Chiều Dày Thành Cọc Ống Bê Tông Ly Tâm PHC D300, D500 Chuẩn

Cùng gọi là PHC, nhưng cọc D300 có thành dày 60 mm còn cọc D500 dày 90 mm. Trên bản vẽ, hai con số này trông rất nhỏ. Dưới đất, chúng quyết định lượng bê tông thực sự chịu lực trong mỗi cọc ống bê tông ly tâm. Thành mỏng hơn quy định là lỗi khó thấy bằng mắt và gần như không sửa được khi cọc đã nằm trong nền. Bài viết này trình bày số liệu theo TCVN 7888:2014, cách đo ngoài bãi cọc và ảnh hưởng của chiều dày thành đến quá trình ép cọc.

Hai con số cần thuộc trước khi nhận cọc

Kích thước theo tiêu chuẩn

TCVN 7888:2014 là tiêu chuẩn quốc gia về cọc bê tông ly tâm ứng lực trước, thay thế bản 2008. Cọc PHC thuộc nhóm bê tông cường độ cao và được chế tạo bằng phương pháp quay ly tâm. Chiều dày thành được quy định theo đường kính ngoài. Với hai loại phổ biến nhất, giá trị như sau:

Cọc D300: đường kính ngoài 300 mm, thành dày 60 mm, đường kính lòng khoảng 180 mm.
Cọc D500: đường kính ngoài 500 mm, thành dày 90 mm, đường kính lòng khoảng 320 mm.

Đường kính lòng được tính từ hai số trên. Bạn có thể dùng nó để đối chiếu khi đo thực tế ở đầu cọc.

Diện tích thành và tỷ lệ so với đường kính

Một phép tính hình học đơn giản cho thấy khác biệt khá lớn. Diện tích mặt cắt ngang của thành cọc D300 khoảng 452 cm², còn cọc D500 khoảng 1.159 cm², gấp hơn hai lần rưỡi. Tỷ lệ chiều dày thành trên đường kính ngoài lần lượt là 20% và 18%. Như vậy cọc ống bê tông ly tâm D500 có thành tương đối mảnh hơn một chút, nên càng cần kiểm soát dung sai.

Đây chỉ là diện tích hình học, không phải sức chịu tải. Sức chịu tải còn phụ thuộc cường độ bê tông, lượng thép dự ứng lực và điều kiện đất nền. Cọc bê tông cốt thép dự ứng lực làm việc chủ yếu nhờ mặt cắt hình vành khuyên này, nên mọi sai lệch về chiều dày đều đi thẳng vào khả năng chịu lực.

Thành cọc quyết định cọc làm việc ra sao

Chiều dày thành là thông số hình học đầu tiên quyết định cách cọc phản ứng với tải. Có hai khía cạnh bạn nên nắm rõ.

Chịu nén, chịu uốn và lực ép ở đầu cọc

Khi thi công cọc ép bê tông, lực nén tập trung ở đầu cọc rồi truyền xuống qua mặt cắt hình vành khuyên. Thành đủ dày giúp đầu cọc không bị nén vỡ và giữ được độ thẳng khi gặp lớp đất cứng xen kẹp.

Khi cọc chịu uốn do đất lún lệch hoặc tải ngang, mô men quán tính của mặt cắt vòng phụ thuộc mạnh vào chiều dày thành. Thiếu vài milimét có thể làm giảm khả năng chống nứt khi uốn, trong khi bề ngoài cọc vẫn trông bình thường. Ngoài ra, thành bê tông còn phải giữ lực nén trước do thép căng truyền vào. Sai lệch kích thước có thể làm thay đổi trạng thái ứng suất này so với tính toán.

Quay ly tâm tạo độ đặc, và vì sao thành dễ lệch

Trong khuôn quay, lực ly tâm nén bê tông vào thành khuôn, còn nước và vữa lỏng dư bị dồn vào lòng ống. Nhờ vậy bê tông ở thành cọc đặc chắc hơn so với bê tông đổ thông thường. Tuy nhiên, nếu lượng bê tông nạp vào khuôn không đều hoặc khuôn quay không ổn định, thành cọc sẽ dày mỏng không đều và lòng ống bị lệch tâm.

Chỗ thành mỏng cũng là chỗ lớp bê tông bảo vệ thép dự ứng lực mỏng theo. Khi cọc nằm trong nền đất có tính xâm thực, đó là điểm dễ bị ăn mòn trước nhất.

Đo chiều dày thành ngay tại bãi cọc

Việc đo chỉ mất vài phút cho mỗi cọc, nhưng cần đo đúng vị trí và đúng dụng cụ. Khi cọc ống bê tông ly tâm về đến công trình, bạn có thể làm theo gợi ý thực hành sau. Số điểm đo và dung sai cuối cùng phải theo tiêu chuẩn và hồ sơ dự án.

Đo chiều dày thành tại mặt cắt hai đầu cọc, mỗi đầu lấy ít nhất bốn điểm cách đều quanh chu vi.
Đặt thước vuông góc với mặt thành, đọc giá trị ở điểm mỏng nhất của từng đầu.
Đo đường kính ngoài tại hai đầu và giữa thân cọc, kết hợp đo đường kính lòng để phát hiện lệch tâm.
Ghi số liệu vào biên bản theo mã lô, đối chiếu với 60 mm hoặc 90 mm và dung sai quy định.

Hãy chú ý tới trường hợp lệch tâm. Giả sử trên một cọc D300, một điểm đo được 68 mm trong khi điểm đối diện chỉ còn 52 mm. Giá trị trung bình vẫn là 60 mm nhưng lòng ống đã lệch. Trường hợp này cần báo cho nhà sản xuất và đối chiếu với dung sai của tiêu chuẩn, không nên chỉ dựa vào giá trị trung bình.

Ngoài chiều dày thành, bạn nên quan sát thêm các dấu hiệu khác: vết nứt dọc hoặc ngang trên thân, đầu cọc bị sứt, vành thép đầu cọc lệch hoặc rỉ nặng, bề mặt rỗ lớn. Cọc xếp kê sai vị trí hoặc cẩu sai điểm cũng gây nứt, nên cần xem lại điều kiện bốc xếp trước khi kết luận đó là lỗi sản xuất.

Chọn D300 hay D500, và điều gì xảy ra khi thành cọc không đạt

Việc chọn đường kính cọc do thiết kế quyết định, không phải do nhà cung cấp hay nhà thầu. Thông thường D300 phù hợp với nhà ở, nhà xưởng nhỏ có tải trọng vừa phải. D500 dùng cho công trình tải lớn hơn hoặc cần sức chịu tải cao trên mỗi cọc. Quyết định cuối cùng dựa trên tính toán nền móng và kết quả khảo sát địa chất.

Với phương pháp cọc ép bê tông, quy trình thi công và nghiệm thu có thể tham khảo TCVN 9394:2012 về đóng và ép cọc. Máy ép phải được cân chỉnh theo trục cọc và tăng lực đều. Nếu thành cọc mỏng hơn quy định hoặc lệch tâm, đầu cọc là nơi biểu hiện đầu tiên.

Có ba dấu hiệu cần dừng ép để kiểm tra. Thứ nhất, đầu cọc nứt hoặc vỡ vành khi lực ép chưa tới giá trị thiết kế. Thứ hai, cọc nghiêng bất thường dù máy đã cân chỉnh. Thứ ba, vết nứt dọc thân xuất hiện sau khi hạ. Các hiện tượng này không phải lúc nào cũng do thành cọc, vì đất nền và thao tác ép cũng gây ra. Nhưng chiều dày thành là yếu tố đầu tiên nên rà lại.

Khi cọc được hạ bằng phương pháp khoan dẫn

Nếu nền đất khó ép, thiết kế có thể chọn hạ cọc bê tông ly tâm bằng cách khoan tạo lỗ trước. Quy trình này được quy định trong TCVN 10667:2014 về khoan hạ cọc bê tông ly tâm, thi công và nghiệm thu. Tiêu chuẩn này dẫn chiếu TCVN 7888 cho phần chế tạo cọc, nên quy cách chiều dày thành vẫn phải đúng như đã nêu.

Nối cọc và vai trò của đầu cọc

Cọc dài thường được nối từng đoạn bằng cách hàn vành thép ở hai đầu. Đầu cọc có thành mỏng hoặc bị sứt làm giảm diện tích tựa giữa hai đoạn, khiến mối nối chịu lực không đều. Vì vậy, bạn nên kiểm tra đầu cọc kỹ hơn thân cọc trước khi đưa vào ép.

Hồ sơ nhà máy cần đi cùng lô cọc

Một lô cọc ống bê tông ly tâm đáng tin phải có hồ sơ đi kèm, không chỉ là lời giới thiệu. Bạn nên yêu cầu các tài liệu sau:

Giấy chứng nhận chất lượng của lô, nêu rõ tiêu chuẩn áp dụng là TCVN 7888:2014.
Kết quả thử cường độ nén bê tông và các chỉ tiêu thử theo tiêu chuẩn sản phẩm.
Số liệu kiểm tra kích thước, trong đó có chiều dày thành và đường kính.
Quy cách cọc: đường kính, chiều dày thành, chiều dài, cấp PHC và loại thép dự ứng lực.
Mã lô, ngày sản xuất và nhãn nhận dạng in trên thân cọc.

Khi dự án yêu cầu, chủ đầu tư có thể lấy mẫu kiểm tra tại đơn vị thí nghiệm độc lập. Với cọc bê tông cốt thép dự ứng lực, việc kiểm tra này nên làm ngay từ lô đầu tiên để phát hiện sai lệch sớm.

Một cây thước và cuốn sổ ghi chép

Lần tới khi xe cọc cập công trình, hãy mang theo thước và một cuốn sổ. Đo bốn điểm ở mỗi đầu cọc, ghi lại rồi so với 60 mm và 90 mm. Việc này không tốn nhiều thời gian nhưng chặn được lỗi từ sớm, khi cọc còn nằm trên bãi và việc đổi trả vẫn dễ dàng.

Nếu cần tư vấn quy cách cọc ống bê tông ly tâm phù hợp với địa chất và tải trọng của công trình, bạn có thể gửi báo cáo khảo sát và tải trọng thiết kế cho đội kỹ thuật. Từ đó, phương án chọn đường kính, chiều dài cọc và biện pháp thi công sẽ được đề xuất sát với điều kiện thực tế.