Giới Thiệu Chung

Trong thi công móng cọc khoan nhồi, lồng thép là bộ phận quan trọng bậc nhất, đóng vai trò chịu lực chính và truyền tải trọng từ kết cấu bên trên xuống nền đất. Lồng thép thường được chế tạo sẵn trên mặt bằng, sau đó hạ vào hố khoan đã được xử lý bằng dung dịch bentonite hoặc polymer.

Tuy nhiên, hiện tượng tụt lồng thép (cage collapse or sinking) khá phổ biến, gây ra các sự cố như:

• Biến dạng lồng thép, lệch vị trí.
• Khó kiểm soát chiều sâu và cao độ đầu cọc.
• Ảnh hưởng đến chất lượng bê tông và khả năng chịu tải của cọc.
• Gia tăng chi phí, chậm tiến độ thi công.

Nguyên Nhân Chính Gây Tụt Lồng Thép

1. Do Điều Kiện Hố Khoan

Thành hố khoan không ổn định:

• Đất nền yếu, rời rạc (cát hạt mịn, sét pha bùn), thành hố dễ sập, tạo hốc rỗng.
• Lồng thép vướng vào đất sập, dẫn đến kẹt và tụt không kiểm soát.

Dung dịch giữ thành không đảm bảo:

• Dung dịch bentonite/polymer có độ nhớt, tỷ trọng không đạt chuẩn (hàm lượng cát trong bentonite >5% gây trồi đẩy lồng lên quá cao độ khi đổ bê tông).
• Không đủ khả năng giữ ổn định thành hố, cặn đất trôi xuống đáy, tạo ma sát lớn cản trở hạ lồng.
• Bùn lắng nhiều ở đáy làm lồng thép trượt nhanh xuống khi vượt qua lớp bùn mềm.

Độ sâu hố khoan lớn:

• Đối với cọc sâu 40–60m, chênh lệch áp lực dung dịch và đất lớn.
• Lồng thép dài, trọng lượng bản thân cộng áp lực dung dịch gây tụt bất ngờ.

2. Do Lồng Thép Gia Công Không Đạt Tiêu Chuẩn

Trọng lượng lồng thép lớn:

• Lồng thép có đường kính 1–2,5m, chiều dài 20–40m, khối lượng hàng chục tấn.
• Nếu không có biện pháp neo giữ, trọng lượng bản thân khiến lồng trượt sâu quá mức.

Kết cấu lồng thép chưa tối ưu:

• Hàn nối không chắc chắn, thiếu gông tăng cường, thiếu khóa chống trượt.
• Khoảng cách đai thép quá lớn làm lồng biến dạng, co thắt khi gặp cản trở.
• Thanh thép lòi ra ngoài va chạm thành hố, gây mất cân bằng và tụt.

Sai lệch khi chế tạo và nối lồng:

• Các đoạn lồng nối bằng hàn, bulông hoặc ống nối không đồng tâm.
• Lồng thép bị “ngậm đất” tại vị trí nối, dẫn đến mất kiểm soát độ sâu.

3. Do Quy Trình Hạ Lồng Thép Xuống Hố Khoan

Không kiểm soát tốc độ hạ lồng:

• Khi dùng cẩu hạ, thả nhanh hoặc không có người điều tiết, lồng rơi tụt đột ngột.
• Trong hố khoan ngập dung dịch, lồng trượt nhanh không kịp phanh.

Không dùng thiết bị neo giữ tạm thời:

• Không lắp khóa hãm, thanh chống hoặc gối kê ở miệng hố khoan.
• Trọng lượng lồng dồn xuống đáy làm tụt sâu hơn thiết kế.

Lồng thép bị lệch trục:

• Hạ không đúng tâm hố khoan, lồng nghiêng và mắc cản trở, sau đó tuột mạnh khi vượt qua lực cản.

4. Do Điều Kiện Ngoại Cảnh Và Con Người

Ảnh hưởng của thời tiết:

• Mưa lớn làm loãng dung dịch bentonite, mất khả năng giữ thành hố.
• Gió mạnh khi cẩu hạ lồng dài dễ làm lệch hướng, gây va chạm và tụt.

Thiếu kinh nghiệm thi công:

• Công nhân không quen thao tác, không hiểu rõ tính chất đất và dung dịch.
• Thiếu phối hợp giữa thợ cẩu, thợ dẫn lồng và kỹ sư giám sát.

Không kiểm tra trước khi hạ lồng:

• Không đo kiểm độ sâu hố khoan, không vét bùn đáy.
• Không kiểm tra độ đồng tâm của lồng thép.

5. Nguyên Nhân Liên Quan Đến Mối Nối Và Liên Kết Lồng Thép

Sử dụng mối nối buộc không đủ lực:

• Các đoạn lồng thép (20–40m) được nối bằng dây thép buộc hoặc đai thép.
• Dây buộc chỉ chịu lực nhỏ, dễ trượt, bung khi chịu tải trọng kéo hoặc va chạm.
• Nguyên nhân: Buộc không đúng kỹ thuật, dây thép nhỏ, không đủ cường độ.

Mối nối hàn làm biến đổi tính chất thép:

• Mối hàn hồ quang tay hoặc CO2 không thấu, dễ nứt nếu tay nghề thợ kém.
• Hàn quá nhiệt làm thép giòn, đặc biệt thép cường độ cao (CB400, CB500).
• Hậu quả: Mối nối yếu, dễ đứt gãy, gây tụt đoạn lồng dưới.

Sử dụng cóc nối và coupler không đạt yêu cầu:

• Cóc nối và coupler giá rẻ, không đạt cấp bền, dễ trượt ren, gãy.
• Không thí nghiệm kéo thử trước khi thi công.

Bulong neo đầu cọc kém chất lượng:

• Bulong cấp bền thấp, sai đường kính, dễ cắt đứt hoặc tuột ren.
• Hậu quả: Lồng tụt toàn bộ, gây nguy hiểm và hỏng hố khoan.

Hậu Quả Của Việc Tụt Lồng Thép

• Lệch tâm cọc: Lồng thép không đúng vị trí thiết kế, giảm khả năng chịu tải.
• Biến dạng lồng: Thanh thép cong, xoắn, ảnh hưởng liên kết với bê tông.
• Mất kiểm soát chiều dài lồng: Tụt sâu, không đảm bảo lớp bê tông bảo vệ.
• Nguy cơ kẹt lồng: Không kéo lên được, phải cắt bỏ, gây lãng phí.
• Chậm tiến độ và tăng chi phí: Tốn nhân lực, vật liệu và thời gian xử lý.

Biện Pháp Phòng Ngừa Tụt Lồng Thép Khi Hạ Lồng

Kiểm soát hố khoan và dung dịch:

• Kiểm tra chất lượng dung dịch (tỷ trọng, độ nhớt, hàm lượng cát).
• Bổ sung, thay dung dịch kịp thời để duy trì tính ổn định.
• Vét sạch bùn đáy trước khi hạ lồng, đảm bảo chiều sâu đúng thiết kế.

Tăng cường kết cấu lồng thép:

• Thiết kế lồng có đủ gông, khóa chống trượt.
• Kiểm tra kỹ mối hàn, mối nối trước khi hạ.
• Đảm bảo các đoạn nối đồng tâm, không cong vênh.

Quy trình hạ lồng an toàn:

• Sử dụng cẩu có tải trọng phù hợp, hạ lồng chậm và đều.
• Lắp đặt khóa hãm tạm thời hoặc giá kê miệng hố khoan.
• Có người quan sát, hướng dẫn lồng thép đi đúng trục hố khoan.

Quản lý thi công và nhân sự:

• Đào tạo công nhân, tổ đội thi công về kỹ thuật hạ lồng.
• Có kỹ sư giám sát hiện trường trực tiếp điều hành.
• Chuẩn bị phương án dự phòng nếu xảy ra tụt lồng.

Tuân thủ tiêu chuẩn trong thi công và nghiệm thu:

Tiêu chuẩn áp dụng:

• TCVN 9393:2012 – Thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi.
• TCVN 4453:1995 – Kết cấu BTCT toàn khối – Thi công & nghiệm thu.
• TCVN 9392:2012 – Nối thép bằng cóc nối cơ khí.
• TCVN 1651-1,2:2008 – Thép cốt bê tông.
• Tham khảo: ISO, ACI, BS, ASTM, JIS khi chủ đầu tư yêu cầu.

Yêu cầu chính:

• Vật liệu: Thép có CO, CQ, không gỉ nặng, đạt chuẩn TCVN.
• Chế tạo lồng: Đường kính lồng nhỏ hơn hố ≥ 100 mm; sai số đường kính: ±10 mm, chiều dài: ±50 mm, đai: ±20 mm; gông định vị cách 3–4 m.
• Mối nối: Buộc chỉ dùng cho thép nhỏ, cọc nhỏ; hàn tại gông, không hàn trực tiếp thép chịu lực; cóc nối theo TCVN 9392, thí nghiệm kéo ≥ 110% giới hạn chảy.
• Hạ lồng: Hạ thẳng đứng, chậm, đúng tâm; sai số vị trí ≤ 75 mm; neo giữ chắc ở miệng hố; lớp bê tông bảo vệ ≥ 70 mm (thông thường), ≥ 100 mm (môi trường ăn mòn).

Nghiệm thu:

• Kiểm tra vật liệu (chứng chỉ, thí nghiệm).
• Đo đạc kích thước lồng, kiểm tra mối nối.
• Kiểm tra cao độ, vị trí khi hạ.
• Lập biên bản có đầy đủ CĐT – TVGS – Nhà thầu.

Hướng Sử Dụng An Toàn – Giải Pháp Khắc Phục

Hạn chế dùng mối nối buộc:

• Chỉ dùng buộc thép làm liên kết phụ trợ, không chịu lực chính.
• Dùng dây buộc đường kính ≥ 1.2mm, buộc ≥ 3 vòng, siết chặt ≥ 8 điểm/mối nối.
• Kiểm tra lực siết bằng dụng cụ hỗ trợ.

Quản lý mối hàn:

• Hàn tại gông, đai tăng cường, hạn chế hàn trực tiếp thanh chủ.
• Sử dụng thợ hàn có chứng chỉ, quy trình hàn được phê duyệt.
• Kiểm tra mối hàn bằng mắt và thử uốn tại chỗ.
• Tránh hàn quá nhiệt gây biến đổi cơ tính thép chủ.

Ưu tiên dùng cóc nối đạt chuẩn:

• Sử dụng cóc nối cơ khí của hãng uy tín, có CO-CQ.
• Thí nghiệm kéo mẫu: Cường độ mối nối ≥ 110% cường độ thép gốc (TCVN 9392:2012).
• Không cho phép trượt ren khi tải đạt giới hạn chảy.
• Mỗi lô cóc nối thí nghiệm ít nhất 3 mẫu để nghiệm thu.
• Đảm bảo chiều sâu vặn đủ ren, siết đúng mô-men lực, có kỹ sư giám sát.

Sử dụng bulong neo đầu cọc chất lượng cao:

• Bulong cấp bền ≥ 8.8, có kiểm định chất lượng.
• Đường kính bulong neo phù hợp (tối thiểu M24–M30 cho lồng > 10 tấn).
• Neo giữ bằng hệ khung thép tạm tại miệng hố khoan.
• Định kỳ kiểm tra độ siết, tránh tuột ren.

Hướng xử lý khi lồng thép đã bị tụt:

Dùng cần cẩu chuyên dụng có gắn móc hình lưỡi câu, thả xuống hố khoan, dò tìm và cố định móc vào đai định vị lồng thép. Sau khi cố định, kéo lồng thép lên và tìm hướng khắc phục tiếp theo.

Hiện tượng tụt lồng thép khi hạ lồng trong thi công cọc khoan nhồi là sự cố phổ biến nhưng có thể kiểm soát nếu hiểu rõ nguyên nhân và tuân thủ biện pháp phòng ngừa. Các yếu tố chính bao gồm:

• Điều kiện hố khoan và dung dịch không đảm bảo.
• Kết cấu và trọng lượng lồng thép.
• Quy trình thao tác cẩu hạ không chuẩn.
• Yếu tố con người và ngoại cảnh.
• Buộc thép không đủ lực.
• Hàn sai kỹ thuật làm thép mất cơ tính.
• Cóc nối không đạt cấp bền, không thí nghiệm.
• Bulong neo kém chất lượng, đứt gãy khi chịu tải lớn.

Bằng cách kết hợp giải pháp kỹ thuật (kiểm soát dung dịch, gia cố lồng, neo giữ tạm thời) với quản lý thi công (giám sát chặt chẽ, đào tạo công nhân), nhà thầu có thể giảm thiểu nguy cơ tụt lồng, đảm bảo chất lượng và an toàn cho công trình.

Liên hệ để nhận tư vấn và giải pháp tối ưu cho thi công cọc khoan nhồi!