Eurocode 7 và cọc vít: Tiêu chuẩn quy định như thế nào về nền móng bằng cọc vít

Eurocode 7 (ČSN EN 1997) là tiêu chuẩn châu Âu về thiết kế địa kỹ thuật, cũng áp dụng cho hệ thống móng cọc vít (cọc xoắn). Nếu quý vị đang lên kế hoạch xây dựng nhà máy điện mặt trời, công trình bằng gỗ hoặc công trình công nghiệp và đang xem xét sử dụng cọc vít làm giải pháp thay thế cho bê tông, Eurocode 7 là tài liệu mà cả nhà thiết kế lẫn cơ quan quản lý xây dựng sẽ tham chiếu.

Hướng dẫn này giải thích các yêu cầu của tiêu chuẩn, cách áp dụng các yêu cầu đó vào công việc sử dụng máy khoan và ý nghĩa thực tiễn của chúng đối với các nhà thầu EPC.

Eurocode 7 là gì?

Eurocode 7 (EN 1997-1 và EN 1997-2) là một phần của bộ tiêu chuẩn châu Âu Eurocode về thiết kế kết cấu xây dựng. Phần 1 đề cập đến các nguyên tắc chung về thiết kế địa kỹ thuật, phần 2 đề cập đến khảo sát và thử nghiệm đất.

Tại Cộng hòa Séc, nó được triển khai dưới dạng Tiêu chuẩn ČSN EN 1997-1 a Tiêu chuẩn ČSN EN 1997-2. Kể từ năm 2010, tiêu chuẩn này đã thay thế các tiêu chuẩn quốc gia cũ về nền móng công trình.

Các lĩnh vực chính liên quan đến vít neo đất:

Các hạng mục địa kỹ thuật (GK1–GK3) — những loại khảo sát nào là bắt buộc
Các phương pháp thiết kế (DA1, DA2, DA3) — cách tính tải trọng giới hạn
Yêu cầu đối với móng cọc (Mục 7) — cơ sở trực tiếp để tính toán cọc vít
Thử nghiệm và giám sát — khi nào cần thực hiện thử nghiệm trên máy bay

Eurocode 7 phân loại các cọc vít đất như thế nào?

Cọc vít (cọc xoắn, tiếng Anh: screw piles hoặc helical piles) được phân loại vào danh mục móng cọc (móng cọc). Các quy định tại Mục 7 của Tiêu chuẩn EN 1997-1 được áp dụng cho các loại móng này.

Cụ thể, các nội dung sau đây là có liên quan:

§7.4 — Khả năng chịu tải theo phương thẳng đứng của cọc — tính toán khả năng chịu tải giới hạn dựa trên các thông số địa kỹ thuật của đất
§7.5 — Khả năng chịu tải ngang của cọc — phù hợp với các công trình chịu tác động của gió (nhà máy điện mặt trời, nhà để xe có mái che)
§7.6 — Kiểm tra phi công — khi nào cần tiến hành thử tải tĩnh hoặc thử tải động
§2.8 — Các loại địa kỹ thuật — xác định phạm vi khảo sát

Các loại địa kỹ thuật và ý nghĩa của chúng trong thực tế

Tiêu chuẩn Eurocode 7 phân loại các dự án thành ba hạng mục địa kỹ thuật (GK) theo mức độ phức tạp:

Danh mục	Các dự án điển hình	Yêu cầu
GK1	Các công trình đơn giản, điều kiện thống nhất, nhà máy điện mặt trời trên địa hình bằng phẳng	Chỉ cần tìm hiểu sơ qua, kinh nghiệm là đủ
GK2	Các công trình thông thường có địa hình tương đối phức tạp, các nhà xưởng công nghiệp	Khảo sát địa kỹ thuật định kỳ + tính toán
GK3	Điều kiện bất thường, sườn dốc không ổn định, tải trọng lớn	Một cuộc khảo sát quy mô lớn, do các chuyên gia địa kỹ thuật thực hiện

Phần lớn các dự án sử dụng cọc vít (các nhà máy điện mặt trời công suất 1–10 MWp, công trình bằng gỗ, nhà xưởng công nghiệp trên đất thông thường) thuộc vào GK1 hoặc GK2. Điều này có nghĩa là khảo sát địa kỹ thuật với quy mô từ 1 đến 3 lỗ khoan tại địa điểm và tính toán tiêu chuẩn về khả năng chịu tải.

Phương pháp thiết kế DA1 — cách tính khả năng chịu tải

Phụ lục quốc gia của Cộng hòa Séc đối với tiêu chuẩn EN 1997-1 quy định phương pháp thiết kế DA1, kết hợp 1 và 2, cho các cọc dẫn:

DA1 Tổ hợp 1 (DA1/1): tải trọng × 1,35/1,5, các thông số địa kỹ thuật không được điều chỉnh → đánh giá biến dạng
DA1 Kết hợp 2 (DA1/2): tải trọng không giảm, các thông số địa kỹ thuật × 1,25 → đánh giá trạng thái giới hạn chịu tải

Đối với cọc vít trong thực tế, điều này có nghĩa là: nhà thiết kế cần các giá trị độ bền cắt của đất (φ, c) thu được từ khảo sát địa kỹ thuật, thường là các cuộc khảo sát bằng phương pháp CPT hoặc khoan thăm dò kết hợp với thử nghiệm SPT.

Dựa trên các dữ liệu này, ta sẽ tính toán Tải trọng đặc trưng của vít R_k và sẽ kiểm tra xem khả năng chịu tải thiết kế thu được R_d = R_k / γ_t vượt quá tải trọng thiết kế.

Đối với dự án nhà máy điện mặt trời được xây dựng trên nền đất sét-cát thông thường không có dị thường, phép tính này thường chứng minh rằng các cọc vít có đường kính 76–110 mm có khả năng chịu tải đủ.

Khi nào thì cần phải thực hiện chuyến bay thử nghiệm?

Eurocode 7, Điều 7.6 quy định các điều kiện đối với việc thử tải bắt buộc đối với cọc. Đối với cọc vít, các quy định sau đây đặc biệt có liên quan:

Chứng chỉ phi công thử nghiệm được khuyến nghị hoặc bắt buộc trong các trường hợp sau:

Dự án được triển khai trong điều kiện địa kỹ thuật phức tạp (GK3)
Không thể xác định một cách đáng tin cậy điện trở của đất bằng cách tính toán từ các dữ liệu hiện có
Đây là một dự án có mức độ rủi ro cao (cầu, các tòa nhà cao tầng)
Nhà đầu tư hoặc công ty bảo hiểm yêu cầu phải chứng minh khả năng chịu tải thông qua việc đo đạc

Thông thường, không cần phải có chuyến bay thử nghiệm nếu:

GK1 hoặc GK2, đất tiêu chuẩn, đã tiến hành khảo sát
Dự án nhà máy điện mặt trời hoặc công trình công nghiệp nhẹ với tải trọng thấp
Tại địa điểm này đã có kinh nghiệm thực hiện các dự án tương tự (các cọc thí điểm tham chiếu)

Trong thực tế: đối với các nhà máy điện mặt trời điển hình có công suất dưới 10 MWp trên địa hình bằng phẳng tại Cộng hòa Séc, thông thường không cần phải bỏ qua bước khoan thử — nhưng điều này còn tùy thuộc vào loại đất cụ thể. Việc khoan thử 3–5 lỗ đầu tiên kèm theo đo mô-men xoắn là quy trình tiêu chuẩn mà hầu hết các máy khoan (bao gồm Glentor B80 a Glentor C65) nhờ khả năng ghi lại dữ liệu từ thiết bị telematics.

Chứng nhận máy móc so với chứng nhận nền móng

Tiêu chuẩn Eurocode 7 quy định về thiết kế và thẩm định móng, trong khi dấu CE liên quan đến an toàn của máy móc. Chứng nhận CE cho máy khoan cọc xác nhận hoạt động an toàn của máy, chứ không phải khả năng chịu tải của nền móng đã lắp đặt. Khả năng chịu tải của cọc hoặc cọc vít phải luôn được đánh giá riêng biệt theo các yêu cầu địa kỹ thuật và kết cấu của dự án cụ thể.

Khả năng chịu tải của móng được chứng minh như sau:

Khảo sát địa kỹ thuật (khoan, thăm dò CPT, thử nghiệm trong phòng thí nghiệm)
Bằng phương pháp tính toán tĩnh theo tiêu chuẩn EN 1997-1 (do nhà thiết kế lập)
Biên bản lắp đặt — ghi lại thời điểm và độ sâu của mỗi lần khoan (hệ thống viễn thông của máy)

Glentor B80 i Glentor C65 được trang bị một thiết bị viễn thông, có chức năng ghi lại diễn biến mô-men xoắn trong quá trình khoan. Bản ghi này là bằng chứng cho thấy đã đạt được độ bền địa kỹ thuật tại từng điểm — một tài liệu quan trọng đối với cả nhà thiết kế lẫn cơ quan quản lý xây dựng.

Điều này có ý nghĩa gì đối với các nhà cung cấp EPC: danh sách kiểm tra thực tế

Nếu bạn thi công trên nền móng cọc vít và dự án phải xin giấy phép xây dựng, thông thường bạn sẽ cần:

Khảo sát địa kỹ thuật (phạm vi theo GK — thông thường từ 1 đến 3 lỗ khoan/đầu dò CPT)
Tính toán kết cấu theo tiêu chuẩn ČSN EN 1997-1 (do kỹ sư địa kỹ thuật được cấp phép thực hiện)
Chứng nhận vít với tư cách là sản phẩm (ETA hoặc tuân thủ tiêu chuẩn EN 14199)
Giấy chứng nhận CE của máy (máy khoan đáp ứng tiêu chuẩn 2006/42/EC)
Báo cáo lắp đặt từ hệ thống telematics của máy (mô-men × độ sâu tại từng điểm)
Giấy phép xây dựng hoặc thông báo theo quy định của cơ quan quản lý xây dựng địa phương (tùy thuộc vào dự án)

Đối với các nhà máy điện mặt trời và các công trình công nghiệp nhẹ trên nền đất tiêu chuẩn, toàn bộ quá trình này thường có thể hoàn thành trong vòng vài tuần và không đòi hỏi các biện pháp đặc biệt.

EN 14199 — tiêu chuẩn dành riêng cho cọc vít

Bên cạnh Eurocode 7, còn có EN 14199:2015 (Thực hiện các công trình địa kỹ thuật đặc biệt — Cọc vi mô), áp dụng cho cọc có tiết diện nhỏ và cọc vít. Tiêu chuẩn này quy định:

Yêu cầu về vật liệu và thi công
Dữ liệu ghi lại từ quá trình cài đặt (giám sát)
Các kỳ thi nghiệm thu

Tiêu chuẩn EN 14199 bổ sung cho Eurocode 7 ở cấp độ hiệu suất — trong khi EC7 quy định mục tiêu cần đạt được, thì EN 14199 chỉ ra cách thức thực hiện. Cả hai tài liệu này đều có liên quan đến các dự án mà trong đó hồ sơ thiết kế móng là một phần của giấy phép xây dựng.

Câu hỏi thường gặp

Có phải mọi dự án sử dụng cọc vít đất đều phải tiến hành khảo sát địa kỹ thuật không?
Đối với các dự án GK1 (công trình đơn giản, nhà máy điện mặt trời trên đất tiêu chuẩn), nhà thiết kế có thể dựa trên các dữ liệu sẵn có (bản đồ địa chất, kinh nghiệm tại địa phương). Đối với các dự án GK2 trở lên, việc khảo sát là bắt buộc. Trên thực tế, chúng tôi khuyến nghị luôn thực hiện ít nhất 5 lỗ khoan thử nghiệm đầu tiên và ghi chép lại mô-men xoắn.
Cơ quan quản lý xây dựng Séc có công nhận cọc vít đất là phương pháp thi công móng chính thức không?
Đúng vậy. Cọc vít là phương pháp thi công móng được công nhận tại Cộng hòa Séc theo tiêu chuẩn ČSN EN 1997. Việc cơ quan quản lý xây dựng từ chối (nếu có) là trường hợp không tuân theo quy định và thường xuất phát từ việc hồ sơ không đầy đủ, chứ không phải do lệnh cấm nguyên tắc.
Có cần phải có ETA (Đánh giá kỹ thuật châu Âu) cho các cọc vít đóng xuống đất không?
ETA áp dụng cho sản phẩm (ốc vít với tư cách là thành phần xây dựng), chứ không phải cho máy móc. Đối với việc lắp đặt tiêu chuẩn, chỉ cần ốc vít tuân thủ tiêu chuẩn EN 14199 hoặc có chứng nhận ETA do nhà sản xuất ốc vít cấp là đủ. Máy khoan ốc vít bản thân nó không cần chứng nhận ETA — vì nó đã được chứng nhận CE với tư cách là thiết bị máy móc.
Phải làm gì nếu cơ quan quản lý xây dựng từ chối cấp phép lắp đặt cọc vít?
Thông thường, nguyên nhân là do hồ sơ không đầy đủ. Giải pháp là: bổ sung báo cáo khảo sát địa kỹ thuật, nộp bản tính toán kết cấu do kỹ sư địa kỹ thuật được cấp phép thực hiện và cung cấp các bản ghi dữ liệu lắp đặt từ hệ thống telematics của máy móc. Trong trường hợp vẫn bị từ chối, có thể đề nghị ČKAIT đưa ra ý kiến.

Tiếp tục ở đâu?

So sánh kỹ thuật giữa cọc vít và bê tông về mặt chi phí, tốc độ thi công và tính thân thiện với môi trường: Cọc vít so với móng bê tông

Bạn cần loại máy khoan nào cho dự án của mình: Glentor B80 đối với các điều kiện tiêu chuẩn, Glentor C65 dành cho địa hình khó khăn, trang bị búa thủy lực.