Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11520:2016 về "Móng cọc vít có cánh đơn ở mũi - Yêu cầu thiết kế" là văn bản kỹ thuật quan trọng quy định các nguyên tắc, tiêu chuẩn và phương pháp thiết kế hệ thống móng cọc vít bằng thép có một cánh đơn ở mũi. Dưới đây là tóm tắt chi tiết nội dung từ Điều 1 đến Điều 4 của tiêu chuẩn này.

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu thiết kế đối với móng cọc vít bằng thép có cánh đơn ở mũi (gọi tắt là cọc vít) sử dụng trong xây dựng các công trình dân dụng, công nghiệp và các công trình hạ tầng kỹ thuật khác. Tiêu chuẩn áp dụng cho các trường hợp:

• Cọc vít chịu tải trọng đứng (bao gồm cả tải trọng nén và tải trọng nhổ) cũng như tải trọng ngang.
• Cọc vít được hạ vào đất bằng phương pháp quay kết hợp với lực ấn dọc trục thích hợp.
• Các điều kiện địa chất phù hợp cho việc thi công cọc vít, đặc biệt là đất sét, đất cát và các lớp đất yếu cần gia cố nền móng.

Để áp dụng tiêu chuẩn này một cách đồng bộ và chính xác, cần phối hợp sử dụng các tiêu chuẩn quốc gia hiện hành sau đây. Khi các tài liệu viện dẫn có sự thay đổi hoặc sửa đổi, bổ sung thì áp dụng phiên bản mới nhất:

• TCVN 2737, Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế.
• TCVN 5574, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế.
• TCVN 5575, Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế.
• TCVN 9362, Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.
• TCVN 10304:2014, Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế.
• Các tiêu chuẩn liên quan khác về khảo sát địa chất công trình, thí nghiệm đất nền và thử nghiệm tải trọng cọc tại hiện trường.

Tiêu chuẩn đưa ra các định nghĩa cốt lõi nhằm thống nhất cách hiểu và áp dụng trong quá trình thiết kế, chế tạo và thi công móng cọc vít:

• Cọc vít có cánh đơn ở mũi (Single-helix screw pile): Là loại cọc bằng ống thép tròn, ở phần mũi cọc có hàn một cánh thép hình xoắn ốc (cánh đơn) để tạo lực tiến khi quay và tăng diện tích truyền tải trọng, nâng cao sức chịu tải cho cọc.
• Thân cọc (Shaft): Phần ống thép chịu lực chính nối từ đầu cọc đến mũi cọc, có nhiệm vụ truyền tải trọng từ kết cấu bên trên xuống cánh cọc và đất nền.
• Cánh cọc (Helix/Blade): Tấm thép hình xoắn xoắn được liên kết chắc chắn vào phần mũi cọc, có vai trò quan trọng trong việc truyền tải trọng vào đất nền thông qua cơ chế tỳ đè và neo giữ.
• Mũi cọc (Pile tip): Phần đầu dưới cùng của cọc, thường được vát nhọn hoặc tạo hình đặc biệt để định hướng và hỗ trợ quá trình cắt, xuyên đất khi thi công.
• Sức chịu tải cực hạn của cọc vít: Khả năng chịu lực lớn nhất của cọc trước khi xảy ra hiện tượng phá hoại đất nền xung quanh cánh cọc hoặc biến dạng quá mức cho phép của kết cấu cọc.

Các nguyên tắc cơ bản và yêu cầu chung khi tiến hành thiết kế móng cọc vít bao gồm:

• Nguyên tắc thiết kế theo trạng thái giới hạn: Móng cọc vít phải được thiết kế theo hai nhóm trạng thái giới hạn: Trạng thái giới hạn thứ nhất (về sức chịu tải, độ bền kết cấu cọc và cánh cọc) và Trạng thái giới hạn thứ hai (về độ lún, độ chuyển vị ngang và góc xoay của móng).
• Yêu cầu về tài liệu khảo sát địa chất: Thiết kế móng cọc vít bắt buộc phải dựa trên kết quả khảo sát địa chất công trình đầy đủ, chi tiết. Cần xác định rõ các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất, đặc biệt là các lớp đất nằm trong phạm vi ảnh hưởng trực tiếp của cánh cọc (phía trên và phía dưới cánh cọc).
• Lựa chọn vật liệu và chế tạo: Thép dùng làm thân cọc và cánh cọc phải đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật về giới hạn bền, giới hạn chảy và độ dẻo dai. Mối hàn liên kết giữa cánh cọc và thân cọc phải được tính toán chịu lực cắt, lực uốn và kiểm tra nghiêm ngặt để tránh phá hoại trong quá trình thi công hạ cọc bằng lực quay lớn.
• Biện pháp chống ăn mòn: Thiết kế phải tính đến ảnh hưởng của môi trường ăn mòn đất và nước ngầm đối với kết cấu thép của cọc vít trong suốt tuổi thọ thiết kế của công trình. Các biện pháp bảo vệ bao gồm tăng chiều dày thép hao hụt do ăn mòn, sơn phủ chống ăn mòn chuyên dụng hoặc sử dụng hệ thống bảo vệ catốt.
• Yêu cầu về thử nghiệm thực tế: Khuyến khích thực hiện các thí nghiệm nén tĩnh, nhổ tĩnh hoặc thử nghiệm mô phỏng tại hiện trường để xác định chính xác sức chịu tải thực tế của cọc vít, từ đó hiệu chỉnh và tối ưu hóa phương án thiết kế trước khi tiến hành thi công đại trà.