Cọc vít: đặc điểm, ưu điểm và nhược điểm
Nền tảng của ngôi nhà là một trong những yếu tố phức tạp và tốn kém nhất trong việc xây dựng nó. Đồng thời, quá trình tạo ra nó rất dài - trong hầu hết các trường hợp, đây là giai đoạn giới hạn của việc xây dựng. Thật không may, không có gì lạ khi các nhà phát triển vô đạo đức vi phạm một cách có ý thức các công nghệ và chuẩn mực để hoàn thành nền tảng càng sớm càng tốt và tiến tới các giai đoạn tiếp theo của công việc. Thông thường, chính khách hàng đang thúc đẩy họ làm điều này và dường như không có gì xảy ra trên công trường xây dựng quá lâu. Quá vội vàng trong giai đoạn này dẫn đến thực tế là chẳng mấy chốc cư dân của ngôi nhà mới gặp vấn đề - nền móng bị chùng xuống, và do đó, toàn bộ cấu trúc bắt đầu sụp đổ dần.
Có một nền tảng ở đây? Có thể nhanh chóng gắn kết một nền tảng mạnh mẽ và đáng tin cậy? Hóa ra, có lẽ. Cọc vít đến giải cứu trong trường hợp này. Tạo một nền tảng trên các cọc vít đòi hỏi không chỉ một hoặc hai tháng, mà chỉ một vài ngày.
Tại sao các cọc như vậy vẫn không được sử dụng ở khắp mọi nơi? Tại sao nhà mới không mọc nhanh như nấm sau mưa? Để trả lời những câu hỏi này, bạn cần biết không chỉ những ưu điểm, mà cả những nhược điểm của cọc vít cho nền móng, để có ý tưởng về những hạn chế nào đối với ứng dụng của chúng. Hãy nhớ rằng nền tảng là một vấn đề rất có trách nhiệm, và khi chọn giải pháp thiết kế, bạn nên chủ yếu dựa vào kiến thức của chính mình, chứ không dựa vào sự đảm bảo quảng cáo của các nhà sản xuất, lời hứa của các nhà xây dựng hoặc ví dụ của hàng xóm và người quen.
Nội dung:
Lịch sử xuất hiện của cọc vít
Lịch sử của cọc vít có từ gần hai thế kỷ. Một cuộc đảo chính trong lĩnh vực xây dựng móng cọc được thực hiện bởi kỹ sư tài năng người Ireland Alexander Mitchell. Năm 1833, ông đã được cấp bằng sáng chế cho cọc trục vít Mitchell Mitchell, có thể được lắp đặt trong các loại đất chuyển động, chẳng hạn như đáy cát của ao hoặc phù sa.
Cấu trúc chính đầu tiên được dựng lên trên những ngôi nhà sàn như vậy là ngọn hải đăng Maplin Sand, được xây dựng ở cửa sông Thames vào năm 1838. Nền móng của nó là chín cọc với đầu vít có đường kính 120 cm, xoắn xuống đất đến độ sâu khoảng 7 mét. Trong những năm tiếp theo, một số ngọn hải đăng khác đã được xây dựng dưới sự chỉ đạo của Mitchell trên khắp nước Anh. Một số trong số họ vẫn không thay đổi cho đến ngày nay.
Hơn 150 ngọn hải đăng ở Bắc Mỹ, đê chắn sóng ở Portland, cầu vượt và cầu ở Bombay, đường sắt ở Baroda, bến tàu ở Madras và nhiều vật thể quan trọng khác đã được xây dựng vào giữa thế kỷ 19 bằng cách sử dụng cọc Mitchell.
Ở Nga, cọc vít chỉ được tìm thấy trong nửa sau của thế kỷ 19. Các kỹ sư Nga đã nhanh chóng đánh giá cao tất cả những lợi thế của phát minh này, đặc biệt là khi làm việc trong vùng băng giá của các khu vực phía bắc của đất nước hoặc đất yếu, ngập lụt của các khu vực ven biển. Rất sớm, cọc vít bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong việc xây dựng các công trình kỹ thuật cho mục đích quân sự (hỗ trợ vít khung để xây dựng nền móng của cầu sập tốc độ cao được sử dụng cho đến nay), và sau đó là kỹ thuật dân dụng.
Cọc vít thép được sử dụng tích cực trên toàn thế giới ngày nay. Họ nhờ đến sự giúp đỡ của họ khi cần tốc độ xây dựng nền móng cao: khi lắp đặt nhiều loại hỗ trợ, triển khai các trạm bơm và khoan, đặt đường ống, xây dựng trại tạm thời cho công nhân, v.v.Những sản phẩm này có nhu cầu lớn nhất trong số các công ty dầu khí, các nhà xây dựng quân sự và công nghiệp, và các công ty thực hiện công việc phục hồi. Các tổ chức xây dựng liên quan đến việc xây dựng các tòa nhà dân cư có mặt trong danh sách này, nhưng xa các vị trí hàng đầu. Tất nhiên, nền móng trên các cọc vít cho các tòa nhà dân cư đã được dựng lên, nhưng trong hầu hết các trường hợp, chúng ta đang nói về việc xây dựng ở những khu vực khó tiếp cận hoặc những khu vực có đất khó khăn, sửa chữa nền móng có vấn đề của các tòa nhà dân cư cũ, và sửa chữa các tòa nhà trên sườn dốc.
Thiết kế và đặc điểm của cọc vít
Cọc vít nào nhanh chóng trở nên phổ biến trong các nhà xây dựng trên toàn thế giới? Những giống của chúng tồn tại? Những đặc điểm nào của cọc vít tôi nên chú ý trước hết?
Một cọc vít bao gồm một thân cây và một lưỡi dao nằm ở cuối của nó. Nhờ có cái sau, loại cọc này được chôn xuống đất bằng cách vặn vào, không bị tắc.
1. Đường ống. 2. Đầu được gắn vào đỉnh cọc. 3. Lưỡi dao hình xoắn ốc. 4. Lớp phủ chống ăn mòn. 5. Lỗ công nghệ để đặt thanh.
Có một số loại cọc vít thép. Sự lựa chọn có lợi cho một loại cụ thể dựa trên phân tích các đặc tính của đất trong khu vực này và tải trọng ước tính trên nền móng. Thông thường, ngay cả tại một địa điểm, các loại cọc khác nhau được sử dụng, cho phép bạn phân phối tải đều.
Loại đầu vít
Các đầu của cọc vít, phục vụ để tạo điều kiện cho chúng chìm trong lòng đất, có thể được hàn hoặc đúc.
Cọc vít có đầu hàn.
Mẹo đúc đắt hơn đáng kể và việc sử dụng chúng chỉ hợp lý trong trường hợp làm việc với các loại đất đặc biệt dày đặc, bao gồm cả băng vĩnh cửu, và cũng chứa các vùi lớn có nguồn gốc tự nhiên hoặc công nghệ. Mũi đúc bền khi vặn cọc dễ dàng phá hủy chướng ngại vật trên đường đi của nó và không biến dạng cùng một lúc.
Cọc cọc cọc.
Số lượng lưỡi dao
Theo số lượng lưỡi, cọc vít được chia thành một lưỡi đơn và đa lưỡi (số lượng lưỡi trên một trục trong một số trường hợp có thể đạt tới sáu mảnh). Đầu tiên được dành riêng cho đất dày đặc với tính di động thấp.
Cọc trục vít đơn.
Thứ hai là phổ quát hơn, mặc dù mục đích chính của chúng là đất mềm có khả năng chịu lực thấp, vì cọc đa lưỡi có khả năng chịu nhiều loại tải trọng khác nhau - kéo hoặc ngược lại, nhấn và ngang. Hiệu quả tối đa của cọc vít đa lưỡi có thể đạt được bằng cách chọn chính xác số lượng lưỡi, khoảng cách tối ưu giữa chúng, cao độ và góc của chúng.
Cọc vít hai cánh.
Kích thước lưỡi
Theo kích thước của lưỡi dao, cọc vít được chia thành cánh rộng (đường kính của lưỡi dao ít nhất gấp rưỡi đường kính thân cây) và cánh hẹp. Nhờ diện tích chịu lực tăng lên, cọc cọc rộng rất hiệu quả trong đất mềm.
Cọc vít rộng.
Những người có cánh hẹp có chuyên môn riêng của họ - đặc biệt là đất dày đặc hoặc rất đông lạnh (không thể vặn vít một cọc có cánh rộng vào đất như vậy do nguy cơ gãy hoặc biến dạng lưỡi dao tăng lên rất nhiều). Đường kính của các lưỡi của cọc vít theo tiêu chuẩn quốc tế ICC AC353 (Tiêu chí chấp nhận nền tảng xoắn ốc) có thể thay đổi từ 200 đến 350 mm.
Cọc vít hẹp.
Độ dày của kim loại của cọc vít
Đặc điểm cấu trúc quan trọng nhất của cọc vít là độ dày của kim loại mà từ đó các bức tường của thân cây được tạo ra. Việc tính toán độ dày cần thiết được thực hiện dựa trên không chỉ tải trọng ước tính trên cọc mà còn cả các điều kiện hoạt động của nó. Thực tế là việc giảm độ dày thành của cọc do các quá trình ăn mòn cuối cùng dẫn đến giảm tuổi thọ của nó.Theo tiêu chuẩn ICC AC58 đã nói ở trên, độ dày thành tối thiểu của trục cọc phải là 8 mm trong đất trung tính và 9,5 mm trong đất có hoạt tính hóa học tăng.
Các kỹ sư trong nước, tất nhiên, cũng nhận ra tầm quan trọng của một tham số như độ dày của kim loại được sử dụng để làm cọc vít. Hướng dẫn Cọc cọc và móng cọc, được xuất bản tại Liên Xô năm 1977, tuyên bố rằng trục cọc phải được làm bằng ống liền mạch được sản xuất bằng cách cán nóng với độ dày thành ít nhất 10-14 mm. Tuy nhiên, trong tiêu chuẩn xây dựng hiện đại của Nga SP 24.13330.2011 Nền móng cọc cọc, một thông số như độ dày thành của trục của cọc vít hoàn toàn không được xem xét và không được tiêu chuẩn hóa.
Chúng tôi sẽ không đưa ra các giả định về lý do tại sao điều này xảy ra, hậu quả là quan trọng. Nhiều nhà sản xuất trong nước tận dụng việc thiếu các yêu cầu nghiêm ngặt để xây dựng các cọc thép theo tiêu chuẩn của Nga và có ý thức bỏ qua các tiêu chuẩn quốc tế. Mong muốn có được lợi nhuận tối đa dẫn đến mất chất lượng.
Hầu hết các cọc vít được sản xuất ở nước ta có độ dày thành không quá 3-4 mm. Đồng thời, chúng được làm bằng ống hàn với khả năng chống ăn mòn giảm. Và chất lượng của lớp phủ chống ăn mòn bảo vệ, như một quy luật, mong muốn điều tốt nhất: thường thì nó đã đổ tràn ra trong quá trình vận chuyển cọc.
Tất nhiên, ở Nga họ có thể sản xuất (và không chỉ biết cách, mà còn sản xuất!) Cọc có chất lượng đáp ứng tất cả các yêu cầu của tiêu chuẩn quốc tế ICC AC353. Tuy nhiên, do chi phí cao, trong hầu hết các trường hợp, họ không thể chịu được sự cạnh tranh với các cọc bê tông cốt thép thông thường được lắp đặt trong giếng khoan trước.
Độ dày của kim loại phải được tính đến không chỉ của trục cọc, mà còn của lưỡi dao. Khi xây dựng các vật thể tạm thời hoặc nhẹ, được phép sử dụng các cọc có lưỡi mỏng hơn 5 mm. Khi dựng các cấu trúc lớn được thiết kế để hoạt động lâu dài, tiêu chuẩn quốc tế khuyến nghị sử dụng cọc có độ dày lưỡi cắt 9,5-12,5 mm.
Lớp phủ chống ăn mòn bảo vệ
Để giảm ảnh hưởng của các quá trình ăn mòn đến đặc tính cường độ của cọc thép được lắp đặt trong đất xâm lấn, không chỉ làm tăng độ dày của tường mà còn áp dụng một lớp phủ bảo vệ bổ sung. Các phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để bảo vệ chống ăn mòn của cọc thép là mạ kẽm và áp dụng một lớp phủ polymer đặc biệt (polyurethane, epoxy, v.v.). Theo ICC AC353, độ dày của lớp polymer bảo vệ phải ít nhất 400 micron.
Ưu điểm của móng trên cọc vít
Tốc độ cài đặt
Tốc độ lắp đặt cao có lẽ là lợi thế quan trọng nhất của cọc vít, bởi vì trong kinh doanh xây dựng, họ coi trọng thời gian như không có gì khác. Cọc vít đã sẵn sàng để sử dụng ngay sau khi lắp đặt. Ngay cả việc bê tông hóa giải phóng mặt bằng của trục cọc cũng không dẫn đến thời gian chết tại công trường: không cần phải chờ bê tông đạt được cường độ thương hiệu, vì tải trọng trên cọc chủ yếu được cảm nhận bởi vỏ thép.
Độ ồn thấp khi lắp đặt móng
Tiếng ồn thấp trong quá trình cài đặt là lợi thế chính của cọc vít so với những người lái. Quá trình lái chiếc sau xuống đất không chỉ kèm theo tiếng ồn mà còn cả sự rung động. Hiệu ứng rung trên mặt đất có thể gây hại cho các cấu trúc khác nhau nằm trong khu vực lân cận ngay lập tức của nơi làm việc.
Giá thấp
Chi phí thấp của nền móng trên cọc vít so với chi phí của tất cả các loại móng bê tông cốt thép đạt được chủ yếu là do giảm đáng kể khối lượng công việc đất đai.
Khả năng chịu được tải trọng kéo khác nhau
Khả năng này là do sự hiện diện của lưỡi dao trong cọc vít.Nhờ các lưỡi của nó, các cọc này có thể được lắp đặt trên các nền tảng không bằng phẳng (có nghĩa là chúng hoàn toàn phù hợp cho các tòa nhà nằm trên sườn dốc) và ở bất kỳ góc nào với phương thẳng đứng.
Không cần phải lấy một lượng lớn đất
Một lượng nhỏ đất được di dời trong quá trình lắp đặt cọc vít cho phép công việc được tiến hành gần các tòa nhà hiện có.
Chúng có thể được sử dụng trong các điều kiện khác nhau.
Thời tiết và khí hậu không khét tiếng của cọc vít được thể hiện ở chỗ chúng có thể được vận hành trong một phạm vi nhiệt độ khá rộng, không sợ nước ngầm dâng cao và sưng lên của đất, và do đó không cần thoát nước bắt buộc của công trường.
Tái sử dụng
Một trong những ứng dụng của cọc vít là xây dựng các kết cấu tạm thời. Sau khi một tòa nhà như vậy đã hoàn thành các chức năng của nó và đã được tháo dỡ, cọc vít có thể được gỡ bỏ khỏi mặt đất và tái sử dụng nếu cần thiết.
Điều đáng chú ý là chỉ có các cọc vít được sản xuất công nghiệp, chất lượng tuân thủ Tiêu chí chấp nhận nền tảng xoắn ốc tiêu chuẩn xây dựng quốc tế ICC AC353, có tất cả những lợi thế này.
Nhược điểm của móng trên cọc vít
Việc sử dụng cọc vít có một số hạn chế, điều mà nhiều nhà sản xuất, không may, cố gắng giữ im lặng. Trong điều kiện khi các công ty liên quan đến việc lắp đặt nền móng dễ dàng vi phạm các tiêu chuẩn công nghệ, bạn, với tư cách là một khách hàng, cần phải có ít nhất một ý tưởng chung về trường hợp không mong muốn hoặc hoàn toàn không thể chấp nhận sử dụng cọc vít.
Không có khả năng sử dụng trong các khu vực có hoạt động địa chấn
Việc xây dựng các tòa nhà trên nền móng của cọc vít chỉ được phép ở những khu vực không có hoặc trong giới hạn, với hoạt động địa chấn vừa phải.
Không có khả năng sử dụng trong đất gây ra sự ăn mòn kim loại nhanh chóng
Không nên sử dụng cọc vít thép trong đất có điện trở dưới 10 Ohm * m, trong đất có độ pH dưới 5,5 và trong đất có hàm lượng hợp chất hữu cơ cao. Lý do cho những hạn chế này là tốc độ ăn mòn điện hóa cao của thép trong những điều kiện này. Nhà phát triển có trách nhiệm, người không thờ ơ với tuổi thọ của công trình đang được xây dựng, trước khi quyết định sử dụng cọc vít thép, chỉ cần có nghĩa vụ xác định tất cả các đặc điểm đất cần thiết tại công trường này. Nếu không thể xác định mức độ xâm lấn của đất, hãy tuân thủ các yêu cầu được áp dụng cho các cọc được lắp đặt trong đất có hoạt động ăn mòn rất cao.
Không được phép xuyên qua các cọc vít vào đất đá.
Loại đất này bao gồm bãi thải xỉ và bãi chôn lấp chất thải xây dựng. Bất kỳ vùi rắn nào cũng có thể làm hỏng lưỡi hoặc thậm chí trục của cọc vít trong quá trình lắp đặt.
Nên tránh sử dụng cọc vít trên đất không cung cấp đủ hỗ trợ bên.
Chúng bao gồm, ví dụ, than bùn, cát mịn, v.v. Nếu nhu cầu lắp đặt các cọc như vậy trong đất lỏng vẫn tồn tại, thì cần phải liên hệ chúng với nhau một cách đáng tin cậy, hoặc làm sâu sắc đáng kể. Theo các yêu cầu của tiêu chuẩn ICC AC353, một cọc vít trong đất rắn phải được chôn ít nhất 1,5 m, trong đất mềm - ít nhất 3 m.
Chúng tôi đưa ra một ví dụ: việc lắp đặt một cọc vít dài 2,5 m ở khu vực có lớp than bùn nằm ở độ sâu 2 m là không thể chấp nhận được, vì trong trường hợp này, cọc sẽ bị tước đi sự hỗ trợ bên cần thiết của đất.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của cọc vít
Quảng cáo đảm bảo rằng nền tảng trên cọc vít có thể tồn tại ít nhất một thế kỷ. Đây thực sự là như vậy, hay nó chỉ là một mưu đồ tiếp thị khác? Thực tế cho thấy điều này là hoàn toàn có thể, bởi vì một số ngọn hải đăng được dựng lên dưới thời Mitchell vẫn đứng vững.Tuy nhiên, chúng tôi quan tâm nhiều hơn đến số phận của một ngọn hải đăng ở châu Âu xa xôi, mà là một ngôi nhà nhỏ ở một nơi nào đó ở khu vực Moscow, ở Urals hoặc bên bờ Yenisei. Anh ta sẽ đứng được bao lâu, được dựng lên trên nền móng cọc vít không phải ở đâu đó và một lần, mà là ở đây và bây giờ?
Dựa trên dữ liệu thực nghiệm, tuổi thọ của cọc vít thép trong đất có điện trở khác nhau được ước tính. Theo các ước tính này, trong đất có độ ăn mòn thấp (ví dụ, đá phiến khô hoặc cát khô), các cọc kim loại không mạ sẽ tồn tại ít nhất 300 năm và từ kim loại có lớp phủ bảo vệ - 800 năm trở lên. Thật ấn tượng phải không? Tuy nhiên, đây là một lý tưởng đất về khả năng (hay đúng hơn là không có khả năng) để gây ra sự ăn mòn của kim loại.
Để so sánh, hãy xem xét một lựa chọn hạn chế khác. Trong các loại đất có độ ăn mòn rất cao (đất biển, bùn, đất sét ướt, than bùn), tuổi thọ dự đoán trung bình của cọc vít thép chỉ là 30 năm (nếu cọc được làm bằng kim loại mạ kẽm, con số này sẽ tăng lên 70-75 năm).
Một cảnh báo quan trọng nên được thực hiện. Trong tất cả các tính toán này, người ta đã giả định rằng cọc được sản xuất theo tiêu chuẩn ICC AC353 được sử dụng ở phương Tây, tức là độ dày của các bức tường của thân cây là 8 mm. Nhưng hầu như không thể tìm thấy các cọc vít của ống thép cán nóng với độ dày thành như vậy trên thị trường Nga. Tiêu chuẩn sản xuất trong nước có thể kéo dài bao lâu trong một môi trường hung hăng, tức là một cọc làm bằng ống hàn có độ dày thành 3-4 mm là không rõ đối với bất kỳ ai, nhưng rõ ràng là ít hơn 30 (75) năm.
Từ tất cả những điều trên, theo sau rằng 100 năm dịch vụ móng trên các cọc vít được hứa hẹn trong quảng cáo không có gì khác hơn là những từ trống rỗng. Cọc có thể tồn tại lâu hơn và ít hơn đáng kể - tất cả phụ thuộc vào chất lượng sản phẩm và điều kiện hoạt động, điều không được đề cập trong quảng cáo.
Nói chung, tuổi thọ của cọc vít phụ thuộc vào ba thông số chính:
- độ dày của thép được sử dụng để làm trục và lưỡi của cọc,
- Độ dày và chất lượng của lớp phủ chống ăn mòn bảo vệ,
- hoạt động hóa học đất trong khu vực này.
Không biết những đặc điểm này của cọc và điều kiện vận hành, người ta thậm chí không thể đưa ra giả định về việc chúng sẽ tồn tại bao lâu.
Việc thực hành mở rộng các cọc vít với các bó kênh hoặc góc kim loại, phổ biến trong các nhà xây dựng của chúng tôi, góp phần làm giảm tuổi thọ của cọc vít. Tất nhiên, việc sắp xếp các bó như vậy giữa các cọc là hợp lý khi lắp đặt móng trong lòng đất với sự hỗ trợ bên yếu. Tuy nhiên, việc kết nối các cọc thép với cầu của vật liệu dẫn điện dẫn đến sự gia tăng ăn mòn điện hóa của kim loại.
Để tránh sự xuất hiện của dòng điện đi lạc, góp phần thúc đẩy quá trình ăn mòn, các cọc thép không nên có kết nối điện với nhau, cũng như với các yếu tố xây dựng khác làm bằng thép. Để kết nối các cọc thành một hệ thống duy nhất, bạn nên sử dụng dây đai bằng gỗ hoặc dây đai kim loại, các yếu tố được kết nối với cọc bằng các kẹp được cách ly với cọc bằng vật liệu điện môi.
Đó thực sự là tất cả những gì chúng tôi muốn nói với bạn về ngày hôm nay. Bây giờ bạn đã biết tất cả các ưu và nhược điểm của cọc vít và, chúng tôi hy vọng, đã hiểu ý chính mà chúng tôi đã cố gắng truyền đạt cho bạn. Cọc vít là một lựa chọn tuyệt vời để tạo ra một nền tảng, nhưng chúng không thể được sử dụng luôn luôn và không phải ở mọi nơi. Chỉ có một chuyên gia có thể xác định sự cho phép của việc sử dụng cọc vít trong từng trường hợp. Tin tôi đi, chi phí thu hút một chuyên gia thấp hơn không thể so với chi phí loại bỏ các lỗi đã xảy ra trong quá trình thiết kế và thi công móng.
