VẤN ĐỀ VỀ CỌC KHOAN NHỒI

I.

GIỚI THIỆU VỀ CỌC KHOAN NHỒI:
Cọc khoan nhồi được thi công bằng cách khoan lỗ sâu trong đất tới cao trình

thiết kế rồi đổ bê tông lấp đầy lỗ, tạo ra cọc ngay tại vị trí thiết kế.
1.1.

Ưu điểm của cọc khoan nhồi:
 Máy móc và thiết bị hiện đại, thuận tiện trên mọi địa hình phức
tạp. Cọc khoan nhồi có thể được đặt vào những lớp đất rất cứng,


thậm chí tới lớp đá mà cọc đóng không thể với tới được.
Thiết bị thi công nhỏ gọn nên có thể thi công trong điều kiện xây
dựng chật hẹp. Trong quá trình thi công không gây trồi đất ở
xung quanh, không gây lún nứt, các công trình kế cận và không
ảnh hưởng đến các cọc xung quanh và phần nền móng và kết cấu



của các công trình kế cận.
Có tiết diện và độ sâu mũi cọc lớn hơn nhiều so với cọc chế sẵn
do vậy sức chịu tải lớn hơn nhiều so với cọc chế tạo sẵn. Khả
năng chịu lực cao hơn 1,2 lần so với các công nghệ khác thích
hợp với các công trình lớn, tải trọng nặng, địa chất nền móng là



đất hoặc có địa tầng thay đổi phức tạp.
Độ an toàn trong thiết kế và thi công cao, kết cấu thép dài liên tục

11,7 mét, bê tông được đổ liên tục từ đáy hố khoan lên trên tạo ra
một khối cọc bê tông đúc liền khối nên tránh được tình trạng
chấp nối giữa các tổ hợp cọc như ép hoặc đóng cọc. Do đó nên
tăng khả năng chịu lực và độ bền co móng của các công trình




công nghiệp, tòa nhà cao tầng, cầu giao thông quy mô nhỏ,….
Độ nghiêng lệch của các cọc nằm trong giới hạn cho phép.
Số lượng cọc trong một đài cọc ít, việc bố trí các đài cọc (cùng
các công trình ngầm) trong công trình được dễ dàng hơn.




Chi phí: giảm được 20-30% chi phí cho xây dựng móng công



trình. Thời gian thi công nhanh.
Tính an toàn lao động cao hơn cọc ép.
Công nghệ thi công cọc khoan nhồi đã giải quyết các vấn đề kỹ
thuật móng sâu trong nền địa chất phức tạp, ở những nơi mà các
loại cọc đóng bằng búa xung kích hay búa rung có mặt cắt vuông

1.2.

hoặc tròn có đường kính D<600mm.
Nhược điểm của cọc khoan nhồi:

 Yêu cầu kỹ thuật thi công cao, khó kiểm tra chính xác chất lượng
bê tông nhồi vào cọc, do đó đòi hỏi sự lành nghề của đội ngũ
công nhân và việc giám sát chặt chẽ nhằm tuân thủ các quy trình



1.3.

thi công.
Môi trường thi công sình lầy, dơ bẩn.
Chiều sâu thi công bị hạn chế trong giới hạn từ 120→ 150 lần

đường kính cọc.
Phân loại cọc khoan nhồi:
a. Phân loại theo khả năng chịu lực của đất nền:
 Cọc khoan nhồi trong nền đất đồng nhất: kết hợp hai thành phần

b.

lực ma sát và lực chống dưới chân cọc.
 Cọc chống trên đất cứng.
 Cọc chống hoặc ngàm vào đá.
Phân dạng theo hình dạng cọc:
 Cọc thẳng dạng hình trụ tròn đặc, tiết diện không đổi.
 Cọc mở rộng chân hoặc có thể mở rộng thêm một số điểm trên
thân cọc nhằm tăng khả năng chịu tải của cọc và giảm chiều dài

c.

d.

cọc.
Phân loại theo kích cỡ:
 Cọc có đường kính nhỏ: D 76cm
 Cọc có đường kính nhỏ: D 76cm
Phân loại theo công nghệ:




Công nghệ đúc khô phù hợp với đất dính, sét chặt trong suốt
chiều sâu khoan cọc. Đối với các pha sét thì mực nước ngầm thấp
hơn đáy lỗ khoan hoặc nước thấm vào không đáng kể và có khả
năng bơm hút cạn mà khồn sập thành vách, không ảnh hưởng



chất lượng đổ bê tông.
Công nghệ dùng ống vách: Được sử dụng trong trường hợp lỗ
khoan có nước mặt và xuyên qua các tầng đất sét nhão, cát sỏi
cuội rời rạc dễ iến dạng ngang về phía lỗ khoan hoặc lỗ khoan



cọc mạch nước ngầm.
Công nghệ dùng vữa sét hoặc dung dịch khoan: Công nghệ này
có thể kết hợp với dùng vách trên một đoạn ngắn cọc phía trên có

1.4.
1.4.1.

nền đất yếu.
Định vị công trình và hố khoan:
Định vị:
Đây là một công tác hết sức quan trọng và công trình phải xác định vị trí của
các trục, tim của toàn công trường và vị trí chính xác của các giao điểm, của
các trục đó trên cơ sở đó và hồ sơ thiết kế ta xác định vị trí tim cốt của từng
cọc.
Trình tự các bước:
Công trình xây dựng trên khu đất giới hạn bởi các điểm R1, R2, R3, R4, R5,
R6.
Từ tọa độ mốc chuẩn Chủ đầu tư giao, dùng máy toàn đạt xác định tọa độ
điểm R6. Lấy điểm R6 là gốc tọa độ xác định lưới cột công trình.
Đường thẳng đi qua 2 điểm R6 và R5 là trục hoành (trục x) của tọa độ
Đường vuông góc với trục hoành tại điểm R6 là trục tung (trục Y) của trục
tọa độ
Xác định đường định vị công trình: là đường thẳng song song với trục
hoành, cách trục hoành 9800mm về phía Nam


Xác định điểm A: nằm trên đường định vị công trình, cách trục tung
9880mm về phía Đông
Xác định điểm B: nằm trên đường định vị công trình, cách trục tung
29380mm về phía Đông
Điểm A & B được lấy làm 2 điểm định vị công trình
Trục đi qua 2 điểm A & B (đường định vi công trình) là trục D của công trình
Điểm A chính là tâm cột D2 của công trình;
Điểm B chính là tâm cột D5 của công trình
Đường thẳng vuông góc với trục D, cắt trục D tại điểm A là trục 2 của
công trình

Đường thẳng vuông góc với trục D, cắt trục D tại điểm B là trục 5 của
công trình
Kiểm tra song song và vuông góc của các trục D, 2 , 5 từ đó xác định các
trục còn lại của công trình.
1.4.2.

Giác móng:


Đồng thời với quá trình định vị, xác định các trục chi tiết
trung gian. Tiến hành tương tự để xác định chính xác giao điểm
của các trục và đưa các trục ra ngoài phạm vi thi công móng, cố

1.4.3.

định các mốc bằng cột bê tông chôn sâu xuống đất.
Xác định tim cọc:
 Dựa vào mốc giới do bên A bàn giao tại hiện trường, căn cứ vào
tọa độ gốc và hệ tọa độ của các cọc thi công. Dùng máy toàn đạc
điện tử định vị các lỗ khoan chẩn bị thi công. Các trục được đánh
dấu cẩn thận và được gửi ra các vị trí cố định xung quanh công
trường để thường xuyên kiểm tra tim cọc trong thời gian thi công
và bàn giao sau này.




Tim cọc được xác định bằng bốn tim mốc kiểm tra A1, A2 và B1,
B2 được đóng bằng các cọc tiêu thép D = 14, chiều dài cọc 1,5 m
vuông góc với nhau và đều cách tim cọc một khoảng cách bằng

nhau được bố trí như hĩnh vẽ:



Trước khi hạ casing cho mỗi lỗ khoan phải gửi 4 cọc mốc vuông
góc và thẳng hàng với nhau cách tim cọc 2 - 2,5m để hạ casing



2.1.
2.1.1.

đúng vị trí.
Sau khi hạ xong casing dùng 4 mốc gửi, kết hợp máy toàn đạc

như hình vẽ để kiểm tra tim cọc
II.
HỐ KHOAN VÀ CÔNG NGHỆ KHOAN TẠO LỖ:
Hố khoan:
Ổn định hố khoan:
2.1.1.1. Ống vách:
1.1.1.1. Mục đích:




Ống chống tạm (ống vách, casing) dùng bảo vệ thành lỗ khoan
ở phần đầu cọc,
Tránh lở đất bề mặt
Làm ván khuôn đối với phần cọc ngập trong nước, cao hơn

đáy sông.





Bảo vệ cọc bêtông cốt thép trong trường hợp sông có vận tốc
dòng chảy lớn và nhiều phù sa
Đồng thời là ống dẫn hướng trong suốt quá trình khoan tạo lỗ.

1.1.1.2. Yêu cầu:








Đủ cường độ và độ ổn định nhất là đỉnh và chân ống, không bị
méo móp.
Hình dạng phải tròn đều và thật thẳng để tránh va chạm với
đầu khoan.
Thành ống phải kín khít (không có lỗ hoặc khe dò) để chắn
bùn cát lọt vào hố khoan.
Đường kính trong ống vách phải lớn hơn đường kính ngoài
đầu khoan từ 4-15cm tùy theo công nghệ, đường kính và độ
sâu hạ cọc.
Mặt trong và ngoài ống phải nhẵn phẳng, ít ma sát tạo điều
kiện thuận lợi khi hạ cũng như khi rút ống được dễ dàng.

Độ dài ống vách tuỳ theo điều kiện thuỷ văn, địa chất, độ sâu
khoan cọc và thiết bị công nghệ sử dụng.

1.1.1.3. Cấu tạo:





Ống vách được chế tạo từ thép bản cuộn tròn thành từng đoạn
thường từ 3m đến 10m trong các xưởng cơ khí chuyên dụng,
chiều dày ống thường từ 6mm đến 16mm.
Trong trường hợp cần thiết có thể chế tạo cả chiểu dài cọc.
Độ dài ống phụ thuộc vào điều kiện thủy văn, địa chất, độ sâu
khoan cọc và thiêt bị sử dụng.

1.1.1.4. Chú ý:


Cao độ đỉnh ống vách phải cao hơn mặt đất hoặc nước cao
nhất tối thiểu 0,3m.
• Khi dùng nước, miệng ống vách cao hơn MNN hoặc
nước mặt >2m để có thể bơm nước bổ sung, giữ cố định
ở mức cao hơn bên ngoài 2m. Còn dùng vữa sét cao
trình miệng ống có thể thấp hơn.
• Khi MNN ở sâu quá 2m so với mặt đất, miệng ống cũng
ở cao trình mặt đất.




Cao độ chân ống đảm bảo sao cho áp lực cột dung dịch lớn
hơn áp lực chủ động cua đất nền và hoạt tải thi công phía bên
ngoài.
• Khi cọc nằm bên cạnh những công trình đã xây dựng,
cần chú ý không để xảy ra hiện tượng sạt lở dưới lỗ
khoan làm đất lún sụt  khoan đến đâu chống vách đến
đó và khi cọc sát công trình nên để lại ống vách không
rút lên; trường hợp đặt chân ống vách cao hơn chân cọc
phải có biện pháp xử lý.
• Nếu dưới cùng là tầng đất dính, chân ống vách có thể
kết thúc tại đó ở trong tầng đó. Khi tầng không thấm ở
quá sâu cũng có thể đặt chân ống tại lớp trên ít nhất
không nhỏ hơn 1.5 lần độ sâu từ mặt đất đên MNN.



Tuỳ theo điều kiện địa chất công trình, kích thước ống vách,
chiều sâu hạ để tính toán và chọn thiết bị hạ ống vách cho phù
hợp.
Ống vách nên đóng vào tầng không thấm nước, hoặc ít nhất
phải lớn hơn 1,5 lần độ sâu từ mặt đất đến mực nước ngầm.
Trường hợp ống vách đóng trong đất thấm nước, chiều sâu tối
thiểu hạ ống vách tính theo công thức:




Trong đó:
h: chiều cao ống so với mực nước ngầm, h > 2m.



L: chiều sâu đóng ống trong đất.
L’: Chiều sâu lớp bùn.
∆1, ∆2: tỷ trọng lớp cát và lớp bùn.
e1,e2: tỷ số độ rỗng của lóp đất tương ứng.
Khi hạ ổng vách có thê dùng bùn sét hoặc nước đổ phía ngoài
vách để giảm ma sát

1.1.1.5. Thiết bị khoan hạ ống vách:


Ống vách được hạ và rút chủ yếu bằng thiết bị thuỷ lực, đóng,
rung hoặc vừa nén vừa xoay.



Thiết bị hạ ống vách thường có những dạng sau:
• Sử dụng thiết bị xylanh thủy lực kèm theo máy khoan
để xoay lắc ống vách hạ hoặc nhổ ống vách lên.
• Hạ bằng kích thủy lực ép xuống.
• Sử dụng búa rung đóng ống vách xuống kết hợp với
việc lấy đất bên trong lòng ống vách bằng máy khoan,
gàu ngoạm hoặc hút bùn.

2.1.1.2. Vữa sét (bùn khoan):
Trong cọc khoan nhồi thường dùng vữa sét có tỷ trọng cao hay còn gọi
là dung dịch bentonite, một dung dịch vữa sét có hạt rất mịn, hoạt tính và xúc

biến cao, có tỷ trọng lớn hơn nước.


1.1.2.1. Mục đích:




Giữ cho vách khoan ổn định, không bị sạt lở là vì vữa sét có
tính xúc biến cao chui vào kẽ hở giữa các hạt rời tạo thành
màng liên kết dày 2÷ 4mm bọc quanh vách lỗ khoan và nó có
tỷ trọng lớn nên tạo ra áp lực ngang đủ đảm bảo điều kiện cân
bằng cơ học cho phần tử vách và nước bên ngoài không thấm
được qua vách
Là dịch thể có tỷ trọng cao và ở trạng thái sệt, lực đẩy nối làm
cho mạt khoan và cát đá không bị lắng chìm được dưới đáy lồ
khoan nên lấy lên dễ dàng.

1.1.2.2. Tính năng:


Tính ổn định: Đặc trưng của tính ổn định là không bị lắng
đọng tùy vào yêu cầu nó có thể giữ ổn định vài ngày hoặc lâu
hơn.



Tính xúc biến: Đặc trưng của tính xúc biến là khi dung dịch ở
trạng thái tĩnh phải có lực kết cấu nội tương đối lớn để chống
lại một phần ngoại lực. Trong quá trình khoan thường phải

bơm bổ sung, dung dịch vữa sét phải giữ được độ lưu động tốt.



Tính bám vách: Khi bị các tầng đất hút nước, dung dịch vữa
sét bị thẩm thấu một phần nhỏ hoặc bám vào thành vách tạo
thành màng mỏng giữ cho vách lỗ khoan không bị sạt lở. Nếu
lượng mất nước càng lớn thì màng bùn sét sẽ dày và xốp làm
cho các tác dụng bám vách kém đi.

1.1.2.3. Tính toán:


Dựa vào các chỉ tiêu kỹ thuật tiến hành trộn thử dung dịch đất
sét với các tỷ lệ khác nhau theo trọng lượng giữa nước,
bentonite, và các phụ gia hóa học khác.



Để xác định hàm lượng betonite cho lm3 dung dịch vữa sét có
thể tham khảo công thức sau:
Trong đó:


P- trọng lượng bentonite cho lm3 dung dịch vữa sét (t).
γ2 - trọng lượng đơn vị của bentonite (t/m3).
γ1 - tỷ trọng cua dung dịch vừa sét (t/m3).
γn - tỷ trọng của nước (t/m3).


Thông thường 1m3 dung dịch cần pha trộn 40÷60kg bentonite.
Khi pha trộn trước hết cho nước và phụ gia hóa học vào máy
trộn quấy trong vòng 8÷10 phút sao cho các chất phụ gia tan
đều trong nước, sau đó cho bột bentonite thương phẩm vào và
trộn trong vòng 40 phút cho nhuyễn thành dung dịch vừa sét.

1.1.2.4. Yêu cầu:
Dung dịch vữa sét trong cọc khoan nhồi phải đảm bảo các chỉ tiêu sau:
Tỷ trọng phải lớn để tạo ra áp lực tác dụng lên vách lỗ khoan
giữ ổn định thành vách  dung dịch bentonite có tỷ trọng 1.051.25kg/cm3, các dung dịch khác 1.15-1.35kg/cm3.
 Chỉ tiêu này được đo bằng tỷ trọng kế ở hiện trường.
 Để chống sự lắng đọng của mạt khoan, dung dịch có độ nhớt
Marsh từ 1-20s đến 30-36s, đây là 1 đặc điểm biểu thị tính
linh động dung dịch.  Chỉ tiêu này được xác định bằng côn
Marsh hoặc đo bằng thời gian chảy của 500cm3 dung dịch qua
phễu chuẩn.
 Độ pH của nước cao hay thấp đều có khả năng ảnh hưởng
chất lượng dung dịch vì gây ra phản ứng hoá học. Độ pH cho
phép từ 7-9.5. Vùng nước lợ và nước mặn dung dịch sẽ bị
phân huỷ  phải xử lý trước khi sử dụng.
 Độ phân tầng lớn sẽ gây ra kết tủa cơ học (tách nước). Độ
phân tầng 1 ngày đêm không lớn hơn 4-8%; đây là 1 đặc
trưng cho tính ổn định cấu trúc của dung dịch.  Đo bằng
trọng lượng nước trên mặt dung dịch trong ống nghiệm sau 1
ngày đêm.
 Độ thất thoát nước biểu thị khả năng ổn định hàm lượng
nước khi tiếp xúc với đất đá. Trị số thất thoát cho phép
khoảng 10-25cm3 sau 30 phút, nếu lớn hơn sẽ thay đổi chất
lượng dung dịch và tạo ra lớp vỏ dày bọc xung quanh lỗ khoan





quá 4mm  Chỉ tiêu này đo bằng hiệu tỷ trọng của 2 nửa cột
dung dịch ở phía trên và phía dưới 1 ống đặc biệt có mở khoá
ở giữa trong 1 ngày đêm.
Ứng suất cắt tĩnh là đặc trưng độ bền cấu trúc và tính xúc
biến của dung dịch, trị số này khoảng 15-40mg/cm2.
Hàm lượng cát trong dung dịch phải <8% theo trọng lượng và
độ lắng cát phải <5%.  Hàm hượng này được xác định bởi sự
lọc rửa dung dịch thí nghiệm

1.1.2.5. Chú ý:


Càng khoan sâu vữa sét càng giảm mật độ vì các hạt sét đã
xâm nhập vào những lỗ rỗng để tạo vách  phải bổ sung và
điều chỉnh tỷ lệ thành phần vữa sét trong lỗ khoan.



Nếu mực dung dịch tụt đột ngột phải dừng khoan để tìm
nguyên nhân và có biện pháp xử lý kịp thời.



Khi cần tăng tỷ trọng có thể cho thêm các hạt barít hoặc ôxít
sắt



Nước dùng trộn vữa sét phải là nước sạch, nếu dùng nước lợ
hoặc nước mặn dung dịch sẽ bị phân hủy, tốt nhất nên dùng
nước uống được.

Bơm vữa sét vào lỗ khoan thường dùng các loại máy bơm
chuyên dụng, áp suất có thể tới 49MPa, bơm đến 1 khối lượng
vữa sét 1403 lít/phút.
 Cát trong dung dịch sẽ làm cho dung dịch lắng nhanh, màng
bùn sét bám vào vách bị xốp và do đó độ thất thoát nước lớn,
ngoài ra còn ảnh hưởng đến độ nhớt và có tính bào mòn nên
giảm tuổi thọ máy bơm dung dịch.
 Nếu hàm lượng cát lớn hơn yêu cầu thì phải tuần hoàn thay
thế dần để tăng độ nhớt hoặc cho máy khoan chạy không để
cát nổi lên, có thể bơm tuần hoàn và dùng máy tách cát.
Đảm bảo chất lượng hố khoan:


2.1.2.


2.1.3.



Qua các lớp đất yếu và rời rạc nên chống sạt lở bằng ống vách
tạm thời, trong khi đổ bêtông có thể rút dần lên để dùng cho
cọc khác.



Mặt trong ống vách không được có đất dính bám, nhất là trước
khi đổ bêtông đúc cọc.



Ống vách cần hạ xuống lớp đất không thấm nước ở độ sâu đủ
để nước không thấm vào lỗ khoan kể từ lúc vệ sinh đáy lỗ cho
tới khi bêtông đúc cọc đã cao hơn mực nước ngầm.



Khối lượng đất đá lấy ra phải phù hợp với thể tích lý thuyết,
căn cứ vào mức độ dư thừa sẽ đánh giá mức độ ổn định của lỗ
khoan. Cần so sánh đất đá lấy ra khỏi lỗ khoan với số liệu thiết
kế. Khi cần thiết nhất là khi tới đất tốt đặt chân cọc, cần lấy
mẫu đất thí nghiệm để kiểm tra số liệu thiết kế.



Nếu lỗ khoan nông và đường kính nhỏ mà người không thể
xuống được, lúc đó phải dùng đèn chiếu rọi xuống lỗ khoan.
Nếu chưa sạch hết đất đá, vụn khoan cần vệ sinh lại.



Khi khoan lỗ đủ rộng nên cho người xuống thị sát ngay trước
khi đổ bêtông. Nếu không khả năng đổ bêtông khô (do không

hút hết nước) phải chuyển sang phương pháp ống đổ rút thẳng
đứng.



Thời gian lúc khoan đến khi đúc cọc không để kéo dài quá 6h.
Thời gian sau khi làm vệ sinh đáy lỗ khoan tới khi đổ bêtông
còn quy định chặt chẽ hơn.

Thổi rửa lỗ khoan:


Vệ sinh đáy và thành lỗ khoan trước khi đúc cọc là 1 việc rất
quan trọng vì:
•

Các lớp mạt khoan, đất đá và dung dịch vữa sét sẽ lắng
đọng tạo ra 1 lớp đệm yếu dưới chân cọc khi chịu lực sẽ
lún.

•

Nếu không đùn hết cặn lắng, khi đổ bêtông sẽ tạo ra
những ổ mùn đất làm giảm sức chịu tải của cọc.


 Vì vậy, khi khoan xong cũng như trước khi đổ bêtông phải
thổi rửa sạch lỗ khoan.


Phương pháp thổi rửa tuỳ thiết bị và công nghệ khoan cọc,
nhưng thường phải tiến hành theo 2 giai đoạn:
•

Giai đoạn 1: Ngay sau khi kết thúc khoan tạo lỗ, phải
đưa hết các mạt khoan và sỏi cát hạt thô ra ngoài.

Đối với công nghệ dùng ống vách: sau khi khoan xong 20-30
phútchờ lắng đọng dùng gàu ngoạm lấy lên và cuối cùng
bơm hút nước tới khi nước xã không còn lẫn cát sỏi.
Đối với công nghệ khoan vận hành ngược: sau khi kết thúc
công việc khoan lỗ  cho máy chạy không tải 10 phút mở
bơm hút tới khi chỉ còn nước trắng thải ra ngoài.
Đối với công nghệ dùng đầu khoan kiểu thùng: sau 1 thời gian
cặn lắng đọng  dùng lưỡi xén gạt vào thùng và lấy ra ngoài.
•

Giai đoạn 2: Trước khi đổ bêtông cần đẩy ra ngoài tất
cả các hạt mịn còn lại ở trạng thái lơ lửng bằng ống hút
dùng khí nén.
Miệng phun khí nén đặt sâu dưới mặt nước ít nhất 10m
và cách miệng ống hút bùn ít nhất 2m về phía trên.
Miệng ống hút bùn di chuyển liên tục dưới đáy lỗ để làm
vệ sinh.
Vì dung dịch và cặn lắng bị xả ra ngoài liên tục nên phải
bơm nước bổ sung để giữ mực nước ổn định.
Nếu dùng vữa sét để ổn định vách còn phải bổ sung bùn
tươi cho đạt yêu cầu về tính năng chống vách.



Ngoài những phương pháp trên, 1 số nước đã sử dụng các biện
pháp đổ bêtông ngay sau khi lừa được cặn lắng ở đáy lỗ khoan
tung lên bởi các vòi nước cao áp. Vòi xói đó thường bố trí
xung quanh chân lồng cốt thép hoặc quanh ống đổ bêtông.
Cũng có khi dùng biện pháp đưa vữa ximăng xuống để trực
tiếp trộn với cặn lắng ở ngay dưới chân lỗ khoan, tạo ra 1 lớp
bêtông đệm chân cọc.




2.1.4.

2.2.

Sau khi làm vệ sinh lỗ khoan, cần kiểm tra cẩn thận chiều sâu
đáy cọc nhất là trước khi đổ bêtông để so sánh với độ sâu lớn
nhất mũi khoan.

Vấn đề an toàn lao động:


Nếu có người xuống làm việc ở đáy lỗ khoan, phải treo 1 ống
nhỏ hơn lỗ khoan 1 chút để bảo vệ an toàn cho công nhân
không bị thương vong do đất đá vách hố khoan sụt lở. Bản
thân ống treo cũng phải cột buộc chắc chắn và miệng ống phải
nhô cao khỏi mặt đất, bảo vệ dụng cụ và đất đá không rơi vào
lỗ khoan.



Công nhân làm việc trong hố khoan phải đội mũ và đeo dây
bảo hiểm để khi bị thương hoặc gặp hơi ngạt có thể kéo lên
nhanh chóng để cấp cứu.



Khi có người làm việc dưới đáy lỗ khoan, trên mặt đất phải bố
trí người cảnh giới, túc trực thường xuyên, bảo đảm không cho
1 vật dụng nào để gần lỗ khoan.



Phải giữ tuyệt đối an toàn trong khi vận chuyển bất cứ 1 vật
dụng nào xuống lỗ khoan do yêu cầu công việc.



Cần kiểm tra thường xuyên để phát hiện hơi độc ở lỗ khoan,
nhất là đi qua lớp than bùn hoặc đất có lẫn chất hữu cơ; đặc
biệt tại các vùng khai thác khí đốt hoặc có đường ống dẫn khí
cũ mới đều xem xét.



Đèn an toàn và các máy dò khí độc cũng phải luôn luôn mang
theo khi kiểm tra và làm việc dưới lỗ khoan cọc.

Công nghệ khoan tạo lỗ:



Dây chuyền công nghệ đúc cọc tại chỗ loại đường kính lớn gồm 3
công đoạn chính:
•

Tạo lỗ trong nền đất đá.

•

Chế tạo và hạ lồng thép.

•

Đổ bêtông đúc cọc.


2.3.
2.3.1.

2.3.2.



Để đảm bảo chất luợng và hiệu quả kinh tế, điểu cốt yếu là phải
chọn được tổ máy khoan đồng bộ và chuyên dụng, phù hợp với
điều kiện địa chất, thủy văn cụ thể nơi xây dựng và yêu cầu kỹ
thuật của công trình.



Tùy theo điểu kiện địa chất, thủy văn và yêu cầu kỹ thuật, các nhà
chế tạo đã sản xuất những tổ hợp máy khoan có tính năng phù hợp,
đảm bảo năng suất và hiệu quả cao. Mặc dù có nhiều loại khác
nhau, nhưng căn cứ vào nguyên tắc hoạt đông nói chung thiết bị
khoan tạo lỗ chuyên dụng cho cọc nhồi có thể nhóm lại trong 3
kiểu chủ yếu sau:

Máy khoan dùng ống vách:
Nguyên tắc chung:


Ống vách thường cỏ chân xén bằng hợp kim cứng, được hạ bằng
cách xoay ống hoặc rung. Trọng lượng bản thân ống và thiết bị
xoay ống làm cho ống hạ dần xuống đất.



Sau đó thả gầu ngoạm vào trong lòng ống để lấy đất ra. Thả gàu
ngoạm kiểu búa nặng xuống để phá và đào lấy đất trong ống vách
ra, ống vách có tác dụng ngăn không cho đất bên ngoài sạt lở vào
lỗ đào.



Loại máy này sử dụng ống vách chắn đất trên toàn bộ chiều
dài cọc, ống vách có thể được rút lên để tái sử dụng hoặc để
lại trong đất.



Đầu khoan có khối lượng lớn hoạt động theo nguyên tắc gầu
ngoạm lấy đất trong lòng ống vách, nhưng có khối lượng rất
nặng, bảo đảm năng suất phá và bốc đất đá cao.



Hàm ngoạm có răng bịt hợp kim cứng có thể khoan trong mọi
loại đất đá (trừ đá cứng).

Chú ý:


Hình 8: Gàu ngoạm kiểu búa
1.

Ống vách 2. Gàu ngoạm 3. Kích



Trường hợp lực cản lớn, thường dùng kết hợp với máy chấn
động hoặc chất tải thêm trọng lượng,... để có năng suất cao.



Nếu đất đá cứng rắn có thể dùng đầu khoan choòng hoặc
khoan xoay với mũi khoan có nhiều loại cấu tạo khác nhau:
kiểu lưỡi trổ, kiểu bánh răng hoặc mũi dao cứng



Nếu chỉ dùng tạm thời để khoan và lấy đất đá, sau đó rút lẻn
dần dần dồng thời với đổ bêtông đúc cọc, các đoạn ống vách
được liên kết bằng bulông đầu chìm tiện tháo lắp; ngược lại có
thể dùng liên kết hàn.



Thường phải đào tiền trạm trước khi hạ ống vách trong đất
dính. Hàm gầu ngoạm có răng bịt hợp kim rắn, gầu thường rất
nặng và phải được chọn sao cho các hàm phải mở được tối đa
trong ống. Đường kính trong của ống vách lớn hơn đường
kính đầu khoan từ 4÷15cm.



Ống vách thường có chiều dày từ 6÷16mm, chiều dài mỗi
đoạn từ 6÷10m có thể nối lại với nhau bằng mối nối hàn (nếu
để lại) hoặc bulông đầu chìm nếu rút dần lên trong quá trình
đổ bêtông.



Nếu trong ống vách có nước sẽ cản trở và làm giảm năng suất
gầu, vì vậy cần khắc phục bằng cách ghép thêm các khối nặng
lên gầu.  Trong trường hợp khoan cọc nhồi ở vùng bị ảnh


hưởng của nước thuỷ triều, nếu dùng dung dịch vữa sét

(bentonnite) đê giữ ôn định vách, thì đỉnh ống vách phải cao
hơn mức nước cao nhất tối thiểu là 2m. Khi khoan trên cạn,
ngoài những yêu cầu trên cần phải đặt ống vách cao hơn mặt
đất hiện tại tối thiểu 0,3m.




Theo địa chất:
• Trường hợp gặp đất chặt hoặc đá, dùng gàu ngoạm
không hiệu quả, tốt nhất dùng đầu khoan choòng.
• Đất đá lẫn sỏi cuội, đá mồ côi,...thường gây khó khăn
cho công việc khoan tạo lỗ theo công nghệ này. Những
năm gần đây, gàu ngoạm được chế tạo đặc biệt nhằm
làm cho hàm cứng hơn để phá đất đá và tạo lỗ.
• Nếu khối đá kích cỡ nhỏ từ 10-50cm, dù kẹt dưới chân
ống vách cũng có thể ngoạm lên được sau khi lừa khối
đá vào trong ống 1 cách khéo léo (rút nhẹ và xoay ống
vách để lái khối đá vào bên trong).
• Nếu gặp khối đá lớn không đưa được ống vào, có thể
phá đá bằng phương pháp khác: dùng thuốc nổ nhưng
khống chế mức tối thiểu từ 30-100g cho mỗi ngòi nổ rồi
dùng gàu ngoạm đào lên; trường hợp không được gây nổ
phải dùng máy phá đá có lưỡi đục tất cả nặng 4tấn hoặc
có thể dùng hoá chất.
• Nguyên tắc hạ ống vách ở nơi đất cứng: trước khi hạ
phải cho đầu khoan đi tiền trạm 1 đoạn nếu cần còn phải
đào rộng thêm ra khoảng 20cm để ống vách bớt cản lực
sẽ dễ dàng tụt xuống.
• Đối với đất dính, việc đào tiền trạm sẽ dễ dàng và sâu

hơn có khi đến 6m.
• Đối với đất rời dễ lún sụt, đất sét yếu hoặc phù sa thì
không những tránh đào tiền trạm mà còn phải đảm bảo
ổn định của đất trong ống vách không bị trồi.
Khi khoan và hạ ống vách thường xảy ra các trường hợp sau:
• Trong lớp đất cát sỏi ngậm nước, nếu đào tiền trạm cát
sẽ đùn vào làm cho đất xung quanh bị rời rã và tạo
những khe rỗng bên ngoài ống vách. Mặc nhiên, đường
kính cọc sẽ rộng hơn đường kính danh định, ảnh hưởng


2.4.

2.4.1.

tới khối lượng bêtông đúc cọc sau này. Cho nên thường
phải bơm thêm nước vào lỗ khoan, tạo độ chênh mực
nước trong lỗ khoan cao hơn mực nước ngầm bên ngoài
để khắc phục hiện tượng trên.
Máy khoan vận hành ngược:


Loại máy này có chu trình hoạt động khép kín liên tục từ khâu
đào đất, hút nước và mùn khoan, bổ sung dung dịch khoan.



Các đầu khoan trong máy vận hành ngược cũng có nhiều loại
khác nhau tùy theo đất đá. Tuy nhiên, việc lựa chọn đầu khoan
nên căn cứ vào cường độ chịu nén của đất đá.



Các hoạt động đào đất, hút nước và mùn khoan, bổ sung dung
dịch khoan,...theo nguyên tắc tuần hoàn theo kiểu PS của hãng
Salzgitter.



Thực chất công nghệ này là dùng cần khoan để hút dung dịch
hỗn hợp mùn mạt khoan và vữa sét bằng nhiều cách khác
nhau: máy hút thuỷ lực, erlip, bơm chìm, phun nước vòi xói,...



Chủng loại và tính năng các loại đầu khoan không giống nhau.

Nguyên tắc chung:


Cần khoan rỗng để gắn đầu khoan đồng thời là ống hút mùn
khoan. Khi đầu khoan hoạt động phá đất trộn lẫn vào nước tạo
thành mùn khoan, dùng máy hút hoặc nén khí để hút hoặc đẩy
mùn khoan vào bể lắng.



Trong công nghệ này, thường dùng các đầu khoan đặc biệt
gồm 3 phần cơ bản: phần cố định, phần chuyển động và phần
các mũi dao. Trục hoặc cần khoan đường kính khoảng 15cm

có tác dụng treo đầu khoan và làm ống hút dung dịch lẫn phôi
mạt khoan ra ngoài.


2.4.2.

Chú ý:


Khi khoan có thể không cần dùng ống vách mà chỉ cần bơm
nước vào lỗ khoan cao hơn mực nước ngầm. Trường hợp cần
thiết có thể dùng dung dịch bentonite đổ ổn định vách đào.



Trong công nghệ khoan vận hành ngược có thể không dùng
ống vách mà dùng áp lực cột nước tĩnh cao hơn MNN để giữ
ổn định cho vách khoan.



Tốc độ khoan tạo lỗ và tốc độ của bàn quay phải điều chỉnh
phù hợp loại đất đá và đường kính đầu khoan. Nếu quay nhanh
quá  hoặc trục khoan sẽ bị rung lắc (đá rắn), hoặc lỗ đáy ống
của trục khoan có thể bị tắc đồng thời không đủ thời gian hình
thành màng bùn và cũng có thể phá vỡ màng sét đang lọt vào
bít những lỗ rỗng trong các hạt đất.



Nếu không đủ đảm bảo ổn định thành vách đào, phải bổ sung
vữa sét bentonite hoặc dung dịch CMC,... cần cho khoan tạo
lỗ.



Tùy theo địa chất có thể sử dụng những loại đầu khoan:
• Đối với đất có trị số SPT N<50, thường dùng loại đầu
khoan 4 hoặc 3 cánh hàm, răng bịt hợp kim cứng.  trừ
đầu khoan bánh răng vì dễ tắc nghẽn.


•

•

2.5.
2.5.1.

Đối với đất đá rắn, dùng đầu khoan kiểu bánh răng có
tính năng là mũi dao được chế tạo từ hợp kim cứng có
khả năng khoan vào đá cường độ tới 70MPa, có khi tới
97MPa. Các bánh răng của đầu khoan tạo ra các chuyển
động quay cho mũi dao trung tâm và 3 mũi dao vệ tinh.
Quỹ đạo của các mũi vệ tinh có dạng đặc biệt, đảm bảo
các vết xén không trùng nhau, mà chỉ chờm vết sau lên
vết trước; đồng thời lùa được phối khoan vào ống rỗng
của cần khoan và được hút ra ngoài (vận hành ngược).
Đối với loại nham thạch mềm hơn, cường độ khoản
30MPa, có thể dùng đầu khoan kiểu gàu ngoạm và đầu

khoan kiểu bánh răng.



Trường hợp dùng đầu khoan kiểu bánh răng nếu gặp đá mồ côi
sẽ khó khăn, cho dù ống rỗng của cần khoan dùng tới mức tối
đa khoảng 326mm. Do đó thường phải dùng gàu ngoạm hoặc
đầu khoan bánh răng đặc biệt để phá đá.



Nếu đá mồ côi nằm tương đối nông, có thể dùng thợ lặn xuống
phá đá, hoặc đóng ống vách và bơm hút nước để phá đá bằng
các biện pháp thông thường.



Khi máy hoạt động sẽ không tránh khỏi hiện tượng văng
ngang của đầu khoan. Vì không dùng ống vách nên đường
kính lỗ khoan thường bị rộng hơn so với đường kính thiết kế,
khối lượng bêtông sẽ tăng thêm. Trong đất rời đường kính lỗ
khoan tất nhiên lớn hơn trong đất dính. Những đầu khoan có
lắp bộ ổn định sẽ tránh được hiện tượng này.

Máy khoan đất:
Nguyên tắc chung:


Loại máy này dùng đầu khoan dạng gầu xoay hoặc chân vít rất
hiệu quả để khoan lỗ rất hiệu quả trong nền đất hoặc đá yếu.



Đầu khoan dạng chân vít khi khoan, phôi đất liên tục được
chuyển ra ngoài theo rãnh xoắn.  Đối với đất dính dùng đầu
khoan kiểu vít xoắn (guồng xoắn), đất sau khi xén được
chuyển liên tục ra ngoài.



Đầu khoan dạng gầu đất được chuyển ra ngoài từng gầu một.






Trường hợp đất dẻo và ngâm nước dùng đầu khoan kiểu
gàu, đất do cánh xén cắt và được gạt vào gàu đến khi đầy
được kéo lên đổ ra ngoài.

Đầu khoan kiểu gầu rất thông dụng đề dào đất. Gàu có trọng
lượng khá nặng và trang thiết bị các lưỡi xén đất hoặc nhiều
mũi dao để phá vật chướng ngại và mở rộng lỗ khoan, nhờ
trọng lượng này mà các mũi dao và lưỡi xén khi quay quanh
trục khoan sẽ xén đất theo đường cắt nhất định, các mũi dao
có thể tiện đứt rễ cây hoặc phá các tảng chướng ngại vật khác
như bêtông, gạch vụn.

Hình 12: Máy khoan cọc nhồi kiểu MBC-1, 7

1. Côngson
2. Cần trục chính
3. Cần trục phụ
4. Rôto
5. Cần trục lồng
6. Đầu khoan
7. Gàu ngoạm 8. Đầu choòng 9. Đầu khoan xoắn
10. Cơ cấu mở rộng chân cọc


HÌNH 13. Máy khoan đất
2.5.2.

Chú ý:


Khi khoan trên cạn, có thể không cần dùng dung dịch khoan
hoặc nước để chổng sạt vách hố khoan.



Khi khoan ở nơi có nước mặt hoặc nước ngầm cao, tốt nhất là
dùng vữa sét để chống sạt vách hố khoan.



Kết hợp với chống vách bằng vữa sét, gàu khoan xoay có thể
khắc phục những khó khăn nếu khoan trong nền đất yếu và cả
đất xốp rời mà không cần dùng ống vách.



Do không dùng ống vách và nhiều trường hợp không dùng cả
vữa sét, nên rất thông dụng trong các điều kiện địa chất khác
nhau, kể cả đất có rê cây, đá tảng, đá mô côi,...



Chỉ khi nào đất có khả năng sạt lở vào lỗ khoan mới chống
tạm bằng 1 đoạn ống vách, hạ ống vách bằng cách dùng ống
kelly khoá đáy vào đầu ống vách để vặn và ép ống vách xuống
đất.



Về địa chất:
•

Nếu khoan trong đất sét, á sét có thể chỉ dùng nước bơm
bổ sung vào lỗ, giữ cố định mực nước trong ống cao
hơn bên ngoài khoảng 2m.  gàu sẽ phát huy toàn bộ
năng suất nhưng nếu khoan với tốc độ nhanh thường để


2.6.
2.6.1.

lại vết lõm xoắn ốc trên vách lỗ khoan khó suy ra thể
tích bêtông cần theo dõi.
• Trong khi khoan tránh di chuyển gầu nhiều lần và nhấc

hạ gầu quá nhanh để giảm tổn hại cho vách hố khoan do
xáo trộn nhiều, hình thành dòng chảy khá mạnh ở giữa
gàu khoan và vách đào, đồng thời sinh ra sự chệnh lệch
áp lực giữa 2 không gian trên và dưới gàu khoan.
• Có thể kết hợp dùng ống vách trên 1 đoạn ngắn để
chống sạt vách.
• Đầu khoan đào đất dạng trục vít thi công hiệu quả trong
đất khô, tốc độ đào đất khá nhanh, phoi đất chuyển dịch
dọc theo rãnh xoắn của trục vít đi ra ngoài. Trường hợp
có nước ngầm có thể dùng kêt hợp với ống vách để
khoan.
• Tuy nhiên, khi gặp các loại đá mồ côi thường, đầu khoan
khó giải quyết mà phải dùng những biện pháp đã nêu
trên.
 Phải định kỳ thay thế lớp bịt mũi dao khi quá mòn hoặc bị gẫy,
nếu không năng suất giảm, đồng thời trục khoan cũng dễ bị
mài mòn vì lệch tâm.
 Mũi khoan chủ yếu để xén và cắt đất yếu thông thường, nên
khi gặp đất chặt hoặc lẫn nhiều cuội sỏi, lưỡi xén hay các mũi
dao của gàu khoan dễ bị sứt mẻ hoặc mau mòn, tuy rằng cũng
đã bịt hợp kim rất cứng.
Mở rộng chân cọc:
Tổng quát chung:


2.6.2.

Việc mở rộng chân cọc thường dùng cho các loại đất dính,
đường kính cọc > 0,8 m.

Biện pháp thi công:


Mở rộng chân cọc bằng phương pháp khoan thường dùng loại
đầu khoan có cánh xén. Có 2 loại cánh xén chính:
- Loại xén đất theo hĩnh nón cụt.
- Loại xén đất theo hình chỏm cầu.


2.6.3.

2.6.4.

Phân loại thiết bị:


Công nghệ khoan mở rộng chân cọc, thường dùng các đầu
khoan có gá lắp thêm cánh xén đóng mở cụp xoè và xoay
quanh cần khoan hoặc ống kelly.



Trong đất dính tương đối khô hoặc đá có thể dùng biện pháp
thủ công để mở rộng chân cọc.

Lưu ý:
Phải chú ý các biện pháp đảm bảo an toàn lao động khi thi công
thủ công
• Khi dùng máy khoan mở rộng chân cọc trong đất kém ổn định
nhất thiết phải dung đế dung dịch vữa sét hoăc phải giữ cho cột

nước trong lỗ khoan cao hơn mực nước ngầm khoảng 2m.
• Cọc khoan nhồi mở rộng chân có khả năng hạ giá thành do chiều
sâu khoan cọc giảm và bớt đuợc bêtông cọc.
• Cần so sánh thời gian thi công mở rộng chân cọc với thời gian
khoan tiếp để tăng chiều dài cọc đảm bảo cọc vẫn thẳng và sức
chịu tải tương đương.
• Đối với cọc nhỏ (<76cm) thường không mở rộng chân cọc.
III.
CÔNG TÁC ĐỔ BÊ TÔNG CỌC KHOAN NHỒI:
3.1.
CÔNG TÁC ĐỔ BÊ TÔNG CỌC :
Trong trường hợp thể tích bê tông cọc khi đổ sai lệch so với tính toán
thiết kế hơn 30% thì phải kiểm tra và có biện pháp xử lý thích hợp về sự sai
lệch đường kính cọc.
•