Cọc barrette là cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ có tiết diện chữ nhật, được đào bằng thiết bị thi công tường vây để đỡ những chân cột và lõi chịu tải rất lớn. Loại cọc này hợp với tháp cao tầng trên nền đất yếu dày, dự án đã có tường vây cho tầng hầm hoặc thi công hầm theo phương pháp top-down. Dù vậy, barrette không phải lúc nào cũng là phương án kinh tế nhất.
Cọc barrette là cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ, tiết diện hình chữ nhật hoặc ghép thành dạng chữ T, L, X, H, được tạo lỗ bằng gầu ngoạm hay máy phay tường vây trong dung dịch giữ thành. Cọc dùng để đỡ tải trọng đứng và mô men rất lớn ở chân cột, lõi nhà cao tầng.
Cách tạo cọc giải thích phần lớn đặc tính kỹ thuật của nó. Theo mô tả quy trình của Bachy Soletanche Việt Nam, nhà thầu làm tường dẫn trước để định vị và dẫn hướng gầu đào.
Hố sau đó được đào tới độ sâu thiết kế trong dung dịch giữ thành, thường là bentonite hoặc polymer, để vách đất không sụt.
Đáy hố làm sạch xong thì lồng thép được cẩu hạ vào rãnh, nối từng đoạn ngay tại miệng hố. Bê tông đổ qua ống tremie từ đáy lên, đẩy phần dung dịch bị chiếm chỗ ra ngoài để bơm thu hồi xử lý.
Barrette thực chất là một tấm tường vây ngắn được dùng làm cọc chịu lực: chung thiết bị, chung dung dịch, chung đội ngũ thi công.
Gầu đào cũng quyết định kích thước tiết diện hình học. Gầu ngoạm và máy phay tường vây phổ biến dài 2,8 m, theo một báo cáo kỹ thuật về thi công tường vây trên GE Plus, nên cạnh dài của nhiều cọc nằm quanh con số này, cạnh ngắn bằng bề rộng gầu đào.
Với chủ đầu tư, hệ quả thực tế là đơn vị thi công được cọc barrette gần như luôn là nhà thầu chuyên thi công tường vây. Để đánh giá thấu đáo một đề xuất dùng barrette, cách thực tế nhất là đặt nó cạnh loại cọc khoan nhồi quen thuộc nhất ở Việt Nam.
Cọc barrette khác cọc khoan nhồi ở hình dạng tiết diện, thiết bị tạo lỗ và cơ chế chịu lực. Barrette chịu mô men và tải ngang tốt hơn theo phương cạnh dài, đạt độ sâu lớn hơn với độ thẳng đứng chính xác hơn, nhưng tốn nhiều bê tông hơn trên mỗi đơn vị tải trọng tiếp nhận.
Chủ đầu tư có thể so sánh 2 loại cọc qua 5 tiêu chí ảnh hưởng trực tiếp tới chi phí và phương án thi công trong bảng dưới đây:
| Tiêu chí | Cọc khoan nhồi | Cọc barrette |
|---|---|---|
| Tiết diện | Tròn, chịu lực như nhau theo mọi phương | Chữ nhật hoặc T, L, X, H, cứng hơn theo cạnh dài |
| Thiết bị tạo lỗ | Máy khoan xoay | Gầu ngoạm hoặc máy phay tường vây |
| Độ sâu và độ thẳng đứng | Sâu lớn, phụ thuộc máy khoan | Có thể vượt 100 m, kiểm soát độ thẳng tốt hơn |
| Hiệu quả vật liệu | Mang nhiều tải hơn trên mỗi m³ bê tông | Tốn bê tông hơn cho cùng một tải |
| Điều kiện kinh tế | Phổ biến, nhiều nhà thầu | Kinh tế khi thiết bị tường vây đã huy động |
Hai tiêu chí cuối là chỗ nhiều người hay hiểu lầm. Trong ví dụ tính toán ở cuốn *Tall Building Foundation Design* của Harry Poulos (CRC Press, 2017), với cọc dài 55 m, một barrette 2,8 x 1,0 m có sức chịu tải thiết kế 41,2 MN, tiến gần cọc tròn đường kính 2,0 m.
Khi tính trên mỗi m³ bê tông, barrette chỉ mang được 0,27 MN, thấp hơn mức 0,36 MN của cọc tròn đường kính 1,0 m. Mỗi cọc gánh được rất nhiều tải, nhưng đó chưa hẳn là cách dùng bê tông tiết kiệm nhất.
Vì vậy barrette không phải loại cọc mặc định "tốt hơn" khoan nhồi. Nó là loại cọc phát huy đúng chỗ khi tải chân cột quá lớn, khi mặt bằng đài cọc bị giới hạn, hoặc khi móng phải chịu mô men lớn. Ba tình huống này ứng rất rõ với 3 nhóm công trình thực tế.
Cọc barrette được áp dụng chủ yếu cho 3 nhóm công trình: tháp cao tầng có tải chân cột và lõi rất lớn, dự án đã chọn dùng tường vây barrette cho tầng hầm, và công trình thi công tầng hầm theo phương pháp top-down. Ngoài 3 nhóm này, cọc khoan nhồi thường là lựa chọn kinh tế hơn.
Nhóm đầu tiên là các tháp siêu cao tầng, nơi tải trọng dồn xuống chân cột và vách lõi thang rất lớn. Khi lớp đất chịu lực nằm ở tầng sâu, barrette đưa được sức chịu tải lớn xuống sâu với số lượng cọc ít hơn, giúp đài móng gọn lại.
Landmark 81 tại TP.HCM là ví dụ điển hình nhất ở Việt Nam. Theo hồ sơ dự án của Bachy Soletanche Việt Nam, tòa nhà 81 tầng và 3 tầng hầm này dùng cọc barrette tiết diện 1,0 x 2,8 m và 1,2 x 2,8 m, sâu từ 85 đến 90 m.
Hệ quả thực tế của lựa chọn này là đài móng dưới lõi gọn hơn, nhường không gian cho tầng hầm và hệ thống kỹ thuật bên trên.
Nhóm thứ hai là dự án nhiều tầng hầm đã chọn tường vây barrette để giữ vách hố đào sâu. Khi thiết bị tường vây và trạm dung dịch đã có mặt trên công trường, chi phí huy động được san sẻ cho cả 2 hạng mục, và cọc barrette trở nên cạnh tranh hơn hẳn.
Giáo trình *Pile Design and Construction Practice* của Tomlinson và Woodward nêu đúng nhận định này: barrette thường chỉ thực sự kinh tế khi thiết bị đã được huy động cho công tác tường vây.
Cùng một đội máy và một quy trình kiểm soát dung dịch, nhà thầu làm liền tường vây rồi tới cọc, không phải đưa thêm dàn khoan xoay vào mặt bằng vốn đã chật chội.
Nhóm thứ ba là công trình thi công tầng hầm từ trên xuống (top-down). Khi sàn tầng trệt được đổ trước rồi mới đào dần xuống dưới, hệ cột phải đứng vững ngay từ đầu, và cọc barrette tiết diện lớn rất thuận lợi để đỡ các cột này suốt thời gian đào hầm.
Poulos mô tả 2 cách làm: kéo cọc lên tới cao độ mặt đất để làm luôn thân cột chịu lực, hoặc cắm cột chống tạm tiết diện nhỏ hơn vào đầu cọc.
Cách nào cũng đòi hỏi vị trí cọc trùng khít vị trí cột kiến trúc, nên quyết định này gắn trực tiếp với thiết kế kết cấu phần ngầm từ sớm. Mặt còn lại là những tình huống barrette trở thành khoản chi đắt đỏ.
Cọc barrette thường không kinh tế khi tải công trình nằm trong khả năng của cọc khoan nhồi thông thường, khi dự án không có tường vây để chia sẻ chi phí thiết bị, hoặc khi mặt bằng không đủ chỗ cho trạm dung dịch. Khi đó, chủ đầu tư nên yêu cầu so sánh phương án trước khi duyệt.
Nguyên nhân đầu tiên là chi phí huy động khi dự án không làm tường vây. Gầu ngoạm hay máy phay tường vây là thiết bị nặng, cần cẩu tải lớn và đội vận hành chuyên biệt. Đưa vào chỉ để làm vài chục cọc thì toàn bộ chi phí vận chuyển, lắp dựng, tháo dỡ dồn hết lên số cọc ít ỏi đó.
Số nhà thầu làm được barrette cũng thường ít hơn cọc khoan nhồi, nên tính cạnh tranh khi đấu thầu bị thu hẹp lại.
Nguyên nhân thứ hai là mặt bằng. Dung dịch bentonite cần trạm trộn, bể chứa lắng, thiết bị tách cát và phương án xử lý dung dịch thải.
Trên khu đất nội đô chật hẹp, phần diện tích này tranh chấp chỗ với bãi tập kết thép, đường xe bê tông và lối ra vào công trường. Những bố trí đó phải thể hiện trong bản vẽ biện pháp thi công, và chi phí mặt bằng thường không hiện ra ở đơn giá mỗi m³ cọc.
Nguyên nhân thứ ba nằm ở khối lượng bê tông. Với tháp chung cư quy mô vừa, tải chân cột thường nằm trong khả năng của cọc khoan nhồi đường kính 1,0 đến 1,5 m, nên chọn barrette chỉ làm tăng thêm lượng bê tông.
Câu hỏi nên đặt ra cho bên đề xuất là phương án cọc tròn tương đương cần bao nhiêu tim cọc, đài rộng bao nhiêu và tổng chi phí chênh thực sự là bao nhiêu. Kể cả khi đã chọn đúng, dự án vẫn còn một khoản thường bị ước tính thấp là thử tải.
Thử tải cọc barrette tốn kém và nằm thẳng trên đường găng tiến độ phần ngầm. Tải thử có thể lên tới hàng nghìn tấn nên rất khó chất tải tĩnh theo cách truyền thống, và kết quả cọc thử phải có trước khi thi công đại trà để phương án thiết kế được xác nhận hoặc điều chỉnh.
Cọc thông thường được nén tĩnh từ trên xuống bằng đối trọng hoặc neo kéo, nhưng với tải thử cỡ hàng nghìn tấn, khối đối trọng lớn tới mức gần như không khả thi trên thực địa.
Các dự án lớn vì thế thường thử bằng hộp tải trọng đặt sẵn trong thân cọc, gọi là O-cell. Hộp kích thủy lực đẩy phần cọc bên trên lên, phần bên dưới xuống, lấy chính ma sát của đất làm phản lực. Tại Landmark 81, một cọc thử barrette 1,0 x 2,8 m sâu 80 m đã được thử bằng O-cell với tải trọng 8.950 tấn, theo hồ sơ dự án đã dẫn.
Cọc thử đó còn được phụt vữa thân cọc, tức bơm vữa xi măng áp lực qua ống đặt sẵn để tăng ma sát giữa thân cọc và thành đất.
Việc có phụt vữa hay không làm thay đổi trực tiếp sức chịu tải thiết kế lẫn chi phí mỗi cọc, nên quyết định này cần nằm sẵn trong hồ sơ thiết kế, bởi không thể bổ sung khi cọc đã đổ bê tông.
Về tiêu chuẩn, sức chịu tải cọc barrette được xác định theo TCVN 10304:2025 về thiết kế móng cọc, bản thay thế TCVN 10304:2014. Ngay bản 2014 đã lưu ý sức chịu tải của cọc khoan nhồi đường kính lớn và barrette phụ thuộc nhiều vào tính chất đất và chất lượng thi công.
Con số tính toán vì thế chỉ đáng tin khi thử tải thực tế xác nhận, cùng với việc kiểm tra độ toàn khối bê tông bằng siêu âm.
Khi thi công, 3 điểm cần giám sát kỹ là dung dịch giữ thành, cặn lắng mùn khoan đáy hố trước khi đổ bê tông và mối nối lồng thép.
Sức chịu tải thực tế có thể hụt so với thiết kế ngay tại những điểm này. Thời gian chờ kết quả cọc thử nên nằm trong tổng tiến độ ngay từ đầu, không nên coi là bước thủ tục đơn thuần.
Song Anh cân nhắc cọc barrette ngay ở bước thiết kế cơ sở, khi lưới cột, vị trí lõi cứng, số tầng hầm và phương án tường vây được chốt đồng thời. Việc tách móng ra để quyết định sau thường làm mất đi lợi thế tổng thể của loại cọc này.
Cách so sánh khoa học ở bước này là đặt tải chân cột và lõi lên 2 phương án song song, cọc khoan nhồi và cọc barrette, trên cùng một bộ số liệu địa chất tin cậy.
Điều kiện đi kèm là hố khoan khảo sát phải đủ sâu tới vùng dự kiến cắm mũi cọc, vì barrette thường xuống sâu hơn cọc thông thường. Kết quả so sánh không dừng ở số lượng tim cọc mà ở tổng chi phí phần ngầm, gồm cả tường vây, thử tải và thời gian thi công.
Vị trí cọc barrette gắn chặt với vị trí cột và vách lõi, nên kiến trúc và kết cấu phải thống nhất lưới cột trước khi chốt giải pháp móng. Một lõi thang dời vài mét ở giai đoạn sau có thể buộc bố trí lại cả cụm cọc bên dưới.
Là tổng thầu thiết kế, Song Anh giữ các quyết định này trong cùng một quy trình phối hợp, để phương án móng phản ánh đúng công trình sẽ xây dựng. Những yếu tố còn lại khi chọn phương án móng cho dự án đã được phân tích ở một bài riêng.
Nếu dự án đang nhận đề xuất dùng cọc barrette và chủ đầu tư muốn thêm một góc nhìn độc lập về tính hợp lý của phương án, đội ngũ Song Anh luôn sẵn sàng cùng rà soát qua trang tư vấn thiết kế.
Mỗi công trình là một niềm tin được gửi gắm, và phần móng chính là nơi niềm tin ấy cần được tính toán kỹ lưỡng nhất.
——————————————
CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG SONG ANH (SA)
Toà nhà Park IX - số 08 Phan Đình Giót, Phường Tân Sơn Hoà, TP.HCM
Hotline: 0969 865 728
Email: tnc@sa-corp.vn
