Tụt (rớt) lồng thép khi hạ xuống hố khoan trong thi công cọc nhồi

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, trong quá trình hạ lồng, hiện tượng tụt lồng thép (cage collapse or sinking) khá phổ biến, gây ra nhiều 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.

Việc hiểu rõ nguyên nhân gây tụt lồng thép là điều kiện tiên quyết để có giải pháp phòng ngừa và xử lý hiệu quả.

Các nguyên nhân chính gây tụt (rớt) lồng thép

1. Do điều kiện hố khoan

Thành hố khoan không ổn định

Khi đất nền yếu, rời rạc (cát hạt mịn, sét pha bùn), thành hố dễ bị sập, tạo ra các hốc rỗng.
Khi hạ lồng, thép vướng vào đất sập dẫn đến kẹt và tụt không kiểm soát.

Dung dịch giữ thành không đảm bảo

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

Độ sâu hố khoan lớn

Với các cọc có chiều sâu trên 40 – 60m, sự chênh lệch áp lực dung dịch và áp lực đất càng lớn.
Khi hạ lồng thép dài, độ nặng bản thân cộng thêm áp lực dung dịch có thể gây tụt bất ngờ.

Hạ lồng thép trong thi công cọc khoan nhồi

2. Do lồng thép gia công không đạt tiêu chuẩn

Trọng lượng lồng thép lớn

Lồng thép thường 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 có thể khiến lồng trượt sâu quá mức khi vừa chạm đáy.

Kết cấu lồng thép chưa tối ưu

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

Sai lệch khi chế tạo và nối lồng

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

Tham khảo: Quy trình gia công lắp đặt lồng thép tại đây

3. Do quy trình hạ lồng thép xuống hố khoan

Không kiểm soát tốc độ hạ lồng

Khi dùng cẩu hạ, nếu thả nhanh hoặc không có người điều tiết, lồng có thể rơi tụt đột ngột.
Trường hợp hố khoan ngập dung dịch, lồng trượt nhanh trong chất lỏng mà không kịp phanh.

Không dùng thiết bị neo giữ tạm thời

Nhiều công trường không lắp khóa hãm, thanh chống hoặc gối kê ở miệng hố khoan.
Khi thả, toàn bộ trọng lượng lồng dồn xuống đáy làm tụt sâu hơn thiết kế.

Lồng thép bị lệch trục

Khi 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 sự 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

Trong thực tế, phần lớn sự cố tụt lồng không chỉ đến từ điều kiện hố khoan hay thao tác hạ, mà còn xuất phát từ chất lượng mối nối và hệ thống liên kết giữ lồng thép. Một số nguyên nhân điển hình gồm:

1. Sử dụng mối nối buộc không đủ lực

Ở nhiều công trường, các đoạn lồng thép dài (20 – 40m) được chia thành 2 – 4 đoạn, sau đó nối lại bằng dây thép buộc hoặc đai thép.
Dây buộc thường chỉ đảm bảo giữ tạm thời, chịu lực nhỏ. Khi lồng thép có khối lượng hàng chục tấn, các mối buộc dễ trượt, bung khi chịu tải trọng kéo hoặc lực va chạm trong quá trình hạ.

Nguyên nhân chính:

Công nhân buộc không đúng kỹ thuật, không đủ số vòng, không siết chặt.
Vật liệu buộc (dây thép đen) nhỏ, không đủ đường kính và cường độ.
Không tính toán khả năng chịu tải của mối buộc so với trọng lượng lồng.

➡ Kết quả: Khi hạ lồng, các mối buộc “bật tung”, lồng thép mất liên kết giữa các đoạn, gây tụt rơi.

2. Mối nối hàn làm biến đổi tính chất thép

Nhiều công trình nối lồng thép bằng mối hàn hồ quang tay hoặc hàn CO2.
Nếu tay nghề thợ hàn kém, mối hàn không thấu, không đủ chiều dài hàn → dễ nứt, bong khi chịu tải.
Ngược lại, khi hàn quá nhiệt, nhiệt độ cao làm biến đổi tổ chức kim loại của thép (giòn, nứt). Đặc biệt, thép gân cường độ cao (CB400, CB500) rất nhạy với biến dạng nhiệt.
Hậu quả: mối nối yếu hơn thân thép, khi hạ lồng dễ bị đứt gãy, dẫn đến tụt toàn bộ đoạn lồng dưới.

3. Sử dụng cóc nối và coupler không đạt yêu cầu

Cóc nối (U Bolt) và coupler là giải pháp hiện đại, thay thế cho hàn hoặc buộc.
Ưu điểm: lắp nhanh, đảm bảo đồng tâm, không làm biến đổi tính chất thép, chịu tải cao.
Tuy nhiên, một số công trường dùng cóc nối và coupler giá rẻ, không rõ nguồn gốc, không đạt cấp bền theo tiêu chuẩn (TCVN, BS, JIS).
Nếu không thí nghiệm kéo thử trước khi thi công, cóc nối và coupler dễ bị trượt ren, gãy khi chịu lực kéo trọng lượng lồng thép lớn.
Đây là nguyên nhân tiềm ẩn gây tụt lồng toàn phần, đặc biệt với lồng thép đường kính lớn, sâu trên 40m.

➡ Khuyến nghị: Tất cả cóc nối và coupler phải được thí nghiệm kiểm tra độ bền kéo (tensile test) trước khi đưa vào sử dụng.

4. Bulong neo đầu cọc kém chất lượng

Tại miệng hố khoan, lồng thép thường được neo giữ tạm bằng bulong, thanh neo, hoặc gối kê thép.
Nếu bulong/neo kém chất lượng, sai mác thép, sai đường kính → khả năng chịu lực thấp.
Khi trọng lượng lồng thép lớn (10 – 30 tấn), bulong neo có thể bị cắt đứt hoặc tuột ren, khiến lồng tụt toàn bộ xuống hố khoan.
Đây là một trong những sự cố nguy hiểm nhất vì khó kiểm soát, có thể gây hư hỏng cẩu, tai nạn lao động và hỏng hố khoan.

Hậu quả của việc tụt lồng thép

Hiện tượng tụt lồng thép không chỉ gây khó khăn trong quá trình hạ lắp mà còn ảnh hưởng lâu dài đến chất lượng công trình:

Lệch tâm cọc: Lồng thép không nằm đúng vị trí thiết kế, giảm khả năng chịu tải.
Biến dạng lồng: Các thanh thép bị cong, xoắn, ảnh hưởng liên kết với bê tông.
Mất kiểm soát chiều dài lồng: Lồng có thể tụt sâu xuống đáy, không đảm bảo lớp bê tông bảo vệ.
Nguy cơ kẹt lồng: Lồng không kéo lên được, phải cắt bỏ hoặc thay thế, gây lãng phí lớn.
Chậm tiến độ và tăng chi phí: Tốn thêm nhân lực, vật liệu và thời gian xử lý sự cố.

Biện pháp phòng ngừa tụt lồng thép khi hạ lồng

Để hạn chế tối đa sự cố tụt lồng thép, cần áp dụng đồng bộ các giải pháp từ khâu chuẩn bị đến thi công:

1. Kiểm soát hố khoan và dung dịch

Kiểm tra chất lượng dung dịch giữ thành (tỷ trọng, độ nhớt, hàm lượng cát).
Bổ sung và 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.

2. 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.

3. 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 để giữ lồng ở cao độ cần thiết.
Có người quan sát, hướng dẫn lồng thép đi đúng trục hố khoan.

4. 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 (ví dụ: neo giữ, nâng chỉnh bằng cẩu phụ).

5. Tuân thủ tiêu chuẩn trong thi công và nghiệm thu

1. 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.

2. Yêu cầu chính

Vật liệu: Thép có CO, CQ, không gỉ nặng, đạt chuẩn TCVN.

Chế tạo lồng:

ĐK lồng nhỏ hơn hố ≥ 100 mm.
Sai số ĐK: ±10 mm, chiều dài: ±50 mm, đai: ±20 mm.
Gông định vị cách 3 – 4 m.

Mối nối:

Buộc: chỉ dùng thép nhỏ, cọc nhỏ
Hàn: tại gông, không hàn trực tiếp thép chịu lực chính.
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).

3. 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

1. Hạn chế dùng mối nối buộc

Chỉ nên dùng buộc thép làm liên kết phụ trợ, không được coi là giải pháp chịu lực chính.

Nếu bắt buộc phải buộc, cần:

Dùng dây buộc đường kính ≥ 1.2mm, buộc ≥ 3 vòng.
Buộc chặt tại nhiều vị trí, không dưới 8 điểm cho mỗi mối nối.
Có kiểm tra lực siết bằng dụng cụ hỗ trợ.

2. Quản lý mối hàn

Chỉ hàn tại vị trí gông, đai tăng cường, hạn chế hàn trực tiếp vào thanh chủ.
Sử dụng thợ hàn có chứng chỉ, quy trình hàn được phê duyệt.
Sau khi hàn, cần kiểm tra bằng mắt + thử uốn tại chỗ.
Tuyệt đối tránh hàn quá nhiệt gây biến đổi cơ tính thép chủ.

3. Ưu tiên dùng cóc nối đạt chuẩn

Sử dụng cóc nối cơ khí của các hãng uy tín, có chứng chỉ CO-CQ.

Yêu cầu thí nghiệm kéo mẫu:

Cường độ mối nối ≥ 110% cường độ thép gốc (theo TCVN 9392:2012).
Không cho phép trượt ren khi tải đạt giới hạn chảy.
Mỗi lô cóc nối nhập về phải thí nghiệm ít nhất 3 mẫu để nghiệm thu.

Khi lắp đặt:

Đảm bảo chiều sâu vặn đủ ren.
Dùng cờ-lê siết đúng mô-men lực khuyến cáo.
Có kỹ sư giám sát trực tiếp.

4. Sử dụng bulong neo đầu cọc chất lượng cao

Dùng bulong cấp bền ≥ 8.8, có kiểm định chất lượng.
Đường kính bulong neo phù hợp với trọng lượng lồng thép (tối thiểu M24 – M30 cho lồng > 10 tấn).
Neo giữ bằng hệ khung thép tạm tại miệng hố khoan, tránh dồn lực toàn bộ vào 1 bulong.
Định kỳ kiểm tra độ siết, tránh tuột ren trong quá trình hạ lồng.

Hướng xử lý khi lồng thép đã bị tụt (rớt)

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

Kết luận

Hiện tượng tụt lồng thép khi hạ lồng trong thi công cọc nhồi là một sự cố phổ biến nhưng hoàn toàn 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 trọng 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.

👉 Giải pháp bền vững là áp dụng cơ chế nối cơ khí (cóc nối), neo giữ bằng bulong chất lượng cao, có thí nghiệm kiểm chứng trước thi công. Đây là yếu tố quyết định an toàn và chất lượng trong hạ lồng thép cọc khoan nhồi.