Cọc khoan

Cọc khoan là các yếu tố nền móng sâu được xây dựng bằng cách khoan một trục hình trụ vào lòng đất đến độ sâu có thể vượt qua các lớp đất và cắm vào đá hoặc lớp đất đặc chắc, cung cấp khả năng chịu tải vượt trội cho các cấu trúc yêu cầu nền móng ổn định, không bị hóa lỏng. Trong kỹ thuật nền móng sâu, cọc khoan đóng vai trò là các cơ chế chuyển tải trọng chính, đặc biệt cho các dự án cơ sở hạ tầng nơi mà tải trọng trục và tải trọng ngang cao phải được phân phối một cách đáng tin cậy vào địa chất bên dưới. Các yếu tố này rất cần thiết trong các khu vực có động đất, môi trường biển, và các dự án có tiêu chí lún nghiêm ngặt do sự kết nối cứng của chúng với đá gốc hoặc các lớp chịu tải đặc chắc. Cọc khoan được áp dụng rộng rãi trong việc xây dựng các bức tường slurry liên tục, các bức tường cọc secant, và các bức tường cọc tiếp tuyến mà phục vụ như cả các yếu tố cấu trúc và rào cản cắt trong việc ổn định đất và chứa chất ô nhiễm. Chúng thường được sử dụng trong các hệ thống hỗ trợ đào sâu, xây dựng bến cảng và cầu, nền móng cầu trong các điều kiện địa kỹ thuật khó khăn, và cơ sở hạ tầng ngầm như đường hầm metro và các cấu trúc đỗ xe. Trong các môi trường biển, cọc khoan cung cấp nền tảng cho các nền tảng ngoài khơi và các cấu trúc bảo vệ bờ biển. Nơi mà việc kiểm soát thủy văn là quan trọng—như trong việc khắc phục các khu vực ô nhiễm hoặc ngăn chặn sự di chuyển của nước ngầm—cọc khoan tạo ra các rào cản không thấm nước trong khi đồng thời chịu tải trọng cấu trúc. Quá trình xây dựng bao gồm việc triển khai thiết bị khoan xoay để tiến hành một công cụ khoan hình trụ qua các lớp đất phủ và vào các cấu trúc đá bên dưới. Chất lỏng khoan (thường là huyền phù bentonite trong đất kết dính hoặc hệ thống dựa trên nước trong đất ổn định) ổn định các bức tường lỗ khoan trong quá trình khai thác, ngăn ngừa sự sụp đổ và loại bỏ các mảnh vụn từ lỗ khoan. Khi đạt đến độ sâu thiết kế, các lồng gia cố được hạ xuống lỗ khoan, và trục được lấp đầy bằng bê tông cấu trúc dưới các điều kiện đặt bê tông có kiểm soát—thường sử dụng ống tremie để đảm bảo tính toàn vẹn của bê tông và loại bỏ chất lỏng khoan khỏi yếu tố cuối cùng. Việc cắm vào đá được thực hiện bằng cách khoan qua giao diện đá đã phong hóa vào đá gốc không bị xáo trộn, cung cấp sự liên kết cơ học và đảm bảo khả năng chịu tải. Các loại thiết bị chính bao gồm các máy khoan xoay đường kính lớn (có khả năng đạt độ sâu vượt quá 100 mét), hệ thống auger bay liên tục (CFA) cho việc khoan nhanh trong các loại đất ổn định, và các phụ kiện khoan đá chuyên dụng bao gồm mũi khoan tricone xoay, mũi khoan hình nón lăn, và các công cụ khoan cho các hoạt động cắm vào. Hệ thống ống bao—các lớp thép tạm thời—bảo vệ các lỗ khoan không ổn định. Thiết bị hỗ trợ bao gồm các nhà máy xử lý huyền phù (cho việc tuần hoàn chất lỏng và loại bỏ cặn), ống tremie cho việc đặt bê tông, và các hệ thống điều chỉnh chất lỏng khoan. Các tiêu chí lựa chọn bao gồm phân tầng đất và chỉ số chất lượng đá (RQD), đường kính và độ sâu cọc yêu cầu, khả năng chịu tải thiết kế, điều kiện nước ngầm, và các ràng buộc không gian. Các nhà thầu đánh giá công suất máy khoan (mô men xoắn và tốc độ quay), lực phá vỡ, và khả năng nâng so với hồ sơ địa chất cụ thể. Độ sâu lớp chịu tải, yêu cầu cắm vào, và độ nhạy cảm với rung động gần các cấu trúc hiện có đều ảnh hưởng đến việc lựa chọn thiết bị. Các tiêu chuẩn liên quan bao gồm EN 1536 (thực hiện các công việc địa kỹ thuật đặc biệt—cọc khoan), ISO 14688 và ISO 14689 (phân loại đất và đá), API RP 2A (các cấu trúc cố định ngoài khơi), và DIN 4119 (tiêu chuẩn cọc khoan của Đức). Đánh giá RQD tuân theo hướng dẫn ISRM; quy trình đặt bê tông tham khảo ACI 336 và EN 12696 (bảo vệ điện cực cho các ứng dụng biển).