Mũi cọc nên đặt vào lớp đất tốt tìm thấy trong địa tầng nhằm tăng thành phần sức kháng ở mũi cọc và giảm độ lún của nền. Cao trình đặt mũi cọc liên quan đến chiều dài cọc, do vậy phải căn cứ vào khả năng thi công cũng như tương quan giữa chiều dài với tiết diện cọc, quy mô công trình để quyết định.
Mũi cọc không nên tựa lên lớp đất chịu lực mà nên chôn sâu vào lớp đất này tối thiểu là 0,5 m khi nền đá; 3d với nền đất, trong đó d là chiều rộng hoặc đường kính tiết diện ngang của cọc.
4.4.2 Xác định chiều dài, tiết diện cọc 4.4.2.1 Chiều dài cọc
Từ cao trình độ sâu đặt đáy đài và cao trình đặt mũi cọc, ta có được chiều dài tính toán của cọc. Chiều dài thực tế phải thi công đối với mỗi loại cọc xác định như sau:
- Với cọc đúc sẵn: ngoài chiều dài tính toán, phải kể thêm chiều dài mũi cọc, đoạn chôn đầu cọc vào trong đài; đoạn đầu cọc đập bỏ để ngàm thép cọc vào trong đài:
Lt.tế = l1 + l2 +ltt + lmũi (4.3)
Trong đó:
Lt.tế - chiều dài thực tế, (m);
l1 - chiều dài đoạn cọc đập bỏ, lấy thép ngàm vào đài, (m); l1 = 30ф; ф - đường kính cốt thép dọc của cọc;
l2 - chiều dài đoạn cọc chôn trong đài, lầy bằng 10 ÷ 15cm;
ltt - chiều dài tính toán của cọc, (m);
111
lmũi - chiều dài đoạn mũi cọc, (m); lấy bằng cạnh hoặc đường kính cọc.
Hình 4.17 - Chiều dài thực tế thi công cọc đúc sẵn
- Với cọc đổ tại chỗ: chiều dài thực tế thi công cọc vẫn sử dụng công thức (4.3) - ngoài chiều dài tính toán, phải tính toán đến mũi cọc, đoạn chôn đầu cọc vào trong đài;
đoạn bê tông xốp đầu cọc đập bỏ:
Trên hình 4.18:
Lt.tế - chiều dài thực tế, (m);
l1 - chiều dài đoạn bê tông xốp đầu cọc đập bỏ, (m); lấy l1 = 1,0 ÷ 2,0 m, tùy theo tình hình địa chất của hố khoan và tiết diện cọc.
l2 - chiều dài đoạn cọc chôn trong đài, lầy bằng 15 ÷ 20cm;
ltt - chiều dài tính toán của cọc, (m);
lmũi - chiều dài đoạn mũi cọc, (m); lấy bằng 0,5 lần cạnh hoặc đường kính cọc.
Hình 4.18 - Chiều dài thực tế thi công cọc đổ tại chỗ 4.4.2.2 Tiết diện cọc
Căn cứ vào phương pháp thi công, chiều dài cọc và quy mô công trình để lựa chọn tiết diện cọc cho phù hợp:
- Cọc đúc sẵn:
+ Cọc lăng trụ: tiết diện phổ biến hiện nay ở Việt Nam từ 20x20 ÷ 45x45 (cm) với bội số của 5 cm.
+ Cọc tròn, cọc ống: đường kính ngoài từ 30 cm đến 100 cm.
- Cọc đổ tại chỗ:
+ Cọc khoan nhồi: Cọc nhồi có đường kính bằng và nhỏ hơn 600mm gọi là cọc có đường kính nhỏ, đường kính lớn hơn 600mm được gọi là cọc đường kính lớn. Các loại đường kính thường dùng hiện nay là 60; 80; 100; 120; 150 (cm). Với móng cầu có thể dùng đường kính lên đến 250 cm.
+ Cọc ba-rét: tiết diện cọc tùy theo lựa chọn của người thiết kế, theo dạng chữ I, L,
U. Chiều rộng tùy theo loại gầu đào nhưng nhỏ nhất là 40 cm. Chiều dài của tiết diện đối với cọc làm móng có thể lên đến 2,8 m. Khi sử dụng làm tường vây, vách tầng hầm, chiều dài của tiết diện cọc chính là chu vi tường vây hoặc vách hầm, khi thi công sẽ chia thành từng đoạn nhỏ dài từ 2,5 đến 5,0 m.
Lưu ý rằng, để thuận tiện trong thiết kế và thi công, trong một công trình không nên chọn quá 3 loại tiết diện cũng như chiều dài cọc.
4.4.3 Lựa chọn phương pháp thi công cọc 4.4.3.1 Cọc đúc sẵn
Hiện nay có các phương pháp hạ cọc đúc sẵn vào trong đất như sau:
- Dùng búa hơi, búa máy và búa Đi-ê-zen;
- Đóng cọc vào lỗ khoan mồi với độ sâu mũi cọc không nhỏ hơn 1m dưới đáy hố khoan;
- Hạ cọc có xói nước trong đất cát;
- Rung và ép cọc.
4.4.3.2 Cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ
Lựa chọn phương pháp thi công cọc đổ tại chỗ chủ yếu dựa vào đặc điểm địa chất của công trình và biện pháp thi công để lựa chọn theo nhưng phương pháp sau:
- Cọc chế tạo bằng biện pháp đóng ống thép (ống chống vách) có bịt kín mũi rồi rút dần ống thép khi đổ bê tông;
- Cọc đổ tại chỗ trong đó kể cả mở rộng đáy, đổ bê tông:
+ Khi không có nước trong lỗ khoan (phương pháp khô) hoặc khi dùng ống chống;
+ Dưới nước hoặc dung dịch sét;
+ Hỗn hợp bê tông cứng đổ vào cọc có đầm (phương pháp khô).
4.4.4 Lựa chọn vật liệu cọc 4.4.4.1 Bê tông
a. Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn
Những yêu cầu về bê tông cọc được lấy theo các tiêu chuẩn thiết kế cấu bê tông cốt thép hiện hành. Bê tông cọc cần được thiết kế chống được các tác nhân bên ngoài có trong nền đất. Mác tối thiểu cho bê tông cọc phải đóng đến độ chối rất nhỏ có thể lấy tối thiểu là 400, trong điều kiện bình thường mác không dưới 250.
b. Cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ
Bê tông dùng cho cọc khoan nhồi là các loại bê tông thông thường. Ngoài điều kiện về cường độ, bê tông phải có độ sụt lớn để đảm bảo tính liên tục của cọc, thông thường độ sụt trong khoảng 18 ÷ 20 cm.
Mác bê tông sử dụng cho cọc nhồi nói chung không thấp hơn 200.
4.4.4.2 Cốt thép
a. Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn
Cốt thép dọc được xác định theo tính toán, hàm lượng thép không nhỏ hơn 0,8%, đường kính không nên nhỏ hơn 14mm. Đối với những trường hợp sau, nhất là các cọc cho nhà cao tầng, hàm lượng của cốt thép dọc có thể nâng lên 1,0 - 1,2%:
113
- Mũi cọc xuyên qua lớp đất cứng;
- Độ mảnh của cọc L/d >60;
- Sức chịu tải thiết kế của cọc đơn khá lớn mà số cọc của 1 đài ít hơn 3 cây.
b. Cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ
Cốt thép dọc của cọc nhồi xác định theo tính toán, đồng thời phải thỏa mãn một số yêu cầu cấu tạo sau:
- Trong trường hợp cọc nhồi chịu kéo, cốt thép dọc cần được bố trí theo suốt chiều dài cọc. Khi cốt thép dọc được nối cần phải hàn theo yêu cầu chịu lực. Khi lực nhổ là nhỏ, cốt thép dọc được bố trí đến độ sâu cần thiết để lực kéo được triệt tiêu hoàn toàn thông qua ma sát cọc;
- Đối với cọc chịu nén dọc trục, hàm lượng cốt thép không nên nhỏ hơn 0,2% ÷ 0,4%. Đường kính cốt thép không nhỏ hơn 10mm và bố trí đều theo chu vi cọc. Đối với cọc chịu tải trọng ngang, hàm lượng cốt thép không nhỏ hơn 0,4 ÷ 0,65%;
Cốt đai cọc nhồi thường là ф6 ÷ ф10, khoảng cách 200 ÷ 300 mm. Có thể dùng đai hàn vòng đơn hoặc đai xoắn ốc liên tục. Nếu chiều dài lồng thép lớn hơn 4m, để tăng cường độ cứng tính toán khối thì bổ sung thép đai ф12 cách nhau 2m, đồng thời các cốt đai này được sử dụng để gắn các miếng kê tạo lớp bảo vệ cốt thép.
Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép dọc của cọc nhồi không nhỏ hơn 50mm.
Cần lưu ý những lựa chọn về bê tông và cốt thép trên đây mới chỉ là lựa chọn sơ bộ, chúng có thể được điều chỉnh khi lựa chọn sức chịu tải thiết kế của cọc.