Cọc là quá trình kỹ thuật đóng hoặc khoan các cấu trúc thẳng đứng sâu vào lòng đất để hỗ trợ xây dựng trên mặt đất. Cọc đã được sử dụng trong hàng ngàn năm và cần thiết để cung cấp sức mạnh và sự ổn định để chịu tải trọng nặng của các tòa nhà, cầu và các dự án xây dựng lớn khác. Cọc đặc biệt cần thiết để chuẩn bị mặt đất khi nền đất yếu hoặc bão hòa nước và đối với các công trình cao như nhà chọc trời. Tuy nhiên, cọc là một quá trình ồn ào và xâm lấn. Bài viết này xem xét các xu hướng hiện tại trong công nghệ cọc và cách chúng sẽ cải thiện xây dựng.
Mục lục
Thị trường xây dựng và đóng cọc đang phát triển
Xu hướng sử dụng cọc thân thiện với môi trường hơn
Sử dụng công nghệ để phát triển cọc thông minh
Áp dụng các phương pháp đóng cọc mới
Lời cuối
Thị trường xây dựng và đóng cọc đang phát triển
Thị trường xây dựng toàn cầu ước tính sẽ tăng trưởng từ giá trị 10.7 nghìn tỷ đô la Mỹ vào năm 2020 đến 15.2 nghìn tỷ USD của 2030, với khoảng 58% trong số đó đến từ các thị trường mới nổi, đặc biệt là Hoa Kỳ, Trung Quốc, Ấn Độ và Indonesia. Hỗ trợ cho điều này, thị trường máy đóng cọc xây dựng toàn cầu được dự đoán sẽ tăng trưởng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 3.6% từ năm 2021 đến năm 2028, từ định giá năm 2020 của 5.08 tỷ USD. Châu Á Thái Bình Dương là khu vực thống trị thị trường máy đóng cọc toàn cầu đến năm 2020, với 49.7% thị phần theo khối lượngvà Hoa Kỳ và Châu Âu theo sau. Với tốc độ tăng trưởng cao như vậy, các công ty xây dựng ngày càng chịu nhiều áp lực trong việc đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường mới và tận dụng công nghệ để đạt hiệu quả cao hơn.
Xu hướng sử dụng cọc thân thiện với môi trường hơn
Bất kỳ ai không may mắn sống gần một công trường xây dựng lớn sẽ quen thuộc với tiếng đập mạnh-dừng-dậm của những chiếc máy đóng cọc gần đó đóng cọc xuống đất vào mọi giờ. Đóng cọc bằng búa, đóng cọc thép hoặc bê tông xuống đất, vẫn là một trong những phương pháp phổ biến nhất được các nhà thầu lựa chọn, nhưng không phổ biến đối với những người sống gần đó và phải chịu tiếng đập liên tục lớn.
Ở khu vực thành thị, phương pháp đóng cọc thủy tĩnh thường được sử dụng thay cho phương pháp đóng cọc búa, sử dụng rung động để đóng cọc, nhưng rung động rất phổ biến và gây khó chịu cho cư dân và văn phòng không kém gì phương pháp đóng cọc búa.
Một biến thể trên đóng cọc đúc sẵn, là sử dụng cọc ống rỗng được khoan (vít) vào lòng đất. Vật liệu bên trong được trích xuất và sau đó được đổ bê tông và đúc vào vị trí. Cọc khoan tạo ra ít rung động hơn các phương pháp khác, do đó đôi khi được ưa chuộng trong xây dựng đô thị.
Mỗi phương pháp điển hình này đều có tác động riêng đến môi trường hoặc vi phạm các quy định của địa phương, do đó, các nhà sản xuất đang tìm kiếm các giải pháp thân thiện hơn với môi trường nhưng vẫn tiết kiệm chi phí.
Từ động cơ diesel đến thủy lực
Máy đóng cọc trước đây thường chạy bằng động cơ diesel, nhưng mối lo ngại ngày càng tăng về mối nguy hiểm của động cơ diesel như một chất gây ô nhiễm sinh thái đã thúc đẩy một phong trào thay thế động cơ diesel bằng năng lượng thủy lựcMặc dù đây là một động thái tích cực, dầu thủy lực vẫn bị rò rỉ và cũng được coi là chất gây ô nhiễm.
Thêm vào đó, cả búa diesel và búa thủy lực đều không giải quyết được tác động môi trường lên cộng đồng xung quanh do tiếng ồn của búa. Nhiều thành phố có biện pháp kiểm soát tiếng ồn để hạn chế tiếng ồn phát ra từ các công trường xây dựng, điều này sẽ thúc đẩy các công ty xây dựng sử dụng các giải pháp yên tĩnh hơn.
Giảm rung động
Để giảm tiếng ồn từ đóng cọc búa, thủy tĩnh hoặc cọc rung được ưa chuộng trong khu dân cư và văn phòng thương mại. Điều này làm giảm khiếu nại về tiếng ồn và cũng làm giảm ô nhiễm bụi, nhưng sau đó lại làm tăng tác động môi trường của rung động quá mức.
Trong xây dựng hàng hải, rung động này ảnh hưởng đến sinh vật dưới nước, thúc đẩy Hoa Kỳ, Châu Âu và Úc đưa ra các biện pháp quản lý chặt chẽ để bảo vệ hệ sinh thái biển. Điều này đã tạo ra một xu hướng cho các nhà sản xuất để giới thiệu máy đóng cọc có độ rung thấp hơn.
Sử dụng công nghệ để phát triển cọc thông minh
Các nhà sản xuất đang tận dụng công nghệ để phát triển hệ thống đóng cọc thông minh, nhằm mang lại hiệu quả cao hơn cho máy móc của họ. Những cải tiến này sử dụng hệ thống giám sát tiên tiến, Internet vạn vật (IoT), WiFi và truy cập từ xa để kiểm soát và báo cáo, thậm chí cả hệ thống GPSS để theo dõi. Một số ứng dụng tiên tiến bao gồm:
- Các tính năng kết nối WiFi cung cấp khả năng truyền dữ liệu ngay lập tức giữa người vận hành và thiết bị để thực hiện điều chỉnh nhanh chóng
- Hệ thống điều khiển tiên tiến và các thuật toán cho phép người vận hành kiểm soát việc đóng cọc, tối ưu hóa năng lượng búa và tốc độ đập của búa theo thời gian thực, để giảm mức tiêu thụ năng lượng và tăng hiệu quả của máy
- Với phản hồi dữ liệu ngay lập tức, mức độ rung động và âm thanh có thể được theo dõi
- Dữ liệu được cải thiện và báo cáo hiệu quả cung cấp liên tục theo dõi quá trình đóng cọc để phát hiện bất kỳ chuyển động không ổn định nào và ngăn ngừa hư hỏng thiết bị
- Nhiên liệu sinh học và dầu là những lựa chọn khả thi hơn để cung cấp quá trình đốt cháy sạch hơn
Áp dụng các phương pháp đóng cọc mới
Đóng cọc ép
Đóng cọc ép sử dụng một phương pháp thâm nhập tĩnh không tạo ra tiếng ồn và độ rung tương tự như phương pháp thâm nhập động bằng búa hoặc đóng cọc rung. Đóng cọc ép là phương pháp cải tiến để lắp đặt cọc ván thân thiện với môi trường và an toàn hơn các phương pháp khác.
Máy ép cọc có kích thước nhỏ gọn và có thể hoạt động trong không gian hạn chế. Cọc ván được lắp đặt bằng cách sử dụng lực phản ứng từ các cọc được lắp đặt hoàn chỉnh để tạo ra tải trọng tĩnh và lực ép thay vì lực động. Phương pháp này cung cấp phương pháp lắp đặt cọc không gây tiếng ồn và rung động.
Cọc hút chân không (cắt bằng không)
Một kỹ thuật đào chân không mới để đóng cọc giúp giảm tiếng ồn và cung cấp một phương pháp tiếp cận an toàn để đóng cọc. Cọc bê tông truyền thống có vấn đề là bê tông được đổ quá nhiều và sau đó phải đập vỡ phần bê tông thừa. Điều này gây ra các vấn đề về sức khỏe và an toàn cho công nhân và thường xuyên gây thương tích, cũng như tốn thời gian và công sức không cần thiết. Phương pháp này, còn được gọi là phương pháp 'cắt bỏ phần thừa', bao gồm việc hút phần bê tông thừa ra khi nó vẫn còn ướt, bằng cách sử dụng kỹ thuật hút chân không chưa từng được áp dụng cho xây dựng theo cách này trước đây. Cắt bỏ phần thừa sử dụng ít bê tông hơn và bê tông được khai thác được sử dụng ở nơi khác trên công trường làm vật liệu lấp đầy, tiết kiệm chi phí và tác động đến môi trường.
Lời cuối
Nhu cầu xây dựng nhà ở và cơ sở hạ tầng toàn cầu cũng tạo ra nhu cầu đóng cọc nhiều hơn, với tác động tiếp theo đến môi trường. Các quy định của chính phủ và các mối quan tâm chung về môi trường và sinh thái đang thúc đẩy nhu cầu về các máy móc hiệu quả hơn và thân thiện hơn với môi trường.
Thách thức đối với các công ty xây dựng là máy đóng cọc rất bền và không cần phải thay thế thường xuyên, có thể mua máy cũ và sử dụng trong thời gian dài. Các công ty đó có tiếp tục sử dụng các phương pháp tương tự không, và có thể tìm ra những cải tiến nhỏ trong các phương pháp đó, chẳng hạn như chuyển từ diesel sang thủy lực, và sau đó tiếp tục chống lại các nhóm bảo vệ môi trường và khiếu nại của địa phương.
Hoặc các công ty xây dựng sẽ đưa ra lựa chọn đầu tư để áp dụng công nghệ đóng cọc thông minh, để kiểm soát tốt hơn, sử dụng tốt hơn và hiệu quả về chi phí và thân thiện với môi trường hơn? Hay họ sẽ thực hiện thay đổi lớn hơn để áp dụng các phương pháp đóng cọc mới, với máy móc và kết cấu đóng cọc mới? Đây là những lựa chọn trước mắt cho cả nhà sản xuất và công ty xây dựng.
