Máy ép cọc và máy khoan cọc nhồi khác nhau thế nào

Ép cọc: cọc làm sẵn, đưa xuống bằng lực tĩnh

Máy ép cọc dùng hệ kích thủy lực và đối trọng để ép từng đốt cọc bê tông đúc sẵn xuống đất, nối đốt nọ với đốt kia cho tới khi đạt độ sâu hoặc đạt lực ép thiết kế. Vì cọc được đúc trong nhà máy, chất lượng bê tông được kiểm soát tốt và có thể kiểm tra trước khi thi công. Quá trình ép không dùng dung dịch khoan, không sinh bùn thải, và mỗi cọc có ngay một con số kiểm chứng là lực ép cuối cùng.

Giới hạn của ép cọc nằm ở địa chất và tải trọng. Cọc ép chỉ đi được qua đất mềm và đất có sức kháng vừa phải; gặp lớp cát chặt, cuội sỏi hay đá phong hoá xen kẹp là cọc dừng lại hoặc gãy trước khi tới lớp chịu lực. Tiết diện cọc đúc sẵn cũng bị giới hạn bởi khả năng vận chuyển và lực ép của máy, nên tải trọng mỗi cọc thấp hơn cọc khoan nhồi nhiều lần.

Ép cọc còn có một hiệu ứng phụ là chen đất: cọc chiếm chỗ của đất, đẩy đất sang hai bên và lên trên. Trong khu dân cư chật, hiệu ứng này có thể làm nứt nền nhà bên cạnh hoặc trồi nền công trình đang thi công. Đây là lý do nhiều dự án trong đô thị phải chuyển sang cọc khoan nhồi dù tải trọng không lớn.

Khoan cọc nhồi: tạo lỗ trước, đổ bê tông sau

Máy khoan cọc nhồi dùng gàu khoan gắn trên thanh Kelly để khoan một lỗ tròn xuống đất, giữ thành lỗ bằng dung dịch bentonite hoặc ống vách, rồi hạ lồng thép và đổ bê tông từ đáy lên. Cọc hình thành tại chỗ với đường kính và chiều sâu do thiết kế quyết định, không bị giới hạn bởi vận chuyển. Trong danh mục SANY, đường kính cọc tối đa trải từ 1100 mm đến 3000 mm và độ sâu khoan tối đa từ 27 m đến 116 m.

Ưu điểm quyết định là khả năng xuyên qua lớp cứng và sức chịu tải mỗi cọc. Gàu khoan với mô men quay lớn đi được qua cát chặt, cuội sỏi và đá phong hoá, thậm chí khoan đá với cấu hình phù hợp như SR405R-HK. Một cọc đường kính lớn cắm sâu vào lớp chịu lực gánh được tải trọng mà hàng chục cọc ép mới bằng, nên đây là công nghệ mặc định cho nhà cao tầng, cầu và công trình tải lớn.

Đổi lại, khoan cọc nhồi phức tạp hơn về kiểm soát chất lượng. Bê tông đổ dưới dung dịch trong lỗ khoan không nhìn thấy, nên phải kiểm tra bằng siêu âm hoặc khoan lõi sau khi thi công. Bùn thải từ dung dịch khoan phải có phương án xử lý, và máy nặng từ 23 đến 162 tấn trong danh mục đòi hỏi nền đặt máy và tuyến đường vào được chuẩn bị trước. Không rung và không chen đất là lợi thế lớn khi thi công sát công trình hiện hữu.

• Ép cọc — cọc đúc sẵn, lực tĩnh, không bùn thải, tải mỗi cọc nhỏ, không qua được lớp cứng, có chen đất.
• Khoan cọc nhồi — cọc đổ tại chỗ, đường kính 1100–3000 mm, sâu tới 116 m, qua được lớp cứng, không rung, cần xử lý bùn và kiểm tra chất lượng sau.

Ba tiêu chí quyết định ngay từ thiết kế

Tiêu chí thứ nhất là tải trọng đầu cọc theo thiết kế. Công trình thấp tầng, nhà xưởng nhẹ, móng thiết bị vừa thường nằm trong dải cọc ép. Nhà cao tầng, cầu, silo, móng máy nặng gần như luôn cần cọc khoan nhồi vì tải mỗi cọc vượt xa khả năng của cọc đúc sẵn.

Tiêu chí thứ hai là hồ sơ địa chất. Nếu giữa mặt đất và lớp chịu lực có lớp cát chặt, cuội sỏi hay đá phong hoá, cọc ép sẽ không tới nơi và phải chuyển sang khoan. Nếu địa tầng là sét và cát rời tới độ sâu vừa phải, cọc ép hoàn toàn khả thi và thường rẻ hơn. Thiếu hồ sơ địa chất là vướng mắc phổ biến nhất trong cả hai công nghệ.

Tiêu chí thứ ba là công trình lân cận. Ép cọc gây chen đất, khoan cọc nhồi thì không. Sát nhà dân, sát công trình đang sử dụng hay công trình có kết cấu nhạy cảm, khoan cọc nhồi là lựa chọn an toàn hơn dù tải trọng nhỏ. Nếu còn cần chắn đất để đào tầng hầm, hãy tính luôn tường vây bằng gàu ngoạm hoặc máy cắt rãnh trong cùng phương án.

Dải thiết bị nền móng SANY cho phương án khoan

SANY xếp thiết bị nền móng vào ba dòng: máy khoan cọc nhồi, gàu ngoạm thủy lực đào tường vây và máy cắt rãnh tường vây. Máy khoan cọc nhồi đi từ SR65-C10 với đường kính 1100 mm, sâu 27 m, nặng 23 tấn cho mặt bằng chật, qua SR235-S đường kính 2000 mm sâu 68 m và SR305R-S đường kính 2500 mm sâu 100 m, tới SR445R-H10 đường kính 3000 mm sâu 116 m cho công trình quy mô lớn. SR275-E là bản chạy pin điện với đường kính 2200 mm.

Cho tường vây, SH500 và SH700 là gàu ngoạm thủy lực đào rãnh rộng 600 tới 1500 mm sâu 80 m; SDC120 là máy cắt rãnh hai bánh phay cho rãnh dày 800 tới 1800 mm sâu tới 120 m. Phương án ép cọc dùng cọc đúc sẵn và máy ép không nằm trong nhóm này; bài sau về máy khoan cọc nhồi sẽ đi sâu vào cách chọn đường kính, chiều sâu và cấu hình thanh Kelly theo địa chất.