ÷ 25mm được bố trí phía trong cốt thép chủ với khoảng cách đều từ 1 ÷ 2m. Cốt đai có tác
dụng tăng độ cứng cho lồng cốt thép, tạo khung lồng cốt thép khi lắp đặt và định vị các ống siêu
âm.
- Để định vị lồng cốt thép được đúng tim cọc khi hạ và trong lúc đổ bêtông thì cần phải định
vị lồng cốt thép thật chắc chắn. Thường có hai cách định vị lồng cốt thép như sau:
- Dùng con kê bằng bêtông hoặc nhựa tổng hợp, những con kê này phải được chế tạo dạng
bánh xe và bán kính của chúng bằng chiều dày của lớp bêtông bảoHình
vệ. 3.24. Con lăn dẫn hướng và tai
định vị

-Dùng các đai thép, hàn các đai thép này với cốt thép chủ trên mặt bằng khoảng 0,5 ÷ 1m một
cái và bố trí đối xứng, còn trên chiều đứng thì cứ cách 2m lại bố trí một tầng đai này. Chiều dày
uốn của đai thép bằng chiều dày lớp bêtông bảo vệ. Đai thép làm bằng thép bản có chiều dày 7 ÷
10mm hoặc bằng những đoạn thép thanh.
-Bên trong lồng cốt thép bố trí thêm các cốt thép tăng cứng làm thành khung tam giác giữ cho
lồng cốt thép trong khi vận chuyển, cẩu lắp không bị méo thành hình ôvan và không bị xô
nghiêng. Cốt thép này có thể tháo ra trước khi hạ xuống hố khoan.

Hình 3.25. Lồng cốt thép cọc khoan nhồi

Hình 3.26. Bố trí ống siêu âm

3.4.1.4Ống kiểm tra chất lượng cọc


Hình 3.27. Ống siêu âm và các sơ đồ bố trí ống siêu âm

Trong thân cọc đặt trước các ống thăm làm bằng thép hoặc bằng nhựa PVC chạy dọc theo
chiều dài thân cọc để thả đầu đo siêu âm kiểm tra chất lượng bêtông cọc. Những ống này gắn vào
lồng cốt thép cọc chạy song song với nhau thông suốt chiều dài cọc, khi hạ lồng cốt thép cũng
đồng thời hạ các ống thăm, các đoạn ống nằm trong các đốt cốt thép cọc nối lại với nhau bằng
mối nối đảm bảo kín khít.
Ống siêu âm có 2 loại: loại nhỏ có đường kính 60mm và loại lớn có đường kính 114mm. Loại
đường kính lớn ngoài mục đích thả đầu đo còn dùng để đưa đầu khoan xuống dưới phục vụ
khoan lấy mẫu dưới chân cọc. Số lượng ống nhỏ phụ thuộc vào đường kính cọc và khả năng đo
xuyên của máy siêu âm. Cọc có đường kính từ 1,2m trở xuống bố trí 3 ống theo hình tam giác
đều còn cọc có đường kính từ 1,2m trở lên bố trí ít nhất là 4 ống.
Đầu các ống nhỏ đặt cách mũi cọc 20 ÷ 30cm, đầu ống lớn đặt cách mũi cọc 1m. Đáy các ống
thăm dò phải bịt kín bằng nút nhựa, khi cần có thể xuyên qua được, đầu các ống nhô cao hơn mặt
bêtông cọc 25cm và cũng được bọc kín không để bêtông lọt vào.
Ngoài việc phục vụ siêu âm kiểm tra chất lượng cọc khoan sau khi thi công, ống có đường
kính lớn 114mm còn có mục đích khắc phục các khuyết tật tại mũi cọc khoang nhồi do chất
lượng bê tông không đảm bảo hoặc lớp bùn tại mũi cọc dày quá mức cho phép.


3.4.2

Cấu tạo cọc ống

Các cọc bê tông dự ứng lực có thể là đặc hoặc rỗng. Đối với các cọc rỗng, phải thực hiện các
biện pháp phòng ngừa, như là sự thoát hơi, để ngăn ngừa cọc bị vỡ do áp lực nước bên trong
trong khi đóng, hoặc áp lực hơi ga do sự phân huỷ vật liệu làm cọc hình thành lỗ rỗng.
Chiều dày vách cọc tròn rỗng không được nhỏ hơn 125mm.
Cường độ chịu nén của cọc khi đóng không được nhỏ hơn 35MPa. Bê tông cuốn khí phải
được dùng ở các cọc chịu ướt và khô. Trừ khi Chủ đầu tư có quy định khác, các tao cáp dự ứng
lực nên được đặt và tạo ứng suất sao cho ứng suất nén đồng đều trên mặt cắt ngang cọc, và sau
tổn thất ứng suất nén không được nhỏ hơn 5 MPa.
Chiều dài toàn bộ của các tao cáp dự ứng lực phải được bao bởi cốt thép xoắn như sau :
- Với các cọc có đường kính không lớn hơn 600mm:


Sợi xoắn không nhỏ hơn MW 25;



Cốt xoắn tại các đầu cọc có bước xoắn 75mm cho xấp xỉ 16 vòng;



Đoạn đầu cọc 150mm có 5 vòng thêm với bước cốt xoắn 25mm, và



Đối với các đoạn còn lại của cọc, các tao được bao bởi cốt thép xoắn có bước xoắn
không lớn hơn 150mm.

- Với các cọc có đường kính lớn hơn 600mm:



Sợi xoắn không nhỏ hơn MW 26;



Cốt thép xoắn tại đầu các cọc có bước xoắn 50mm cho xấp xỉ 16 vòng;



Đoạn đầu cọc 150mm có thêm 4 vòng thép xoắn với bước 38mm, và



Đối với phần cọc còn lại, các tao cáp được bao bởi cốt thép xoắn có bước xoắn
không lớn hơn 100mm.


SE C T IO N B- B
SC A LE 1:10

SE C T IO N A - A
SC A LE 1:10

SCA LE 1:20

SE C T IO N A - A

A

A

B

B


Hình 3.28. Cấu tạo cọc ống BTCT, đường kính 1000mm

3.5. CẤU TẠO BỆ CỌC
3.5.1

Cao độ bệ cọc

Đối với móng cọc đài thấp, độ chôn sâu của đáy đài phụ thuộc vào điều kiện địa chất, chủ
yếu là sức kháng của lớp đất tiếp giáp với đài, phụ thuộc vào đặc tính cấu tạo của công trình bên
trên.

 Cao độ đỉnh bệ
Khi không có nước mặt thường đặt ở cao độ mặt đất sau khi xói lở. Đối với các móng dưới
sông thì thường lấy thấp hơn mực nước thấp nhất (MNTN) ít nhất là 0.5m.
Đối với các móng tại nhịp thông thuyền thì cao độ đỉnh bệ phụ thuộc vào cấp thông thuyền
trên sông quyết định.
Ngoài ra còn xét đến tính thẩm mỹ của công trình với khu vực xây dựng xung quanh.

 Cao độ đáy bệ
Đối với bệ thấp: thoả mãn chiều sâu chôn móng tối thiểu. Đối với bệ cao phụ thuộc vào: cao
độ đỉnh bệ, chiều dày bệ, chiều dài tự do của cọc.
3.5.2

Kích thước bệ cọc

3.5.2.1.Số lượng và cách bố trí cọc
Sau khi tính toán được sức kháng của cọc thì số lượng cọc trong móng có thể sơ bộ xác định
theo công thức gần đúng sau đây:
(3.3)
trong đó:
n: Số lượng cọc trong móng;
β: Hệ số kinh nghiệm, kể đến ảnh hưởng của lực ngang, moment, lấy bằng 1,0÷1,5;
QR: Sức kháng tính toán của cọc;
V: Tổng lực đứng tính toán tại đáy đài cọc.
Sau khi xác định được sơ bộ số lượng cọc thì tiến hành bố trí cọc trong móng. Khi bố trí cọc
phải cố gắng thỏa mãn hai yêu cầu chính:
- Dễ dàng thi công;
- Chịu lực tốt.