ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-------------------

TRẦN TRUNG HIẾU

PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MĨNG CỌC LÊN ĐỘ LÚN
CỦA MÓNG CỌC LÂN CẬN
ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF PILE FOUNDATION ON
SETTLEMENT OF NEIGHBORING PILE FOUNDATION

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm
Mã số : 8580204

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2023


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG - HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS BÙI TRƯỜNG SƠN

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS VÕ PHÁN
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS.TRẦN VĂN TUẨN
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. HCM,
ngày 7 tháng 7 năm 2023
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch: PGS.TS LÊ BÁ VINH
2. Thư ký: TS. LÊ TRỌNG NGHĨA
3. Phản biện 1: PGS.TS VÕ PHÁN
4. Phản biện 2: TS.TRẦN VĂN TUẨN

5. Ủy viên: PGS.TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS LÊ BÁ VINH

PGS.TS LÊ ANH TUẤN


i

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: TRẦN TRUNG HIẾU

MSHV: 2070527

Ngày, tháng, năm sinh: 21/05/1993

Nơi sinh: Bình Phước


Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm
I.

Mã số: 8580204

TÊN ĐỀ TÀI:
PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MĨNG CỌC LÊN ĐỘ LÚN CỦA MÓNG
CỌC LÂN CẬN .
ANALYSIS

OF

THE

INFLUENCE

OF

PILE

FOUNDATION

ON

SETTLEMENT OF NEIGHBORING PILE FOUNDATION.
II.

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
- Tính tốn và phân tích độ lún của móng cọc có xét ảnh hưởng của móng lân


cận.
- Mơ phỏng và phân tích độ lún của móng cọc có xét ảnh hưởng của móng lân
cận; phân tích phạm vi vùng ảnh hưởng, mức độ ảnh hưởng và giá trị độ lún gia tăng
khi xét ảnh hưởng của tải trọng các móng lân cận.


-ii-

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06 / 02 /2023
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 11 / 06 /2023
V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. BÙI TRƯỜNG SƠN
Tp. HCM, ngày 11 tháng 06 năm 2023
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

PGS.TS BÙI TRƯỜNG SƠN

PGS.TS LÊ BÁ VINH

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

(Họ tên và chữ ký)


PGS.TS LÊ ANH TUẤN


-iii-

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến những người đã giúp đỡ và hỗ trợ tơi
trong q trình hồn thành luận văn này.
Đầu tiên, tơi muốn bày tỏ lòng biết ơn đến thầy PGS.TS. Bùi Trường Sơn –
người đã rất tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, định hướng và động viên tơi trong q trình
học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM, giúp tơi
vượt qua những khó khăn để hồn thành luận văn này.
Tiếp theo, tơi muốn chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Địa cơ - Nền
móng và Khoa Kỹ thuật Xây dựng của trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM,
những người đã truyền dạy cho tôi những kiến thức quý giá và cung cấp những kinh
nghiệm vô giá trên con đường nghiên cứu khoa học và sự nghiệp của tôi trong tương
lại.
Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình người thân, các
bạn trong lớp Địa kỹ thuật xây dựng khóa 2020, cùng các đồng nghiệp anh chị em đã
hỗ trợ, giúp đỡ, tạo điều kiện để tơi có thể hồn tất luận văn này.
Tơi chân thành cảm ơn mọi người!

Tp. HCM, ngày 11 tháng 6 năm2023

Học viên
Trần Trung Hiếu


-iv-


TĨM TẮT
Do tải trọng cơng trình nhà cao tầng lớn nên để đảm bảo khả năng chịu tải, cọc
trong móng cũng sâu tương ứng. Với khoảng cách của các móng khơng đủ lớn thì
vùng ảnh hưởng trong nền đất của các móng có thể giao nhau và gây ảnh hưởng nhau.
Do đó, diện tích móng khối quy ước để dự tính độ lún móng cọc có kích thước lớn
hơn đáng kể so với diện tích đài móng và có thể gây độ lún bổ sung. Nội dung đề tài
đề cập đến kết quả độ lún dự tính khi xem móng làm việc độc lập và có xét đến ảnh
hưởng của các móng lân cận. Kết quả tính tốn chỉ ra rằng độ lún của móng có thể
tăng lên đáng kể, khoảng 44,7% khi xét đến tác động từ móng lân cận. Ngoài ra, sử
dụng phương pháp phần tử hữu hạn và công cụ mô phỏng PLAXIS 3D cho phép mô
phỏng độ lún của móng cọc trong các trường hợp khác nhau. Kết quả mơ phỏng cho
thấy độ lún của móng làm việc độc lập nhỏ hơn 162% so với trường hợp các móng
lân cận làm việc đồng thời.
Kết quả tính tốn và mơ phỏng cho thấy tầm quan trọng của việc xem xét tác
động của móng lân cận trong cơng tác tính tốn và thiết kế nền móng. Nghiên cứu
này cũng đặt nền móng cho những nghiên cứu tiếp theo về tương tác của các yếu tố
khác như tải trọng, mơi trường đất, nội lực trong nhóm cọc và cấu trúc móng.


-v-

ABSTRACT
Due to the large load of high-rise buildings, the depth of pile foundations needs
to be increased to ensure their bearing capacity. If the spacing between piles is not
sufficient, the influent zones in the ground may overlap and interact with each other.
Therefore, the assumed area of the pile group is larger than the actual area to estimate
the settlement of large-sized pile foundations and cause additional settlement. The
research topic concens with the estimated settlement considering both the
independent behavior of individual piles and the influence of neighboring piles. The

calculation results show that the settlement of the pile can increase significantly,
approximately 44.7%, when considering the impact from neighboring piles.
Furthermore, using the finite element method and the PLAXIS 3D simulation tool
allow for modeling the settlement of pile foundations in various scenarios. From the
model results, it can be observed that the settlement of the independent pile
foundation is less than 162% compared to the case where neighboring piles work
simultaneously.
The calculation results and simulations highlight the importance of considering
the influence of neighboring piles in the calculation and design of foundation systems.
This study also lays the foundation for further research on the interaction of other
factors such as loads, soil conditions, internal forces within the pile group, and
foundation structure.


-vi-

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công việc do chính tơi thực hiện dưới sự hướng dẫn
của PGS.TS. Bùi Trường Sơn.
Các kết quả trong Luận văn là đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên
cứu khác.
Tơi xin chịu trách nhiệm về nội dung trình bày trong luận văn của mình.
Tp. HCM, ngày 11 tháng 6 năm2023

Học viên
Trần Trung Hiếu


-vii-


MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ....................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... iii
TÓM TẮT ............................................................................................................. iv
ABSTRACT ........................................................................................................... v
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................. xii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘ LÚN CỦA MÓNG CỌC ........................... 3
1.1 Khái qt về tính tốn độ lún trong thiết kế móng cọc…………………… 3
1.2 Các phương pháp tính tốn độ lún của nhóm cọc………………………… 4
1.3 Các nghiên cứu thực nghiệm về độ lún của nhóm cọc…………………… 8
1.4 Kết luận chương 1…………………………………………………………10
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ĐỘ LÚN CỦA MÓNG CỌC..
.............................................................................................................................. 11
2.1 Độ lún cọc đơn…………………………………………………………… 11
2.1.1 Độ lún của cọc đơn ngàm trong đất sét theo Davis - Poulos (1968) [14] ... 11
2.1.2 Phương pháp kinh nghiệm theo Vesic (1970) [15] ..................................... 11
2.1.3 Phương pháp bán kinh nghiệm theo Vesic (1977) [15] .............................. 12
2.1.4 Phương pháp xác định độ lún đàn hồi cọc đơn theo Woodward, Grander và
Greer (1972) [14] ................................................................................................. 14
2.1.5 Độ lún của cọc đơn theo Randolph và Worth (1978) [14] .......................... 15
2.1.6 Phương pháp phân tích theo Gambin [14] .................................................. 17
2.1.7 Theo TCVN 10304:2014 Móng cọc – tiêu chuẩn thiết kế [1] .................... 18


-viii-

2.2 Độ lún của nhóm cọc……………………………………………………... 19

2.2.1 Phương pháp kinh nghiệm theo Skempton (1953) [14], [4] ....................... 19
2.2.2 Phương pháp kinh nghiệm theo Meyerhof (1976) [16] .............................. 20
2.2.3 Phương pháp kinh nghiệm theo Vesic (1977) [15] ..................................... 20
2.2.4 Phương pháp Terzaghi [14] ......................................................................... 21
2.2.5 Phương pháp hệ số tương tác theo Poulos – Davis (1980) [15] .................. 22
2.2.6 Phương pháp cọc tương đương theo Poulos – Davis (1993) [15] ............... 23
2.2.7 Phương pháp móng khối quy ước ............................................................... 24
2.2.8 Tính toán theo TCVN 10304:2014 [1] ........................................................ 25
2.3 Nhận xét chương 2………………………………………………………... 26
CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH, TÍNH TỐN ĐỘ LÚN CỦA MÓNG KHI XẢY RA
HIỆU ỨNG CHỒNG ỨNG SUẤT GIỮA CÁC NHĨM CỌC ........................... 27
3.1 Giới thiệu cơng trình, cấu tạo địa chất khu vực xây dựng và sơ đồ tính tốn
ảnh hưởng của các móng cọc…………………………………………………... 27
3.1.1 Giới thiệu cơng trình ................................................................................... 27
3.1.2 Điều kiện địa chất cơng trình ...................................................................... 27
3.1.3 Đánh giá ảnh hưởng của móng cọc ............................................................. 30
3.2 Độ lún của móng cọc và ảnh hưởng của các móng lân cận theo phương pháp
khối móng qui ước………………………………………………………………36
3.2.1 Độ lún của móng F9 khi xem móng làm việc độc lập................................. 36
3.2.2 Độ lún của móng cọc có xét ảnh hưởng từ móng lân cận ........................... 42
3.3 Mơ phỏng phân tích ảnh hưởng của móng cọc kế cận bằng phần mềm Plaxis
3D………………………………………………………………………………..46
3.3.1 Đặc trưng của vật liệu và đất nền sử dụng mơ phỏng ................................. 46
3.3.2 Ứng xử của móng F9 khi làm việc độc lập ................................................. 48
3.3.3 Ứng xử của móng cọc khi xét ảnh hưởng của móng lân cận ...................... 52


-ix-

3.4 Kết luận chương 3…………………………………………………………60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................. 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 63
PHỤ LỤC TÍNH TỐN ...................................................................................... 65
PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ...................................................................... 90


-x-

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Phân bố ứng suất dưới mũi cọc đơn (a) và nhóm cọc (b) ......................... 6
Hình 1.2. Mặt bằng thí nghiệm của G. Dai (2012) .................................................. 9
Hình 1.3. Kết quả thí nghiệm của G. Dai (2012) ..................................................... 9
Hình 2.1 Dạng phân bố lực ma sát dọc theo thân cọc (theo Vesic, 1977) ............. 13
Hình 2.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng ở mũi cọc và thành cọc .................................... 15
Hình 2.3 Giả định module cắt của đất thay đổi theo độ sâu .................................. 17
Hình 2.4 Mặt đế móng giả tưởng và phân bố ứng suất của nhóm cọc ................... 22
Hình 2.5 Mặt bằng vị trí cọc tính tốn trong móng cọc (Poulos 2000) ................. 23
Hình 2.6 Mơ hình khối móng quy ước (Tomlinson, 1994) .................................... 24
Hình 3.1. Mặt bằng vị trí các hố khoan .................................................................. 28
Hình 3.2. Mặt cắt địa chất cơng trình “Khu chung cư hỗn hợp tại phân khu 4” ... 30
Hình 3.3. Mặt bằng móng cơng trình “Khu chung cư hỗn hợp tại phân khu 4” .... 31
Hình 3.4. Khu vực các móng khảo sát ................................................................... 32
Hình 3.5. Khu vực bố trí cọc của các móng khảo sát ............................................ 32
Hình 3.6. Sơ đồ kích thước móng F9 ..................................................................... 33
Hình 3.7. Mặt cắt dọc chi tiết móng F9 và cấu tạo địa chất ................................... 34
Hình 3.8: Sơ đồ móng khối quy ước ...................................................................... 36
Hình 3.9: Mặt bằng móng khối quy ước của móng F9 .......................................... 37
Hình 3.10: Mặt đứng móng khối quy ước của móng F9 ........................................ 38
Hình 3.11: Phân bố ứng suất theo độ sâu móng khối quy ước móng F9 ............... 41
Hình 3.12. Diện tích đài móng và móng khối quy ước .......................................... 42

Hình 3.13: Mặt bằng móng khối quy ước của các móng xung quanh móng F9 .... 43
Hình 3.14: Diện chịu tải của móng F9A tác dụng lên móng F9 ............................ 44
Hình 3.15: Độ lún bổ sung của móng F9 do ảnh hưởng của các móng lân cận .... 45
Hình 3.16 Mơ hình móng F9 làm việc độc lập ...................................................... 49
Hình 3.17. Tổng chuyển vị theo phương đứng của móng F9 ................................ 50
Hình 3.18. Ứng suất cắt tương đối trong đất nền ở móng F9 ................................ 50
Hình 3.19. Độ lún dưới đáy đài móng F9 .............................................................. 51
Hình 3.20. Độ lún dưới mũi cọc của móng F9 ....................................................... 51


-xi-

Hình 3.21. Mơ hình 3D móng làm việc đồng thời ................................................. 53
Hình 3.22. Tổng chuyển vị theo phương đứng của móng F9 và F9A ................... 53
Hình 3.23. Độ lún dưới đáy đài móng F9 và F9A ................................................. 54
Hình 3.24. Mặt cắt độ lún dưới mũi cọc của móng F9 và F9A ............................. 55
Hình 3.25. Độ lún của móng F9 do ảnh hưởng của các móng lân cận theo PP KMQU
và mơ phỏng bằng Plaxis 3D ................................................................................. 57
Hình 3.26. Tổng chuyển vị theo phương đứng của nhóm móng ........................... 58
Hình 3.27. Độ lún dưới đáy đài móng của nhóm móng ......................................... 59
Hình 3.28. Độ lún dưới mũi cọc của nhóm móng .................................................. 59


-xii-

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Các phương pháp phổ biến dùng để xác định độ lún cho móng cọc (Poulos)
.................................................................................................................................. 7
Bảng 2.1 Giá trị điển hình của hệ số Cp (Vesic, 1977) .......................................... 14
Bảng 3.1: Đặc trưng cơ lý trung bình các lớp đất từ kết quả thí nghiệm ............... 29

Bảng 3.2: Chi tiết tải trọng và kích thước các móng ............................................. 35
Bảng 3.3: Các thơng số cơ bản của cọc D800........................................................ 35
Bảng 3.4: Chi tiết tính tốn tổng độ lún các lớp phân tố của móng F9 ................. 41
Bảng 3.5: Kích thước khối móng quy ước của các móng trong phạm vị khảo sát 42
Bảng 3.6: Tổng hợp số liệu tính tốn tải trọng ...................................................... 43
Bảng 3.7: Bảng tổng hợp độ lún tăng thêm do ảnh hưởng của các móng lân cận lên
móng F9.................................................................................................................. 45
Bảng 3.8 Nguồn gốc dữ liệu sử dụng mô phỏng.................................................... 46
Bảng 3.9: Đặc trưng cơ lý các lớp đất sử dụng mô phỏng ..................................... 47
Bảng 3.10: Thơng số của hệ cọc và đài móng [2] .................................................. 47
Bảng 3.11. Bảng thơng số tải trọng móng lân cận ................................................. 52
Bảng 3.12. Độ lún móng F9 do ảnh hưởng các móng lân cận theo kết quả mơ phỏng
................................................................................................................................ 56


-1-

MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Móng cọc là loại móng được sử dụng phổ biến trong các cơng trình xây dựng
dân dụng. Sử dụng móng cọc là giải pháp nền móng có nhiều ưu điểm nổi bật về
tính ổn định chịu lực, kinh tế về giá thành và đa dạng về phương pháp thi cơng.
Trong dự tính độ lún của móng cọc, phương pháp móng khối quy ước thường
được sử dụng nhất. Việc lựa chọn kích thước móng khối quy ước phụ thuộc vào số
lượng và khoảng cách cọc bố trí trong móng cũng như đặc trưng cơ lý của đất và
chiều dài cọc. Theo điều kiện địa chất khu vực các tỉnh phía nam, do chiều dài cọc
thường có giá trị lớn nên kích thước móng khối quy ước sẽ lớn tương ứng. Khi các
móng cọc bố trí gần nhau, dưới tác dụng của tải trọng cơng trình, đất nền xung quanh
sẽ bị dịch chuyển đồng thời gây tải trọng tác dụng lên móng lân cận. Tải trọng tác
dụng bổ sung của móng lân cận có thể gây lún bổ sung cho móng.

Nội dung của luận văn thực hiện tính tốn, mơ phỏng và phân tích ảnh hưởng
của móng cọc lên độ lún của móng lân cận, đưa ra các kiến nghị nhằm áp dụng vào
thực tiễn khi tính tốn thiết kế móng cọc.
Mục tiêu nghiên cứu
- Phân tích, đánh giá độ lún của móng cọc khi làm việc độc lập và khi xét đến
ảnh hưởng của các móng lân cận.
- Mơ phỏng và phân tích độ lún của móng cọc và phạm vi ảnh hưởng.
- Mơ phỏng phân tích ứng xử của móng cọc có xét đến ảnh hưởng của móng
lân cận, phân tích ảnh hưởng của khoảng cách móng lân cận có khả năng gây ảnh
hưởng.
- Từ kết quả phân tích, so sánh, đưa ra các nhận định về độ lún của móng cọc,
mức độ ảnh hưởng của các móng lân cận lên độ lún bổ sung của móng cọc.


-2-

Phương pháp nghiên cứu
Dùng phương pháp giải tích: Phương pháp khối móng quy ước (KMQU)
được đề xuất trong TCVN 10304:2014 [1].
Dùng phương pháp PTHH (phần mềm Plaxis 3D) [2] để mơ phỏng cho các
móng cọc chịu tải trọng dọc trục, có đài tuyệt đối cứng;
Căn cứ vào các kết quả tính tốn độ lún của nhóm cọc từ các phương pháp,
giải tích, phương pháp PTHH, tiến hành tổng hợp, phân tích, so sánh để đưa ra các
kiến nghị, hiệu chỉnh phù hợp để có thể áp dụng các phương pháp vào thực tế tính
tốn thiết kế.
Phạm vi nghiên cứu
Thực tế việc tính tốn và mơ phỏng phân tích chỉ được thực hiện cho một cơng
tình cụ thể, cơng trình “Khu chung cư hỗn hợp tại phân khu 4” ở Tp. Quy Nhơn,
tỉnh Bình Định.
Nghiên cứu sử dụng móng cọc có đài là tuyệt đối cứng, đài cọc chỉ chịu tải

trọng dọc trục đúng tâm.
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
Ý nghĩa khoa học: đề tài “phân tích ảnh hưởng của móng cọc lên độ lún của
móng lân cận” giúp cho người thiết kế có cái nhìn bao qt để đưa ra các cách bố
trí móng cho phù hợp với điều kiện thực tế làm việc của móng cọc.
Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả đạt được giúp kỹ sư thiết kế nhận thức ứng xử nền
móng hợp lý và tổng qt hơn trong tính tốn, thiết kế móng cọc cho cơng trình thực
tế và có thể áp dụng các phương pháp tính tốn chính xác hơn để dự đốn, điều
chỉnh độ lún.


-3-

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘ LÚN CỦA MÓNG CỌC
1.1 Khái qt về tính tốn độ lún trong thiết kế móng cọc
Móng cọc được sử dụng trong thiết kế nền móng với chức năng chính là truyền
tải trọng xuống các lớp đất sâu hơn có khả năng chịu được tải trọng với một hệ số
an toàn đầy đủ tức là ở tải trọng làm việc không gây ra độ lún có hại cho kết cấu mà
chúng phải chống đỡ [3].
Theo TCVN 10304:2014 [1], ngun tắc để tính tốn thiết kế móng cọc là dựa
trên hai nhóm trạng thái giới hạn cơ bản:
- Nhóm thứ nhất bao gồm các tính tốn: theo cường độ vật liệu cọc và đài cọc,
sức kháng của đất đối với cọc (sức chịu tải của cọc theo đất nền), sức chịu tải của
đất nền tựa cọc, trạng thái mất ổn định của nền chứa cọc, nếu lực ngang truyền vào
nó đủ lớn (tường chắn, móng của các kết cấu có lực đẩy ngang …).
- Nhóm thứ hai gồm các tính tốn: theo độ lún nền tựa cọc và móng cọc chịu
tải trọng thẳng đứng, chuyển vị đồng thời của cọc với đất nền chịu tác dụng của tải
trọng ngang và momen, sự hình thành hoặc mở rộng các vết nứt cho các cấu kiện bê
tông cốt thép móng cọc.
Theo BS 8004:1986 [3], mọi thiết kế móng cọc đều phải thỏa mãn:

- Hệ số an toàn chống phá hủy đủ cho cả kết cấu móng và đất nền.
- Độ lún chung của móng và đặc biệt là độ lún lệch dưới tải trọng làm việc
không được quá lớn, ảnh hưởng đến khả năng làm việc của kết cấu.
- Độ an tồn, độ ổn định của các cơng trình lân cận và các hệ thống đường ống
dịch vụ phải được đảm bảo.
Như vậy, việc dự tính độ lún cho móng cọc là bước khơng thể thiếu khi tiến
hành thiết kế móng cọc. Thực tế, việc dự tính độ lún của móng cọc là một vấn đề
phức tạp do:
- Sự thay đổi của trạng thái ứng suất của đất trong và sau khi hạ cọc.


-4-

- Không xác định được rõ ràng sự phân bố và vị trí chính xác của tải trọng
truyền từ cọc vào nền đất.
Có nhiều phương pháp dự tính độ lún của cọc đã được đề nghị. Tuy nhiên, việc
xác định độ lún của móng cọc dù là theo xu hướng bán kinh nghiệm, kinh nghiệm
hay dựa trên kết quả thí nghiệm thực tế đều có thể tổng quát đưa về một trong hai
trường hợp sau:
- Các phương pháp ước lượng độ lún áp dụng cho cọc đơn.
- Các phương pháp ước lượng độ lún áp dụng cho nhóm cọc.
1.2 Các phương pháp tính tốn độ lún của nhóm cọc
Trong thực tế xây dựng, các cọc được thiết kế bố trí gần nhau với khoảng cách
3-6 lần đường kính cọc. Lúc đó, cọc hoạt động theo nhóm, tác động qua lại giữa các
cọc trong nhóm gây nên hiệu ứng nhóm. Hệ quả của hiệu ứng nhóm có thể là:
- Sự thay đổi (làm giảm) sức chịu tải của cả nhóm cọc so với tổng sức chịu tải
các cọc thành phần.
- Làm tăng vùng truyền ứng suất khiến độ lún của nhóm cọc cao hơn nhiều so
với cọc đơn, đặc biệt khi có lớp đất yếu.
Theo BS 8004:1986 [3], do ảnh hưởng của hiệu ứng nhóm mà độ lún của một

nhóm cọc có kích thước nhóm lớn nhiều hơn độ lún của nhóm cọc có kích thước
nhóm nhỏ (với cùng một cấp tải trọng). Trong cả hai trường hợp này, độ lún của
nhóm đều lớn hơn độ lún của 1 cọc đơn dưới tải trọng đó.
Do đó, việc đánh giá độ lún của nhóm cọc trở nên quan trọng khi tính tốn
thiết kế cọc ma sát ngàm trong đất sét hoặc tồn tại lớp sét chịu lún nằm gần dưới
mũi cọc.
Để ước lượng độ lún của nhóm cọc, Skempton (1953) [4] đã kiến nghị xác
định độ lún của nhóm cọc dựa trên độ lún của cọc đơn phụ thuộc vào bề rộng của
nhóm cọc. Trong khi đó, Vesic (1969) [5] đã kiến nghị cách dự báo độ lún phụ thuộc
vào tỷ lệ giữa bề rộng nhóm cọc và đường kính cọc. Ngồi ra, Meyerhof (1959) [6]


-5-

đã bổ sung thêm các thông số về khoảng cách giữa các cọc, số hàng trong nhóm cọc
vng.
Độ lún trung bình của nhóm (SG) có n cọc có thể được biểu diễn như một hàm
theo độ lún của cọc đơn (S1) chịu tải bằng tải trọng trung bình của các cọc trong
nhóm thơng qua một tỷ số độ lún Rs (Rs = SG/S1). Randolph (1994) [7] đã đề nghị
công thức gần đúng để xác định tỷ số độ lún RS (= 𝑛𝜔 ) theo số lượng cọc trong
nhóm và hệ số mũ 𝜔 phụ thuộc vào tính chất của đất. Có nhiều tác giả nghiên cứu
thực nghiệm tại hiện trường và trong phịng thí nghiệm để xác định giá trị của 𝜔
điển hình như Poulos (1989) đã chỉ ra 𝜔 ≈ 0,5 đối với nhóm cọc ma sát trong đất
sét và 𝜔 ≈ 0,33 cho nhóm cọc ma sát trong đất cát.
Poulos và Davis (1980) [8] đã đề xuất phương pháp “trụ tương đương” để ước
lượng độ lún trung bình của nhóm cọc. Trong phương pháp này, nhóm cọc được
thay thế bằng một trụ với đường kính và mơ đun đàn hồi quy đổi tương đương sau
đó áp dụng lời giải xác định độ lún của cọc đơn theo Randolph và Worth (1978) để
tìm độ lún trung bình của nhóm cọc.
Một phương pháp phổ biến được các kỹ sư sử dụng hiện nay trong xác định

độ lún trung bình của nhóm cọc là phương pháp cộng lún phân tố sử dụng mơ hình
khối móng quy ước theo đề xuất của Tomlinson (1996) [9] [10]. Phương pháp này
dựa vào việc thay thế nhóm cọc bằng một khối móng quy ước với một kích thước
tương đương, hoạt động ở một độ sâu đại diện dưới mặt đất. Tuy nhiên phương pháp
này không xét đến ảnh hưởng của số lượng cọc, khoảng cách giữa các cọc và sự
tương tác giữa các cọc trong nhóm.
Theo Taylor (1948), độ lún của nhóm cọc ma sát xuất hiện do 3 nguyên nhân
sau:
- Độ lún do biến dạng nén cọc và do chuyển dịch tương đối của cọc so với đất
ngay cạnh. Khi lực ma sát đã phát sinh đầy đủ thì độ lún này tương ứng với giá trị
nhận được trong thí nghiệm thử tải trên cọc đơn.
- Độ lún gây ra do ứng suất nén xảy ra trong đất giữa các cọc.


-6-

- Độ lún gây ra do nén tầng đất có thể nén được dưới các mũi cọc.
Thông thường, độ lún của nhóm cọc (SG) lớn hơn độ lún của cọc đơn (St) khi
chịu tải trọng bằng tải trọng trung bình của nhóm (hiệu ứng nhóm). Sở dĩ như vậy
vì độ sâu ảnh hưởng của nhóm cọc De lớn hơn so với độ sâu ảnh hưởng của cọc đơn
(De’).

Hình 1.1 Phân bố ứng suất dưới mũi cọc đơn (a) và nhóm cọc (b)
Theo BS 8004:1986 [3], hiệu ứng nhóm này đúng với chuyển vị tức thời khi
chịu tải (chuyển vị đàn hồi) và cũng đúng với đất dễ bị lún do cố kết trong phạm vi
độ sâu ảnh hưởng De. Riêng đối với cọc chống trên địa tầng không bị nén lún hiệu
ứng này không gây nhiều ảnh hưởng đến độ lún của cọc. Đối với đất rời, khơng có
lý thuyết chung nào có thể cho phép dự đốn độ lún của nhóm cọc mà khơng kèm
theo rất nhiều điều kiện giả định ràng buộc. BS 8004:1986 [3] cũng chỉ ra rằng: khi
cọc được thiết kế là cọc chống thì độ lún của cọc được tính tốn với giả thiết tải

trọng của móng.
Để phân tích ứng xử nhóm cọc có xét đến sự tương tác giữa các cọc, Poulos
và Davis (1980) đề xuất phương pháp hệ số tương tác. Trong phương pháp này, độ
lún Si của cọc thứ i trong nhóm n cọc phụ thuộc vào khoảng cách bố trí cọc trong
nhóm, chiều dài cọc, tính chất cơ lý của đất và tải trọng phân bố lên từng cọc trong
một nhóm. Các hệ số tương tác có thể tính tốn từ phân tích bằng phương pháp phần
tử biên (BEM) hoặc phương pháp phần tử hữu hạn (FEM). Để có thể tính tốn hệ
số tương tác bằng phương pháp giải tích, các tác giả Randolph và Worth (1979),


-7-

Poulos (2008) đã phát triển các biểu thức xấp xỉ dựa trên thực nghiệm, tính tốn
phân tích bằng BEM hoặc phương pháp phần tử hữu hạn.
Tổng kết của Poulos (liệt kê trong Bảng 1.1) cho cái nhìn tổng quan tương đối
đầy đủ về các phương pháp tính lún cho nhóm cọc đang được sử dụng rộng rãi hiện
nay.
Bảng 1.1 Các phương pháp phổ biến dùng để xác định độ lún cho móng cọc
(Poulos)
Phương pháp

1

Độ
lún
Có

1

Có


-

-

Móng khối qui ước
(Tomlinson 1993;
Poulos 1993)
Trụ - cọc tương
đương (Poulos,
1993)

2

Có

Có

-

2

Có

-

-

Độ lún:
𝜌𝐺 = 𝑅𝑠 𝜌1


2

Có

-

-

Hệ số tương tác
(Poulos & Davis,
1980)
Phần tử biên (kỹ sư
Banerjee &
Driscoll, 1976;
Poulos & Hewitt,
1986)

3

Có

Có

Có

3

Có


Có

Có

Hệ số tương tác:

Chuẩn

Lún Tải
lệch
-

𝜌𝐺 = 𝑅𝑠 𝜌1
Meyerhof (1976):
𝜌𝐺 =

0,9𝑞√𝐵 ∗ 𝐼
𝑁

Tốc
Ghi chú
độ lún
Rs lấy từ biểu thức
thực
nghiệm
(Skemton,
1953;
Meyerhof, 1959) cho
cát.
q – áp lực rịng (kPa)

B – bề rộng nhóm
(m)
N – hệ số SPT của
đất trong khoảng độ
sâu bên dưới bề rộng
nhóm cọc
I = (1-L/8B) > 0,5
Có
Thay đổi bới kỹ sư
Hirayama 1995
Có
Qui đổi nhóm trụ đơn
(chưa bao gồm cọc và đất
kiểm
chứng)
Rs lấy từ phân tích
đàn hồi, có thể lấy
xấp xỉ Rs = nw
Có thể thực hiện
bằng phương trình
DEFPGI&PIGLET
Thực hiện bằng
chương
trình
PGROUP


-8-

Phần tử hữu hạn 2D


3

Có

Có

Có

Có

Phần tử hữu hạn 3D

3

Có

Có

Có

Có

Có thể lý tưởng hóa
như mặt biến dạng
hoặc trục đối xứng
Sự thay đổi của đất
và mơ hình cọc có
thể được thực hiện


Chi tiết các phương pháp này được giới thiệu bởi các tác giả: Poulos và Davis
(1980) [8]; Fleming và các đồng sự (1992); Poulos (1993, 1994) [11]; Randoph
(1994) [7], Katzenbach và các đồng sự (1998).
Phương pháp phần tử hữu hạn là phương pháp số để tìm nghiệm gần đúng của
một hàm chưa biết trong miền xác định. Phương pháp này rất thích hợp để tìm
nghiệm gần đúng cho các bài tốn vật lý, kỹ thuật khi mà hàm cần tìm được xác
định trên các miền phức tạp là những vùng nhỏ có đặc trưng hình học, vật lý khác
nhau có các điều kiện biên khác nhau. Có thể thấy, để xem xét ảnh hưởng của các
thông số S/d, L/d, sự tương tác giữa các cọc trong nhóm, ảnh hưởng của hiệu ứng
nhóm cọc, sự thay đổi tính chất cơ lý của đất thì phương pháp phần tử hữu hạn là
một lựa chọn hợp lý để tính tốn độ lún của nhóm cọc.
1.3 Các nghiên cứu thực nghiệm về độ lún của nhóm cọc
Các tác giả: Skempton và cộng sự (1953), Meyerhof (1959), Vesic (1968);
Mandolini và cộng sự (2005) [12] đã thu thập số liệu về độ lún của 63 phương án
móng cọc và cọc đơn khác nhau, được thi công bằng nhiều phương pháp: đóng, ép,
khoan nhồi. Các nhóm cọc có số lượng từ 4 cọc đến 5600 cọc; Khoảng cách cọc
2𝑑 ≤ 𝑆 ≤ 8𝑑; Tỷ số L/d của cọc biến thiên từ 13 ≤ 𝐿/𝑑 ≤ 126; Các nghiên cứu
cho thấy tỷ số độ lún luôn bằng hoặc lơn hơn một (𝑅𝑠 ≥ 1). Thí nghiệm hiện trường
cho nhóm cọc của Brown et al (1988) với nhóm cọc kích thước 3x3 cọc trong đất
cát chặt và khoảng cách giữa các cọc là 3d. Cát có độ chặt tương đối 𝐷𝑟 = 50%.
Ơng đã kết luận rằng nhóm cọc chuyển vị nhiều hơn cọc đơn khi chịu cùng tải trọng
bằng tải trung bình tác dụng lên từng cọc trong nhóm. Trong các hàng cọc khác nhau
cũng ứng xử khác nhau (Brown, D.A, and Reese, L. C, 1988).


-9-

Hình 1.2. Mặt bằng thí nghiệm của G. Dai (2012)

Hình 1.3. Kết quả thí nghiệm của G. Dai (2012)

G. Dai và cộng sự (2012) [13] đã tiến hành thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn và
nhóm cọc (Hình 1.2) có qui mô: 1x2, 2x2 và 3x3. Cọc bê tông cốt thép có đường
kính d = 400 mm được hạ vào nền sét nhiều lớp với hai loại chiều dài là L = 20 m
và L = 24 m, khoảng cách giữa 2 cọc lần lượt thay đổi là 𝑆𝐵 = 2,5𝐵 và 𝑆𝐵 = 3𝐵
(với B là đường kính cọc) để xem xét ảnh hưởng của chiều dài và khoảng cách giữa
hai cọc đến độ lún của nhóm cọc. Mực nước ngầm ở độ sâu 2,6 m cách mặt đất. Ông
kết luận rằng, độ lún của cọc đơn nhỏ hơn độ lún của nhóm cọc khi chịu cùng tải


-10-

trọng bằng tải trung bình tác dụng lên từng cọc trong nhóm (Hình 1.3) và hiệu ứng
nhóm bị ảnh hưởng bởi khoảng cách cọc lớn hơn chiều dài cọc.
1.4 Kết luận chương 1
Từ các kết quả tổng hợp và phân tích các phương pháp ước lượng độ lún cho
móng cọc có thể rút ra một số nhận xét sau:
- Hầu hết các phương pháp tính đều căn cứ trên cơ sở xem vật liệu đàn hồi
tuyến tính và đồng nhất.
- Mối quan hệ giữa độ lún của cọc đơn và độ lún của nhóm cọc phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như: chiều dài cọc, kích thước cọc, khoảng cách giữa các cọc, phương
pháp thi công cọc cũng như điều kiện đất nền.
- Các phương pháp xác định độ lún của nhóm cọc được xây dựng chủ yếu dựa
trên quan hệ kích thước cọc, chiều sâu cọc, bề rộng nhóm có xét đến tính nén lún
của lớp đất dưới mũi cọc mà chưa xác định được cơ chế truyền tải của nhóm cọc
cũng như xét đến yếu tố ảnh hưởng của ứng suất từ móng bên cạnh.


-11-

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ĐỘ LÚN CỦA MÓNG CỌC

2.1 Độ lún cọc đơn
2.1.1 Độ lún của cọc đơn ngàm trong đất sét theo Davis - Poulos (1968) [14]
Độ lún cọc đơn trong lớp đất dính có chiều dày hữu hạn, dưới nó là lớp đất cứng
khơng chịu nén được xác định theo biểu thức sau:

𝑆=

𝑄

𝐼
𝐿𝐸𝑠 𝑝

(2.1)

Trong đó:

𝐸𝑠 =

(1+𝜈)(1−2𝜈)
𝑚𝜈 (1−𝜈)

=𝛽

1
𝑚𝑣

(2.2)

Với:
Q – Tải trọng tác dụng lên đầu cọc.

L - Chiều dài cọc.
Es - Module đàn hồi thoát nước.
ν- Hệ số Poisson (bằng 0,4 cho sét quá cố kết và 0,2 cho sét thường).
mν - hệ số biến đổi thể tích.
β- Hệ số chuyển đổi từ nén khơng nở hơng sang nén có nở hơng.
Ip - Hệ số ảnh hưởng phụ thuộc vào tỷ số L/B và H/B.
2.1.2 Phương pháp kinh nghiệm theo Vesic (1970) [15]
Độ lún của cọc trong đất rời, độ lún tức thời của cọc trong đất dính khi chịu tải
trọng sử dụng có thể ước định bằng quan hệ sau:

𝑆𝑡 =

𝐵
100

Trong đó:
St - Chuyển vị của đầu cọc (m).
B - Đường kính cọc (m).

+

𝑄𝑣𝑎 𝐿
𝐴𝑝 𝐸𝑝

(2.3)