Đường Kính Ống Đổ Bê Tông Cọc Khoan Nhồi Bao Nhiêu Là Chuẩn?
Đường kính ống đổ bê tông cọc khoan
Đường kính ống đổ bê tông cọc khoan nhồi không có một trị số cố định dùng cho mọi công trình. Trong phương pháp đổ bê tông dưới dung dịch giữ thành, ống đổ, còn gọi là ống tremie, phải đủ rộng để hỗn hợp chảy liên tục, nhưng cũng phải lọt qua lồng thép và có thể nâng hạ, tháo nối an toàn. Trên công trường, các ống có đường kính trong khoảng 200–250 mm được sử dụng phổ biến; ống khoảng 300 mm có thể phù hợp với cọc lớn hoặc yêu cầu cấp bê tông cao. Đây là phạm vi tham khảo để lựa chọn thiết bị, không phải kích thước bắt buộc theo một tỷ lệ cố định với đường kính cọc.
Đường kính ống đổ bê tông cọc khoan nhồi khoảng 200–250 mm
Hiểu đúng kích thước ống đổ bê tông cọc khoan nhồi
Kích thước ống tremie cần được xem xét qua đường kính trong, đường kính ngoài thân ống và kích thước lớn nhất tại khớp nối. Đường kính trong quyết định tiết diện lưu thông bê tông; hai thông số còn lại cho biết ống có đi qua lồng thép hay không. Theo công thức A = πd²/4, tăng đường kính trong từ 200 lên 250 mm làm tiết diện tăng khoảng 56%, đồng thời tăng lượng bê tông cần nạp đầy ống.
Các cỡ 150–200, 200–250 và 250–300 mm chỉ mang tính tham khảo. Cần chọn ống theo thiết kế cọc, cấp phối, cốt liệu, khoảng trống lồng thép, khả năng cấp liệu và biện pháp đổ thực tế, thay vì chỉ dựa vào đường kính cọc.
Đường kính trong mới là kích thước quyết định khả năng lưu thông
Khi trao đổi về kích thước ống tremie, cần phân biệt đường kính trong, đường kính ngoài của thân ống và đường kính lớn nhất tại đầu nối. Đường kính trong quyết định tiết diện bê tông có thể chảy qua; đường kính ngoài cùng kích thước khớp nối quyết định ống có đi qua lồng thép hay không. Chẳng hạn, một ống có đường kính trong 250 mm sẽ có đường kính ngoài lớn hơn do chiều dày thành ống; vị trí đầu nối có thể còn lớn hơn thân ống. Nếu chỉ kiểm tra kích thước danh nghĩa 250 mm, tổ đội thi công có thể phát hiện ống vướng lồng thép khi đã hạ thiết bị xuống hố khoan.
Cấu tạo đường ống đổ bê tông cọc khoan nhồi
Tiết diện thông thủy của ống tròn được tính theo công thức A = πd²/4, với d là đường kính trong. Một mét ống đường kính trong 200 mm chứa khoảng 31,4 lít bê tông; con số tương ứng với ống 250 mm là 49,1 lít và ống 300 mm là 70,7 lít. Như vậy, tăng đường kính từ 200 lên 250 mm làm tiết diện tăng khoảng 56%, đồng thời làm tăng lượng bê tông cần thiết để nạp đầy ống trước và trong quá trình đổ.
Các khoảng kích thước thường gặp chỉ mang tính định hướng
Việc chọn đường kính ống đổ bê tông cọc khoan nhồi phải dựa trên thiết kế cọc, cấp phối đã được chấp thuận, cấu tạo lồng thép và biện pháp thi công. Có thể dùng các khoảng sau để sàng lọc phương án thiết bị ban đầu:
- Khoảng 150–200 mm: chỉ cân nhắc khi tiết diện cọc, kích thước cốt liệu, tính công tác của bê tông và năng lực cấp liệu cho phép; cần đánh giá kỹ nguy cơ tắc ống.
- Khoảng 200–250 mm: là lựa chọn thường gặp vì cân bằng giữa khả năng lưu thông bê tông và không gian bên trong lồng thép.
- Khoảng 250–300 mm: có thể phù hợp với cọc đường kính lớn, lượng bê tông đổ nhiều hoặc phương án cần tiết diện cấp liệu lớn, nếu lồng thép đủ khoảng trống.
Không nên suy ra rằng cọc có đường kính 800 mm, 1.000 mm hay 1.500 mm tương ứng bắt buộc phải dùng một cỡ ống nhất định. Hai cọc cùng đường kính vẫn có thể cần ống khác nhau do chiều sâu, mật độ cốt thép, thời gian vận chuyển bê tông và điều kiện giữ thành khác nhau. Kích thước được xem là phù hợp khi đáp ứng đồng thời yêu cầu dòng chảy, hình học và trình tự đổ thực tế.
Những yếu tố quyết định đường kính ống đổ bê tông cọc khoan nhồi
Đường kính ống đổ bê tông cọc khoan nhồi cần phù hợp với cấp phối bê tông, khoảng trống lồng thép và năng lực cấp liệu. Bê tông phải chảy ổn định, không phân tầng và duy trì tính công tác đến khi hoàn tất cọc; tăng đường kính ống không thể bù cho cấp phối không phù hợp. Khi chọn ống, cần kiểm tra kích thước lớn nhất của đầu nối và các chi tiết nhô ra, đồng thời tính đến sai số lắp dựng lồng thép. Với cọc sâu, ống lớn làm tăng lượng bê tông nạp ban đầu. Dung tích phễu và nhịp cấp bê tông cũng phải đủ để duy trì dòng đổ liên tục.
Dung tích phễu và nhịp cấp bê tông phải đủ để duy trì dòng đổ liên tục.
Cấp phối và khả năng duy trì dòng chảy của bê tông
Bê tông đổ qua ống tremie phải có khả năng chảy ổn định, không phân tầng và không bị mất tính công tác trước khi hoàn tất cọc. Cốt liệu lớn, cấp phối thiếu hồ, hỗn hợp giữ độ sụt kém hoặc thời gian chờ xe kéo dài đều làm tăng nguy cơ hình thành nút tắc. Vì vậy, không thể khắc phục một cấp phối không phù hợp chỉ bằng cách tăng đường kính ống. Ngược lại, chọn ống quá nhỏ so với đặc tính hỗn hợp sẽ làm việc đổ bê tông nhạy cảm hơn với những biến động vốn khó tránh trên công trường.
Trước khi chốt kích thước, kỹ sư cần đối chiếu cỡ hạt cốt liệu lớn nhất, độ sụt hoặc độ chảy theo cấp phối được duyệt, khả năng duy trì tính công tác và phương thức cấp bê tông. Các trị số kiểm soát phải lấy từ hồ sơ thiết kế, chỉ dẫn kỹ thuật và kết quả thí nghiệm của dự án, thay vì mặc định áp dụng một mức độ sụt cho mọi cọc. Thử nghiệm cấp phối trong điều kiện vận chuyển dự kiến giúp nhận diện nguy cơ mất tính công tác đáng tin cậy hơn việc chỉ kiểm tra hỗn hợp ngay sau khi trộn.
Khoảng trống lồng thép và kích thước lớn nhất của đầu nối
Ống đổ thường được hạ qua vùng giữa lồng thép. Do đó, kích thước kiểm tra không chỉ là đường kính thân ống, mà còn gồm đầu nối, tai kẹp và mọi chi tiết nhô ra. Cần tính đến sai số chế tạo lồng, biến dạng khi cẩu lắp, độ lệch tâm giữa lồng và hố khoan, cũng như chuyển động của ống khi rút lên. Một ống vừa khít trên bản vẽ có thể mắc vào đai thép hoặc con kê khi thao tác ngoài hiện trường.
Khoảng hở cần thiết không có một trị số duy nhất áp dụng cho mọi cấu tạo. Người lập biện pháp thi công nên kiểm tra kích thước thông thủy thực tế của lồng thép tại những vị trí bất lợi nhất, sau đó đối chiếu với đường kính lớn nhất của toàn bộ cụm ống. Với lồng dày cốt thép, việc làm thử khung kiểm tra kích thước hoặc kiểm tra trực tiếp trước khi hạ lồng có thể giảm rủi ro phải đổi ống giữa ca đổ.
Chiều sâu cọc, tốc độ cấp bê tông và sức chứa trong ống
Cọc sâu đòi hỏi nhiều đoạn ống nối tiếp nhau. Khi tăng đường kính trong, sức chứa của hệ ống tăng theo bình phương đường kính; điều này ảnh hưởng đến lượng bê tông nạp ban đầu, kích thước phễu tiếp nhận và kế hoạch cung ứng xe. Chẳng hạn, 30 m ống có đường kính trong 250 mm chứa xấp xỉ 1,47 m³ nếu tính đầy toàn bộ chiều dài. Con số này chưa phải tổng lượng bê tông của mẻ đổ đầu tiên vì bê tông còn phải chiếm chỗ trong đáy hố khoan và tạo chiều sâu ngập cần thiết cho miệng ống.
Đường kính lớn giúp giảm sự cản trở dòng chảy nhưng không thay thế được nhịp cấp liệu liên tục. Nếu xe bê tông đến không đều, phễu thường xuyên cạn hoặc tổ đội tháo ống chậm, dòng đổ vẫn có thể bị gián đoạn. Bởi vậy, phương án thiết bị phải được xét cùng năng lực trạm trộn, quãng đường vận chuyển, dung tích phễu và thời gian dự kiến hoàn thành từng cọc.
Kiểm soát ống tremie để đường kính đã chọn phát huy hiệu quả
Trước khi đổ bê tông, kiểm tra độ thẳng, độ sạch và độ kín của ống tremie; đặt đáy ống đúng cao độ và dùng nút ngăn nếu đổ dưới dung dịch giữ thành. Lượng bê tông mẻ đầu phải đủ bao kín miệng ống, được tính theo tiết diện hố khoan, thể tích ống và chiều sâu ngập dự kiến.
Trong quá trình đổ, đo cao độ mặt bê tông sau các đợt cấp liệu để quyết định thời điểm rút, tháo ống, bảo đảm miệng ống luôn ngập theo biện pháp đã duyệt. Ghi lại lượng đổ và cao độ để kiểm tra. Khi dòng chảy bất thường, xử lý theo phương án được phê duyệt; không nâng miệng ống khỏi bê tông để thông tắc.
Quá trình đổ bề tông cọc khoan nhồi
Chuẩn bị ống và tính lượng bê tông đổ ban đầu
Trước khi hạ ống, cần kiểm tra độ thẳng, độ sạch lòng ống, gioăng kín tại các mối nối và khả năng tháo lắp của từng đoạn. Đáy ống được đặt cách đáy hố khoan một khoảng theo biện pháp thi công đã duyệt để bê tông có thể thoát ra mà không khuấy mạnh lớp cặn đáy. Nếu đổ dưới dung dịch giữ thành, phải dùng giải pháp ngăn cách bê tông đầu tiên với dung dịch, chẳng hạn nút ngăn phù hợp với hệ ống. Đường kính ống phù hợp sẽ không bảo đảm chất lượng nếu mối nối rò rỉ hoặc bê tông ban đầu bị trộn với dung dịch.
Lượng bê tông của mẻ đầu cần được tính cho từng cọc, xét đến tiết diện hố khoan, khoảng cách từ đáy hố đến miệng ống, chiều sâu ngập ống dự kiến, thể tích chứa trong hệ ống và phần dự phòng cho sai lệch thi công. Không nên lấy riêng thể tích lòng ống làm dung tích phễu tối thiểu. Nếu lượng bê tông ban đầu không đủ để tạo lớp bê tông bao kín miệng ống, dung dịch giữ thành có thể xâm nhập vào dòng bê tông và tạo vùng chất lượng kém tại chân cọc.
Duy trì miệng ống ngập trong bê tông suốt quá trình đổ
Sau khi dòng đổ đã hình thành, miệng ống cần luôn nằm trong khối bê tông mới đổ. Trên thực tế, khoảng ngập thường được kiểm soát ở mức vài mét theo biện pháp đã duyệt; khoảng 2–6 m là phạm vi tham khảo thường được nhắc đến, không phải trị số thay thế cho yêu cầu riêng của dự án. Ngập quá nông làm tăng nguy cơ miệng ống bật khỏi bề mặt bê tông; ngập quá sâu gây khó rút ống và tăng nguy cơ gián đoạn dòng chảy.
Chiều cao mặt bê tông trong hố phải được đo sau các đợt cấp liệu để quyết định thời điểm rút hoặc tháo đoạn ống. Việc rút ống dựa đơn thuần vào số xe bê tông đã đổ là thiếu tin cậy, vì đường kính hố khoan thực tế có thể khác đường kính thiết kế do sạt thành hoặc phình cục bộ. Mỗi lần tháo đoạn cần ghi lại cao độ miệng ống trước và sau thao tác, bảo đảm ống vẫn ngập trong bê tông.
Hồ sơ kiểm tra và dấu hiệu cần xử lý ngay
Đối với công tác cọc khoan nhồi, hồ sơ thi công và nghiệm thu cần tuân theo thiết kế, chỉ dẫn kỹ thuật của dự án và tiêu chuẩn áp dụng được chấp thuận, trong đó có thể tham chiếu TCVN 9395:2012 về thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi. Nhật ký nên ghi rõ đường kính trong của ống, cấu tạo các đoạn nối, chiều dài ống, cao độ mũi ống, lượng bê tông từng đợt và cao độ mặt bê tông đo được. Những dữ liệu này cho phép kiểm tra lại chiều sâu ngập ống và đối chiếu lượng bê tông thực tế với khối lượng dự kiến.
Nếu bê tông xuống ống chậm bất thường, phễu dâng đầy dù vẫn cấp liệu, áp lực dòng chảy thay đổi hoặc lượng bê tông tiêu thụ không tương ứng với cao độ đo được, cần dừng thao tác có thể làm mất lớp ngập và đánh giá nguyên nhân theo phương án xử lý đã phê duyệt. Không tự ý nâng miệng ống lên khỏi mặt bê tông để “thông tắc”: hành động này có thể đưa dung dịch hoặc vật liệu nhiễm bẩn vào thân cọc. Kiểm soát đúng đường kính ống vì thế luôn đi cùng kiểm soát cấp phối, mối nối và diễn biến cao độ bê tông trong toàn bộ ca đổ.
