Cọc ván thép được sử dụng đầu tiên từ những năm đầu của thế kỷ XX, các tấm Cọc ván thép đã phát triển thành một trong những vật liệu linh hoạt nhất trong kho vật liệu kỹ thuật xây dựng dân dụng. Với kỹ thuật sản xuất thép hiện đại và cải tiến của công nghệ hiện đại, Cọc ván thép được chế tạo với nhiều tính năng mạnh mẽ vượt trội, nhẹ hơn và linh hoạt hơn trong thi công.

Sản xuất cán nóng cọc ván thép
Các cải thiện đã diễn ra không chỉ trong quá trình sản xuất cọc ván thép mà còn trong các kỹ thuật lắp đặt - thi công. Trong bài này chúng tôi sẽ giới thiệu đến các chủng loại khác nhau của cọc ván thép tấm hay là các tiết diện của cọc như thường được gọi. Chúng tôi sẽ đề cập chi tiết về thi công trong một bài đăng sớm nhất.

Ngày nay cọc ván thép phát triển thành các tiết diện hình học khác nhau. Bắt đầu từ tiết diện cọc tấm chữ U là loại cừ ván thép phổ biến nhất, hiện nay còn có tiết diện hình chữ Z, cọc tiết diện phẳng hoặc kiểu Omega. Cọc phẳng hay straight web được sử dụng để hình thành các giếng kín (cofferdams)cỡ lớn.Linh động được sử dụng trong nhiều dự án quy mô lớn trong các công trình kỹ thuật dân dụng.

Bất kể các loại cọc ván thép nào, vẫn chủ yếu là được sản xuất với công nghệ cán nóng và có một số chủng loại được cán nguội. Sự khác biệt là quá trình sản xuất cán nguôi diễn ra ở nhiệt độ phòng, với vật liệu thép chạy qua hệ thống các trục với con lăn định hình, trong khi thép hình cán nóng được hình thành ở nhiệt độ cao. Từ công nghệ tạo hình nguội thép tạo ra các chủng loại cừ thép mỏng hơn rất nhiều so với thép cán nóng.

Cán nguội (cold rolling) cọc ván thép
Như có thể thấy trong bản vẽ kèm theo, kích thước của cọc ván thép được định dạng theo các thông số b, h, e. Trừ những cọc ván dạng tấm phẳng. Các thông số này đại diện cho bản rộng của tiết diện, Chiều cao của tiết diện, và độ dày mỏng bản bụng và bản cánh. Với cọc dạng tấm phẳng, chiều rộng được ký hiệu là L và W. chiều cao hay độ dày được ký hiệu là e. Các loại kích thước rộng bản, dày mỏng khác nhau tạo nên các loại cọc ván thép có khả năng chịu áp lực, tải trọng khác nhau.

Nếu bạn chú ý vào chiều dày tiết diện, ví dụ cọc van tiết diện chữ U, bạn sẽ thấy rằng độ dày bản bụng là dày hơn so với chiều dầy bản cánh. Bản cánh được thiết kế mỏng hơn do sự làm việc của bản cánh là thứ yếu trong kết cấu cọc và giúp cọ nhẹ hơn cũng như dễ dàng trong thi công. Thiết kế đã tính toán trước độ dày tối ưu của bản cánh và bản bụng trước khi các cọc ván được sản xuất theo một quy cách nhất định. Cả hai độ dày ảnh hưởng đến khả năng chịu lực - kháng uốn của các tấm cọc. Một lần nữa, nếu bạn nghiên cứu các loại tiết diện cọc ván thép, khả năng chịu lực được kỹ thuật hóa bằng các con số đại diện cho "Mô men Quán tính - Moment of Inertia " và "Mô đun tiết diện - Section Modulus".

Cọc ván thép tiết diện chữ U

Cọc ván thép tiết diện chữ U, với độ sâu và chiều rộng cũng như độ dày tiết diện. Chiều sâu tiết diện (hay chiều cao của cả tường cừ) sẽ gấp hai lần một cọc đơn khi được cài đặt vào nhau.

Cọc ván thép tiết diện chữ Z
Cọc ván thép tiết diện chữ Z, với độ sâu và chiều rộng cũng như độ dày tiết diện có thể giống hoặc khác nhau. Chiều sâu tiết diện (hay chiều cao của cả tường cừ) không thay đổi so với một cọc đơn khi được cài đặt vào nhau. Sau khi cài đặt hai cây cọc đơn, ta có một cọc tiết diện tổng thể như cọc chữ U.

Cọc ván thép tiết diện phẳng - Straight web
Cọc dạng tấm phẳng có chiều sâu nông, chủ yếu là khả năng kết hợp và chịu lực kéo cao giữa các tiết diện dơn. Về cơ bản một tấm cọc dạng phẳng bằng thép với các tính năng lồng vào nhau ở cả hai bên, tạo nên các tổ hợp chịu lực lớn là tường chắn không trọng lực cho các khu nước sâu hay địa chất rất yếu.

Cọc ván thép tiết diện Ω (Omega)

Với cọc tiết diện Ω, chúng có khả năng kết hợp và khả nặng hạ cọc sát vào tường của các địa hình thi công hiện hữu bị hạn chế. Các cọc Omega có lợi thế trong lượng nhẹ cho các kết cấu vĩnh cữu với chi phí hợp lý.

Rochester Riverside - Kent (UK - Đông Nam Nước Anh)
Đây là một dự án trọng điểm trong chương trình tái sinh vùng Medway do Hội đồng Medway chủ trì. Nó bao gồm 32 ha trong khu vực Brownfield với một bờ kè dài hơn 2,5 km dọc theo sông Medway. Dự án được lưa chọn để phát triển một khu phức hợp dân cư bao gồm 2,000 căn hộ, cửa hàng, khách sạn, quán cà phê, văn phòng, các cơ sở giáo dục, y tế và cộng đồng cùng các cơ sở và các khu vực giải trí.

Tập đoàn ArcelorMittal đã cung cấp các sản phẩm cừ ván thép cho quy mô dự án trên. Các bạn có thể tải về file PDF thông tin chi tiết bằng tiếng Anh cho dự án trên link tại: http://www.arcelormittal.com/sheetpiling/uploads/files/AMCRPS_Rochester_Riverside_GB_E.pdf

Cảng hậu cần APENAL - Porto Amboim - Angola
Việc xây dựng bãi cảng mới sẽ cung cấp cho tổ hợp một khu vực làm việc cần thiết để xây dựng kết cấu cho ngành dầu khí và sẽ cho phép cho việc chuyển đổi công năng sử dụng trước đây của Phương Tiện Vận Chuyển Dầu Thô Siêu Kích Cỡ (Very Large Crude Carriers - VLCC) để biến thành Tàu Nổi Lưu Trữ (Floating Production Storage Offloading vessels - FPSOs), và hỗ trợ yêu cầu phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp dầu khí ngoài khơi của Angola.

Tập đoàn ArcelorMittal đã cung cấp các sản phẩm cừ ván thép cho dự án trên. Các bạn có thể tải về file PDF thông tin chi tiết bằng tiếng Anh cho dự án trên link tại đây:http://www.arcelormittal.com/sheetpiling/uploads/files/AMCRPS_Paenal_Angola_HQ_EN.pdf
Cầu Tàu Spool Base, Dande - Angola
Tổ hợp đa công năng 'Angoflex' được khánh thành tháng 3 năm 2006 và được nằm trong khu phức hợp hàng hải đa năng Dande, Angola.
Một công ty xây dựng Bồ Đào Nha được chọn là nhà thầu chính xây dựng cầu cảng này nằm ở phía bắc Luanda, gần cửa sông Dande, cho các dịch vụ của xà lan và tàu kéo rải đường ống. Nó được thiết kế độc đáo với một cầu tàu dài 600 m, và độ sâu đến 11 m khu vực mạn cập tàu.


Chúng tôi đã cung cấp các sản phẩm cừ ván thép cho dự án cầu cảng này. Các bạn có thể tải về file PDF thông tin chi tiết ứng dụng và các thông tin bổ ích khác về dự án bằng tiếng Anh với link tại đây: http://www.arcelormittal.com/sheetpiling/uploads/files/AMCRPS_Angola_%20Dande_Jetty.pdf

Đê chắn sóng cho "Marina Pez Vela"
Trong năm 2007 một nhóm các nhà đầu tư địa phương Costa Rica quyết định bắt đầu đàu tư dự án "Marina Pez Vela". Bến du thuyền với 308 chỗ đỗ cùng hệ thống đê chắn sóng là một trong những đê chắn sóng phức tạp và tinh tế nhất từng được thiết kế và thi công cho một bến du thuyền giải trí, cung cấp một bến cảng an toàn cho du thuyền và bảo vệ an toàn khu vực khỏi gió bão.


Để tham khảo các ứng dụng của cừ ván thép cho dự án cầu cảng du lịch này. Các bạn có thể tải về file PDF (0.42MB)thông tin chi tiết bằng tiếng Anh tại đây: http://www.arcelormittal.com/sheetpiling/uploads/files/AMCRPS_%20Costa_Rica_EN.pdf

Thành Phố Cảng Dubai

Các dự án hải cảng thành phố Dubai nằm gần cảng Rashid ở Dubai nó bao gồm một bán đảo nhân tạo 2km2 cung cấp cho khu vực các công năng sử dụng khác nhau như nhà ở, khu kinh doanh, bến du thuyền cũng như cảng sửa chữa tàu được trang bị hệ thống máy nâng hạ tàu cho khu cảng bảo trì sữa chữa.


Chúng tôi đã cung cấp các sản phẩm cừ ván thép cho dự án này, để biết thêm thong tin các ứng dụng các bạn có thể tải về file PDF (1.48MB)thông tin chi tiết bằng tiếng Anh: http://www.arcelormittal.com/sheetpiling/uploads/files/64d76a78f41249d4df6b457509e2e562.pdf

HSL (High Speed Line - Tàu Cao Tốc) Nam Hà Lan

Để hòa váo mạng lưới đường sắt quy mô xuyên suốt châu Âu trong năm 2007, Hà Lan đã hoàn tất các hạng mục quan trọng của hệ thống giao thông tương lai cho cộng đồng, các đường tàu tốc độ cao trên lảnh thổ Đất nức hoa Tulip.


Chúng tôi đã tham gia các công việc sau
-Cung cấp các giải pháp sắt thép để xây dựng & đường sắt
-Tư vấn vật liệu cho công việc xây dựng
-Tư vấn thi công / giám sát thực nghiệm thi công tại công trường.
Đính kèm là thông tin dự án: http://www.arcelormittal.com/sheetpiling/uploads/files/3c9b7051d2263fb3475699c4470ca02d.pdf

NV: Cọc ống thép là loại vật liệu nhẹ, dễ thi công với khả năng xuyên mũi lớn và hàn nối bắng bản mã để tăng chiều dài. Riêng cọc ống thép hàn xoắn vỏ đỗ (Spiral Pipe) có thể được sản xuất dài đến hơn 100m / cọc thành phẩm mà không cần hàn nối từ nhiều đoạn (tuy nhiên phụ thuộc vào điều kiện thi công và vận chuyển). Cọc ống thép hàn xoắn được ứng dụng rộng rãi trong nền móng các tòa nhà cao tầng (thay cho cọc bê tông / cọc nhồi lâu nay chúng ta vẫn làm), trong kết cấu bến cầu cảng nước sâu, trong cấp thoát nước...Nhìn chung cọc ống thép hàn xoắn đang phát huy các thế mạnh kỹ thuật của mình trong các địa hạt ứng dụng và vì thế ngày càng phổ biến ở Việt Nam. Đã có nhiều dự án đã và đang sử dụng cọc ống thép hàn xoắn hay tổ hợp cọc ván thép (combi wall) như: Móng Cầu Cần Thơ, Cảng PETEC Cái Mép, Cảng POSCO Việt nam, Cảng Cái Mép & Cảng Thị Vải (Vốn ODA), Cảng SPCT, Nhiệt điện Phả lại, Dự án cấp thoát nước BOO Thủ Đức, Cảng SP PSA Thị Vải, Dự án cấp thoát nước Thanh Hóa, Cầu Phú Mỹ, Cầu Nhật Tân, Cảng trung chuyển Vân Phong, Cảng Cái Mép (CMIT), Cảng Sơn Dương Formosa...

Hiện nay, việc ứng dụng cọc ống thép đang được đặt ra để thay thế cho cọc bê tông cốt thép RC và cọc bê tông đúc sẵn PC vẫn chiếm tỷ trọng lớn ở những công trình xây dựng cầu cảng. Ở nước ta, nhiều nhà máy sản xuất cọc ống thép đang được xây dựng, xuất phát từ sự thừa nhận ngày càng rộng rãi những lợi thế của loại vật liệu mới này.

Ưu điểm vượt trội
Song song với những phát triển về kinh tế và công nghiệp, ứng dụng cọc ống thép ngày càng trở nên phổ biến hơn cho quá trình phát triển đô thị, cải thiện cơ sở hạ tầng như đường sá, cầu cảng, nhà ở và những công trình khác. Cọc ống thép mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với cọc bê tông bởi độ bền và cường độ cao của vật liệu, đạt được sức chống chịu cao và khả năng kháng ngang lớn. Trong quá trình thi công đóng cọc dễ dàng theo phương chéo và thời gian thi công được rút ngắn. Công đoạn lắp ghép tại hiện trường cũng dễ dàng hơn nhờ hàn hoặc mối nối cơ, từ đó có thể sử dụng các hệ cọc dài hơn. Hơn thế nữa, với cường độ vật liệu cao, có thể áp dụng lực quai búa lớn, cho phép cọc thâm nhập vào các lớp trung gian và lớp cứng dễ dàng hơn. Nhờ công nghệ chống ăn mòn cải tiến, các cọc ống thép không gặp vấn đề gì khi được sử dụng cho các kết cấu ngoài khơi trong suốt thời gian ứng dụng. Nhờ trọng lượng nhẹ, quá trình vận chuyển các cọc ống thép cũng dễ dàng hơn.

Trong lĩnh vực sản xuất cọc ống thép, những tiến bộ vượt trội về công nghệ đã cho phép sản xuất ra cọc ống thép với đường kính ngoài lên tới 2.500mm, độ dài 90m. Theo báo cáo đưa ra của tiến sỹ Osamu Kiyomiya (Đại học Waseda - Nhật Bản) thì các chuyên gia và kỹ sư cũng đã hiện thực hóa những tiến bộ vượt trội trong các lĩnh vực như xác định khả năng chống chịu nền cơ bản và các cơ chế ma sát; phát triển các phương pháp thi công có độ rung, tiếng ồn thấp; những tiến bộ trong công nghệ thiết kế qua phương pháp phân tử hữu hạn; tiến bộ trong công nghệ nối hướng ngang và thẳng đứng sử dụng mối hàn hoặc mối nối cơ và cả những tiến bộ về công nghệ chống ăn mòn… Mức độ an toàn cao khi sử dụng cọc ống thép đã được ứng dụng rộng rãi.

Các tiêu chuẩn cho cọc ống thép được mô tả trong bộ tiêu chuẩn JIS A5525, tiêu chuẩn cho cọc ván ống thép miêu tả trong tiêu chuẩn JIS A5525 và định danh phân loại tương ứng là SKK cho cọc ống thép và SKY cho cọc ván ống thép. Các cọc ống thép được sản xuất thông qua bốn phương pháp hàn xoắn, hàn điện trở, UOE và cán uốn.


Thi công và ứng dụng

Thi công cọc ống thép cơ bản được phân thành hai phương pháp là đóng cọc (sử dụng búa đóng và phương pháp sử dụng búa rung) và nhúng cọc (gồm có phương pháp đào trong, xi măng đất và phương pháp xoay). Những phương pháp này được lựa chọn khi cân nhắc tới các điều kiện đất thi công, các điều kiện môi trường ngoại vi, năng lực chống chịu cần thiết…

Theo phương pháp sử dụng búa đóng, thì đơn vị thi công sử dụng phương tiện đóng cọc, búa, miếng đệm, thiết bị đầu ống. Phương pháp này thường được lựa chọn cho quá trình thi công các hệ cọc dài với đường kính lớn. Bên cạnh sử dụng búa đóng, thì phương pháp búa rung lại được vận hành theo cơ chế, do đó, các tải trọng lớn đặt lệch tâm gắn vào nhiều trục được xoay theo các hướng đối lập với cơ chế đẳng vị, tạo ra các rung động 10 - 40 vòng theo phương thẳng đứng tác động lên cọc. Ưu điểm của phương pháp này là ít tạo ra tiếng ồn, giảm chấn rung vì thế được ứng dụng thi công tại các khu vực yêu cầu giảm thiểu tối đa tác động tới khu vực lân cận. Đối với phương pháp đào trong thì có một ưu điểm là giảm thiểu tiếng ồn. Những thiết bị máy móc chính được sử dụng bao gồm thiết bị đóng cọc, thiết bị khoan, thiết bị xử lý đầu cọc.

Khi thi công các nền móng có vách ngăn sử dụng cọc ván ống thép và kè lát mái sử dụng cọc ống thép liên tục, cần thiết phải nối các cọc và đảm bảo độ cứng, cường độ cũng như hiệu năng ngăn nước của toàn bộ kết cấu. Để đáp ứng mục tiêu này, cần phải lựa chọn phương pháp tích hợp các hệ cọc sử dụng mối nối P-P (ống-ống). Ngoài ra còn có mối nối P-T và L-T. Và trong quá trình thi công nền móng dạng vách ngăn cỡ lớn sử dụng cọc ván ống thép, mối nối L-T đã trở thành lựa chọn ngày càng phổ biến nhờ khả năng chống chịu lực trượt lớn phát sinh trong trường hợp xảy ra động đất. Đối với các hệ cọc dài, các cọc cần được nối ngay tại hiện trường. Do đó, các phương pháp được đưa ra như hàn vòng, hàn tự động, bán tự động hoặc toàn bộ nhân công. Lợi thế của phương pháp này là rút ngắn thời gian thi công trên công trường.


Sử dụng cọc ống thép đã có từ lâu tại Nhật (NV: và nhiều nước khác trên thế giới :-P). Với những tính năng ưu việt và phương pháp thi công đảm bảo, cọc ống thép đã được ứng dụng trong xây dựng kết cấu cảng tại Nhật Bản như bến cảng và đê chắn sóng, dự án đường băng D tại sân bay quốc tế Tokyo, dự án cầu vịnh cảng Tokyo…

Việc thi công cọc ống thép tuy có giá thành đắt hơn, nhưng hiệu quả của nó mang tính lâu bền và mang lại giá trị kinh tế cao hơn. Tại Việt Nam, nguyên liệu sử dụng chính trong việc thi công cầu cảng vẫn là xi măng cốt thép, do đó, ứng dụng cọc ống thép trong thi công cầu cảng lớn đối với nước ta chưa thực sự phổ biến.


Nguồn : Báo Xây dựng điện tử