Móng cọc là một trong những loại móng được áp dụng đầu tiên. Từ xưa, con người đã biết đóng những thân cây, cánh cây để làm móng. Trong lịch sử văn hóa loài người, có thời đại đã được người ta gọi là "thời đại xây dựng móng cọc".
Trong trường hợp tải trọng tương đối lớn mà những lớp đất tốt lại nằm ở dưới sâu hoặc khi xây dựng công trình tại những chỗ có nước thì một trong những biện pháp xây dựng móng hợp lý là dùng móng cọc. Trước đây, móng cọc chỉ được dùng nhiều trong các công trình cầu đường và thủy lợi, nhưng những năm gần đây, móng cọc còn được áp dụng rất rộng rãi trong các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp. Trong xây dựng dân dụng và công nghiệp, lúc đầu móng cọc chỉ được dùng ở những nơi đất yếu, nhưng đến nay ngay cả những nơi đất tương đối tốt, người ta cũng dùng móng cọc thay cho móng băng và các loại móng lắp ghép khác. Kinh nghiệm thực tế của các nước gần đây cho thấy răng, khi xây dựng nhà không có tầng hầm thì móng cọc tỏ ra có nhiều hiệu quả kinh tế hơn. Sở dĩ móng cọc ngày càng được áp dụng rộng rãi, bởi vì nói chung khi dùng loại móng này thì giảm được khối lượng làm đất, tiết kiệm được vật liệu, có thể cơ giới hóa việc thi công được dễ dàng,... Mặt khác, dùng móng cọc có thể giải quyết được những vấn đề kỹ thuật khó khăn trong một số công trình phức tạp như dùng móng cọc trong các bộ phận chịu tải trọng lớn của công trình để giảm bớt sự chênh lệch về lún, hoặc dùng móng cọc để giảm độ lún của bệ máy,... Tuy vậy, cần phải chú ý rằng có những trường hợp dùng móng cọc sẽ không lợi và không kinh tế. Chẳng hạn, đối với nền đất là cát chặt có thể chịu được tải trọng tương đối lớn, nếu đóng cọc vào sẽ làm cho cát xốp lên và như thế cường độ của nền sẽ giảm xuống, hoặc đối với một số công trình thủy lợi, trong hố móng chịu tác dụng của lực thấm, nếu đóng cọc thì có thể làm cho dòng thấm tập trung, tăng thêm khả năng phá hoại của dòng thấm đối với nền,...
Trong bài viết này, tác giả sẽ đi sâu vào ưu nhược điểm của 3 loại cọc thường hay sử dụng là cọc BTCT, cọc ly tâm ứng suất trước và cọc khoan nhồi.
1. Phương án móng cọc bê tông thường
Cọc bê tông thường
- Khả năng chịu lực tương đối lớn, có khả năng cắm sâu vào lớp đất tốt ;
- Thi công dễ dàng không đòi hỏi kỹ thuật cao;
- Không gây chấn động làm phá hoại vùng đất xung quanh cọc. và không ảnh hưởng đến công trình xung quanh;
- Các đoạn cọc được chế tạo tại chổ hay mua từ các đơn vị sản xuất nên dễ dàng kiểm tra đƣợc chất lượng cọc.
Nhược điềm:
- Đối với những công trình chịu tải lớn thì số lượng cọc tăng lên hoặc phải tăng kích thước dẫn đến chi phí thi công đài cọc tăng lên hoặc tiết diện cọc quá lớn không thể ép xuống được;
- Quá trình ép cọc thường xảy ra sự cố gặp các lớp đất cứng, đá cuội hay đụng phải các tảng đá mồ côi mà trong khi khoan địa chất không phát hiện được. Các sự cố thường gặp khi ép cọc nhƣ : cọc bị chối khi chưa đến độ sâu thiết kế, cọc bị gãy trong quá trình ép . . . ;
- Quá trình thi công kéo dài do thời gian dịch chuyển bệ ép tốn nhiều thời gian;
- Không kiểm soát được sự làm việc các mối nối.
2. Phương án móng cọc ly tâm ứng suất trước
Cọc bê tông ly tâm
Ưu điểm:
- Rút ngắn tiến độ và công đoạn thi công: Với sức chịu tải lớn của cọc PHC nên có thể giảm thiểu đựơc số lượng cọc cần thiết trong thiết kế, tiết kiệm được thời gian vận chuyển, thuận lợi cho việc thi công cọc và công tác làm kết cấu đài móng;
- Hạ thấp chi phí thi công: Rõ ràng với đặc tính tải trọng dọc trục lớn hơn cọc vuông và cọc ly tâm thường, do đó có thể đóng sâu vào đất, tận dụng được tối đa khả năng chịu tải làm giảm tổng chiều dài cọc, làm giảm được số lượng tim trong mỗi đài móng, tiết kiện được nguyên vật liệu, chí phí nhân công, thiết bị cơ giới vv…..;
- Hiệu quả kinh tế trong thiết kế: Trong thiết kế xây dựng nền móng thường ngƣời ta tính đến sức chịu tải của cọc và lực chấn động ngang phòng ngừa sự cố do thiên tai nhƣ động đất gây ra. Với các đặc tính chịu tải tốt, sức chịu uốn cao nên đây là ƣu thế của loại cọc PHC trong xu hướng thiết kế xây dựng nền móng hiện nay;
- Sức chịu uốn: Với sự kết hợp giữa bê tông và thép chủ (PC Bar) cường độ cao đồng thời sử dụng với lực căng thép thích hợp nên sức chịu uốn của cọc bê tông sẽ được tăng cường. Đặc biệt sau khi thi công sức chịu uốn của cọc bê tông sẽ cao hơn rất nhiều so với các loại cọc thép cũng như các loại cọc không dự ứng lực;
- Sức chịu tải: Do cọc PHC được ứng suất trước kết hợp với quay li tâm nên làm cho sản phẩm cọc đặc chắc, chịu được tải trọng cao, chống thấm tốt. Vì vậy cọc PHC sử dụng phù hợp với các vùng ven biển, nước mặn, vùng có địa chất yếu;
- Đặc tính chống ăn mòn: Cọc PHC có đặc tính chống ăn mòn rất cao, tốc độ ăn mòn của bê tông không tới 0.05mm/năm trong môi trường tự nhiên, tốc độ ăn mòn của muối tự nhiên, tốc độ ăn mòn của muối axit là 0.01mm/năm, mà tốc độ ăn mòn trung bình của loại cọc thép thường dưới môi trường nước biển là 0.3mm/năm. Do đó đặc tính chống ăn mòn của cọc bê tông sẽ tốt hơn so với loại cọc thép khác.
Nhược điểm:
- Do sử dụng bê tông và thép cường độ nên chí vật liệu hơn so với cọc thông thường cùng tiết diện;
- Công nghệ sản xuất phức tạp, nên đòi hỏi đội ngũ công nhân lành nghề;
- Phải sử dụng các thiết bị chuyên dùng để thi công ép và đóng cọc;
- Chi phí đầu tới dây chuyền sản xuất lớn;
- Hạn vận còn hạn chế chiều sâu ép cọc vào trong đất sơ với phương cọc khoan nhồi.
3. Phương án móng cọc khoan nhồi
Cọc khoan nhồi
Ưu điểm:
- Khả năng chịu tải trọng lớn, sức chịu tải của cọc khoan nhồi có thể đạt đến 10000kN nên thích hợp với các công trình nhà ở cao tầng, các công trình có tải trọng tương đối lớn . . . ;
- Không gây ảnh hưởng chấn động đến các công trình xung quanh, thích hợp cho việc xây chen ở các đô thị lớn, khắc phục được các nhược điểm trong điều kiện thi công hiện nay;
- Có khả năng mở rộng đượng kính và chiều dài cọc đến mức tối đa. Hiện nay có thể sử dụng các cọc khoan nhồi có đường kính tù 600 2500mm hoặc lớn hơn(cọc khoan nhồi móng trụ cầu ở Cần thơ có đường kính 3000mm, sau 98m. Chiều sâu của cọc khoan nhồi có thể hạ đến độ sau 100m (trong điều kiện kỹ thuật thi công ở Việt Nam). Trong điều kiện thi công cho phép, có thể mở rộng đáy cọc với các hình dạng khác nhau như các nước phát triển đã thử nghiệm;
- Lượng thép bố trí trong cọc khoan nhồi thường ít hơn so với cọc đóng do trong cọc khoan nhồi cốt thép chủ yếu dùng để chịu tải trọng ngang (đối với các móng cọc đại cao);
- Có khả năng thi công cọc khi qua các lớp đất cứng nằm xen kẻ.
