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

LÊ TRỌNG THẠCH

PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỌC BÊ TƠNG LY TÂM
ỨNG LỰC TRƯỚC NODULAR THI CÔNG THEO
PHƯƠNG PHÁP HYPER-MEGA

CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
MÃ SỐ NGÀNH: 60.58.02.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 06/2018


Cơng trình này được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG – HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM

Cán bộ chấm nhận xét 1:

PGS.TS. LÊ BÁ VINH

Cán bộ chấm nhận xét 2:

TS. NGUYỄN NGỌC PHÚC

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM,
ngày 13 tháng 07 năm 2018

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS. VÕ PHÁN
2. PGS.TS. LÊ BÁ VINH
3. TS. NGUYỄN NGỌC PHÚC
4. TS. ĐỖ THANH HẢI
5. TS. PHẠM VĂN HÙNG
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ và Chủ nhiệm Bộ môn
quản lý chuyên ngành sau khi Luận văn Thạc sĩ đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS.TS. VÕ PHÁN

TRƯỞNG KHOA


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên

: LÊ TRỌNG THẠCH

MSHV


Ngày, tháng, năm sinh : 22/12/1978

I.

Nơi sinh : Phú Yên

: Địa kỹ thuật xây dựng

Chuyên ngành

: 1670175

Mã ngành : 60 58 02 11

TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích sức chịu tải cọc bê tơng ly tâm ứng lực trước
Nodular thi công theo phương pháp Hyper-MEGA
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:



Tính tốn sức chịu tải cọc theo vật liệu làm cọc dựa trên cơ sở lý thuyết tính tốn
bằng giải tích:TCVN 10304:2014, TCVN 7888:2014 và TCVN 5574:2012;



Tính tốn sức chịu tải cọc dựa trên cơ sở lý thuyết tính tốn bằng giải tích do
Japan Pile Corporation đề xuất;




Thiết lập mơ hình tính tốn sức chịu tải cọc sử dụng phương pháp phần tử hữu
hạn thông qua phần mềm Plaxis 2D;



Trên cơ sở phương pháp mô phỏng và phương pháp giải tích so sánh với kết quả
thử nghiệm thử tải tĩnh cọc, đánh giá hệ số sức kháng mũi cọc cho đất nền dưới
mũi cọc tại Tp.HCM và các khu vực lân cận so với công thức đề xuất của Japan
Pile Corporation;



Kết luận và kiến nghị.

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

: 15/01/2018

III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 17/06/2018
IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

: PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM


PGS.TS. LÊ BÁ VINH

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, xin chân thành cảm ơn quý Thầy/ Cô ở Trường Đại học Bách khoa – Đại
học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, đặt biệt quý Thầy/ Cơ ở Bộ mơn Địa cơ Nền móng
đã truyền đạt những kiến thức quý báu và tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ trong thời
gian qua;
Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS. Nguyễn Minh Tâm đã giúp đỡ và chỉ
dẫn tận tình trong thời gian thực hiện Luận văn này. Thầy truyền đạt cho học viên
phương thức tiếp cận, định hướng và cách giả quyết vấn đề khoa học. Đây là hành
trang quý giá để học viên vận dụng thực hiện trong quá trình thực hiện Luận văn này;
Bên cạnh đó, xin cảm ơn đến Cơng ty Cổ phần Phan Vũ đã giúp đỡ cho học viên có
được những tài liệu tham khảo q giá về cơng nghệ sản xuất cũng như thi cơng nền
móng liên quan đến nội dung Luận văn;
Cuối cùng, xin cảm ơn đến Gia đình học viên, Cơ quan (QUATEST 3) và bạn bè đã
tạo điều kiện giúp đỡ học viên trong thời gian học tập vừa qua.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2018
Học viên

Lê Trọng Thạch


TĨM TẮT:
Cơng nghệ thi cơng cọc theo phương pháp Hyper – MEGA đang được áp dụng ngày
càng nhiều ở Việt Nam, đặt biệt tại Tp. Hồ Chí Mình và các khu vực lân cận. Quy
trình thi cơng như sau: Tạo hố khoan đến cao độ mũi cọc, mở rộng hố khoan, tạo vữa
chèn hông cọc, tạo vữa chèn đáy cọc, sau đó đưa đoạn cọc Nodular vào đoạn đáy rồi

tiếp theo đoạn cọc PHC vào đoạn trên. Tiến hành tính tốn sức chịu tải cọc đơn theo
cơng thức đề xuất của Japan Pipe Corporation, theo vật liệu cọc, thi công cọc thử, thử
tải tĩnh dọc trục cọc đơn và mô phỏng thử tải tĩnh dọc trục để xác định Hệ số sức
kháng mũi cọc (α) đối với từng loại đất dưới mũi cọc (đất sét hoặc đất cát);
Các cơng trình phục vụ cho tính tốn như sau:
Một là Cơng trình “Cresent Mall 2” tại Đường Nguyễn Khắc Viện, Khu Nam Sài
Gịn, Phường Tân Phong, Quận 7, Tp.Hồ Chí Minh. Diện tích xây dựng là 6553 m2,
được thiết kế 25 tầng thân và 01 tầng hầm. Móng cơng trình được thiết kế bằng cọc
Nodular, đường kính 800-600 mm, tải trọng thiết cọc đơn 5500 kN. Tổ hợp cọc gồm
10 m cọc Nodular D 800 – 600 cho đoạn cuối và 31 m cọc PHC cho đoạn trên. Đất
nền tại mũi cọc là cát bụi, giá trị N = 25;
Hai là Công trình “Xây dựng Đường trượt Số 2 – Dự án Phát triển Mỏ Sao Vàng và
Đại Nguyệt”, tại cảng VIETSOPETRO, đường 30/4, Tp. Vũng Tàu, tỉnh Bà Rịa –
Vũng Tàu. Móng cơng trình được thiết kế bằng cọc Nodular, đường kính 800-600
mm, tải trọng thiết kế 5000 kN. Tổ hợp cọc gồm 12 m cọc Nodular D 800 – 600 cho
đoạn cuối và 34 m cọc PHC cho đoạn trên. Đất nền tại mũi cọc là sét dẻo, giá trị
N = 25.3;
Ba là cơng trình “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” tại Số 2,
Phan Đình Giót, Quận Tân Bình, Tp.Hồ Chí Minh. Quy mơ cơng trình là tổ hợp
thương mại dịch vụ, cụm rạp chiếu phim, trung tâm văn hóa và khối văn phịng gồm
02 tầng hầm và 16 tầng thân. Diện tích đất 3643.9 m2, tổng diện tích sàn xây dựng là
26000 m2. Móng cơng trình được thiết kế bằng cọc Nodular, đường kính
800-600 mm, tải trọng thiết kế 6050 kN. Tổ hợp cọc gồm 12 m cọc Nodular
D800 – 600 cho đoạn cuối và 31 m cọc PHC cho đoạn trên. Đất nền tại mũi cọc là sét
ít dẻo, giá trị N = 34.8.


Bốn là cơng trình “Chung cư M8 (The Peak)” tại Khu Nam Sài Gịn, Quận 7, Tp.Hồ
Chí Minh. Cơng trình này là một trong 04 chung cư kết nối với nhau thuộc dự án Phú
Mỹ Hưng Midtown trên tích đất 56331 m2, bao gồm:


The Grande,

The Symphony, The Signature và The Peak. Cơng trình The Peak đang trong q
trình thiết kế. Móng cơng trình được thiết kế bằng cọc Nodular, đường kính
800-600 mm, tải trọng thiết kế 5500 kN. Tổ hợp cọc gồm 12 m cọc Nodular
D 800 – 600 cho đoạn cuối và 37 m cọc PHC cho đoạn trên. Đất nền tại mũi cọc là
cát mịn, giá trị N = 22;
Sức chịu tải giới hạn cọc đơn được ước lượng theo vật liệu làm cọc, theo công thức
đề xuất của Japan Pipe Corporation và theo phương pháp phần tử hữu hạn (mô phỏng
bằng phần mềm Plaxis 2D) lần lược là 19584 kN, 13200 kN và 19250 kN đối với
công trình “Cresent Mall 2). lần lược là 19612 kN, 17248 kN và 18500 kN đối với
cơng trình “Đường trượt số 2” ,lần lượt là 20957 kN, 17166 kN và 16940 kN đối với
cơng trình “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” và lần lược là 19579 kN,
17023 kN và 19250 kN đối với cơng trình “Chung cư M8”;
Từ kết quả phân tích sức chịu tải cọc theo phương pháp phần tử hữu hạn (mô phỏng
bằng phần mềm Plaxis 2D), xác định Hệ số sức kháng mũi cọc (α) đối với đất sét là
254 & 214 (tương ứng 68% & 57% Hệ số sức kháng mũi cọc do Japan Pipe
Corporation đề xuất - αjp) và 401 & 504 (tương ứng 97% & 122% αjp) đối với đất cát.


ABSTRACT:
The pre-boring technology by Hyper - MEGA method is applying more and more in
Vietnam, specially in Ho Chi Minh City and the neighbourhood in Ho Chi Minh City.
Construction process as follow: Excavation to pile end level, enlarged excavation by
expanded blade, jetting shaft grout and mixing repeatelly, forming the grouted base,
install Nodular pile tip and next to PHC pile. Carry out calculation bearing capacity
of single pile according to fomula of Japan Pile Corporation, pile casting material,
working test pile, static axial compressive load test and using the finite element
method to simulate load test in oder to determinate constant of end bearing capacity

(α) correspond with pile toe soil (clay or sand);
The projects serve the pile foundation calculation as follow:
The first , “Cresent Mall 2” project at Nguyen Khac Viet Street, Saigon South, Tan
Phong Ward, District 7, Ho Chi Minh City. Constructed on 6553 m2 area with 25
storeys & 01 basement level. The foundation of buiding is designed by Nodular pile,
diameter of 800 mm, with dead-sustained load of 5500 kN. Length of pile include
10 m of Nodular pile toe and next to 31 m of PHC pile. The silty sand at pile toe have
SPT value of 25;
The second, “Skipway No.02 – Sao Vang and Dai Nguyet Development ” project at
Vietsopetro port, 30/4 Street, Vung Tau City. The foundation of buiding is designed
by Nodular pile, diameter of 800-600 mm, with dead-sustained load of 5000 kN.
Length of pile include 12 m of Nodular pile toe and next to 34 m of PHC pile. The
plasticity clay at pile toe have SPT value of 25.3;
The third, “Ho Chi Minh City Cinema Centre” project at No.02 Phan Dinh Giot
Street, Tan Binh District, Ho Chi Minh City. The size of this building is also a
complex of trade services, cinemas, cultural center and office block with 2 basements
and 16 storeys in a total floor area of over 26000 m2. The foundation of buiding is
designed by Nodular pile, diameter of 800 mm, with dead-sustained load of 6050 kN.
Length of pile include 12 m of Nodular pile toe and next to 31 m of PHC pile. The
Clay at pile toe have SPT value of 34.8;


The fourth, “M8 Apartment” project at Saigon South, District 7, Ho Chi Minh City,
it is one of four interconnected buildings of “Phu My Hung Midtown” project on
56331 m2 of land, consist of The Grande, The Symphony, The Signature and The
Peak in which The Peak is designing. The foundation of buiding is designed by
Nodular pile, diameter of 800 mm, with dead-sustained load of 5500 kN. Length of
pile include 12 m of Nodular pile toe and next to 37 m of PHC pile. The Sand at pile
toe have SPT value of 22.
Design compressive strength of shaft grout and base grout are 10 MPa and 20 MPa

respectively. The height of base grout at pile toe is about 3,2 m, include 2,0 m of
height above pile toe level and 1,2 m of height under pile toe level;
The bearing capacity of pile was estimated according to pile casting material, fomula
of Japan Pile Corporation and using the finite element method (simulation the
problem through plaxis software 2D) is equal to 19584 kN, 13200 kN và 19250 kN
respectively for “Cresent Mall 2” project, 19612 kN, 17248 kN and 18500 kN
respectively for “Skipway No.02 – Sao Vang and Dai Nguyet Development” project
and 20957 kN, 17166 kN và 16940 kN respectively for “Ho Chi Minh City Cinema
Culture Centre” project and 19579 kN, 17023 kN và 19250 kN respectively for “M8
Apartment” project;
From analysis results of bearing capacity by finite element method (simulation the
problem through plaxis software 2D), constant of end bearing capacity (α) was
determinated equal to 254 & 214 (corresponding to 68% & 57% αjp) for clay and 401
& 504 (corresponding to 97% & 122% αjp) for sand.


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sĩ này do chính tơi thực hiện dưới sự hướng dẫn của
Thầy PGS.TS.Nguyễn Minh Tâm. Các kết quả đạt được trong trong Luận văn này là
đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên cứu khác. Tôi xin chịu trách nhiệm
về kết quả quả thực hiện của mình.
Tp. HCM, ngày 17 tháng 06 năm 2018
Học viên

Lê Trọng Thạch


DANH MỤC HÌNH ẢNH
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1

Hình 1.1. Mặt cắt dọc mô phỏng sự làm việc của cọc theo phương pháp HyperMEGA .................................................................................................... 4
Hình 1.2. Cọc BTLT ƯLT Nodular ....................................................................... 5
Hình 1.3. Cọc BTLT ƯLT thơng thường (PHC) .................................................... 5
Hình 1.4. Trình tự thi cơng cọc theo phương pháp Hyper-MEGA ......................... 5
Hình 1.5. Sơ đồ khoan, bơm vữa ........................................................................... 7
Hình 1.6. Lấy mẫu vữa xi măng ............................................................................ 8
Hình 1.7. Hàn nối cọc ........................................................................................... 8
Hình 1.8. Hạ cọc vào hố khoan ............................................................................. 9
Hình 1.9. Thiết bị thi cơng chính ........................................................................... 9
Hình 1.10. Máy khoan ........................................................................................... 10
Hình 1.11. Lưỡi khoan ruột gà .............................................................................. 10
Hình 1.12. Hệ thồng bơm và trộn vữa xi măng ...................................................... 11
Hình 1.13. Biểu đồ phân chia tỷ lệ sử dụng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn theo
phương pháp thi cơng ........................................................................... 14
Hình 1.14. Phạm vi ứng dụng của phương pháp Hyper–MEGA ............................ 14
CHƯƠNG 2
Hình 2.1. Mơ hình sức kháng mũi cọc .................................................................... 19
Hình 2.2. Biểu đồ quan hệ giữa αp và ω đối với đất rời .......................................... 21
Hình 2.3. Biểu đồ quan hệ giữa αp và ω đối với đất dính ....................................... 21
Hình 2.4. Biểu đồ quan hệ giữa tỉ số fss/ ω và giá trị N đối với đất rời ................... 22
Hình 2.5. Biểu đồ quan hệ giữa tỉ số fsc/ ω và giá trị N đối với đất dính ................. 23
Hình 2.6. Biểu đồ quan hệ giữa tỉ lệ fss/ω và giá trị N ............................................ 24
Hình 2.7. Biểu đồ quan hệ giữa tỉ lệ fsc/ω và giá trị qu ........................................... 25
Hình 2.8. Mơ hình Hardening Soil ........................................................................ 27
Hình 2.9. Mơ hình Hardening Soil trong hệ trục khơng gian .................................. 27
Hình 2.10. Đàn hồi ................................................................................................ 27


Hình 2.11. Tăng bền cắt......................................................................................... 27
Hình 2.12. Tăng bền theo thể tích và cắt ................................................................ 28

Hình 2.13. Tăng bền theo thể tích .......................................................................... 28
Hình 2.14. Ảnh hưởng loại xi măng đến cường độ nén nở hơng ............................ 29
Hình 2.15. Quan hệ giữa cường độ nén nở hông (qu) ở 28 ngày tuổi theo hàm lượng
xi măng................................................................................................. 30
Hình 2.16. Quan hệ giữa cường độ nén nở hông theo loại đất và hàm lượng xi măng
......................................................................................................... 30
CHƯƠNG 3
Hình 3.1. Tổng quan cơng trình Crescent Mall 2 ................................................... 32
Hình 3.2. Vị trí hố khoan và cọc thử ...................................................................... 32
Hình 3.3. Hình trụ hố khoan .................................................................................. 35
Hình 3.4. Mặt cắt địa chất cơng trình ..................................................................... 36
Hình 3.5. Sơ đồ hố khoan và tổ hợp cọc ................................................................ 37
Hình 3.6. Biểu đồ Quan hệ Giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP2 thử tải tĩnh . 41
Hình 3.7. Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP2 mô phỏng cấp
tải 250% ................................................................................................. 47
Hình 3.8. Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP2 mô phỏng cấp
tải phá hủy ............................................................................................ 48
Hình 3.9. Ứng suất pháp tại mũi cọc TP2 .............................................................. 49
Hình 3.10. Ứng suất tiếp tại mũi cọc TP2 .............................................................. 50
Hình 3.11. Vị trí hố khoan và cọc thử Test Pile ..................................................... 51
Hình 3.12. Hình trụ hố khoan HK06 ...................................................................... 55
Hình 3.13. Mặt cắt địa chất cơng trình “Xây dựng Đường trượt Số 2” ................... 56
Hình 3.14. Sơ đồ hố khoan và tổ hợp cọc Test Pile ................................................ 57
Hình 3.15. Biểu đồ Quan hệ Giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc Test Pile thử tải
tĩnh dọc trục.......................................................................................... 60
Hình 3.16. Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc Test Pile
mô phỏng cấp tải 250% ........................................................................ 64


Hình 3.17. Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc Test Pile mô

phỏng cấp tải phá hủy ........................................................................... 65
Hình 3.18. Ứng suất pháp tại mũi cọc Test Pile ..................................................... 66
Hình 3.19. Ứng suất tiếp tại mũi cọc Test Pile ....................................................... 67
Hình 3.20. Tổng quan cơng trình Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh .. 68
Hình 3.21. Vị trí hố khoan và cọc thử TP1............................................................. 68
Hình 3.22. Hình trụ hố khoan HK1 ........................................................................ 70
Hình 3.23. Mặt cắt địa chất cơng trình “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí
Minh” ................................................................................................... 71
Hình 3.24. Sơ đồ hố khoan và tổ hợp cọc cơng trình “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh
Tp.Hồ Chí Minh” ................................................................................. 72
Hình 3.25. Biểu đồ Quan hệ Giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP1 ................. 75
Hình 3.26. Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP1 mô phỏng
cấp tải 200% ......................................................................................... 79
Hình 3.27. Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP1 mô phỏng
cấp tải phá hủy...................................................................................... 80
Hình 3.28. Ứng suất pháp tại mũi cọc TP1 ............................................................ 81
Hình 3.29. Ứng suất tiếp tại mũi cọc TP1 .............................................................. 81
Hình 3.30. Tổng quan cơng trình Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh .. 83
Hình 3.21. Vị trí hố khoan và cọc thử WTP9 ......................................................... 83
Hình 3.22. Hình trụ hố khoan BH4 ........................................................................ 85
Hình 3.33. Mặt cắt địa chất cơng trình “Chung cư M8” ......................................... 86
Hình 3.34. Sơ đồ hố khoan và tổ hợp cọc công trình “Chung cư M8” .................... 87
Hình 3.35. Biểu đồ Quan hệ Giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc WTP9 ............. 91
Hình 3.36. Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc WTP9 mô phỏng
cấp tải 200% ......................................................................................... 95
Hình 3.37. Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc WTP9 mô phỏng
cấp tải phá hủy...................................................................................... 96
Hình 3.38. Ứng suất pháp tại mũi cọc WTP9 ......................................................... 97
Hình 3.39. Ứng suất tiếp tại mũi cọc WTP9 .......................................................... 97



DANH MỤC BẢNG BIỂU
CHƯƠNG 1
Bảng 1.1. Cấp phối vữa ........................................................................................... 7
CHƯƠNG 2
Bảng 2.1. Sức kháng mũi đơn vị (qp) ..................................................................... 20
Bảng 2.2. Hệ số sức kháng ma sát ......................................................................... 25
Bảng 2.3. Yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ xi măng đất ..................... 29
CHƯƠNG 3
Bảng 3.1. Thông tin tổ hợp cọc TP2 ...................................................................... 36
Bảng 3.2. Thông số vật liệu cọc TP2 ..................................................................... 38
Bảng 3.3. Xác định hệ số nền (K) cọc TP2 ............................................................ 38
Bảng 3.4. Kết quả tính SCT theo vật liệu cọc TP2 ................................................. 38
Bảng 3.5. Thông tin chung cọc TP2 ....................................................................... 39
Bảng 3.6. Sức chịu tải mũi cọc TP2 ....................................................................... 40
Bảng 3.7. Tính sức kháng ma sát hông cọc TP2 ..................................................... 40
Bảng 3.8. Bảng tổng hợp số liệu của mơ hình Hardening Soil ............................... 41
Bảng 3.9. Cấp gia tải và thời gian giữ tải ............................................................... 43
Bảng 3.10. Phase tính tốn trong mơ phỏng Plaxis ................................................ 44
Bảng 3.11. Quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP2 mô phỏng thử tải tĩnh
dọc trục cấp tải 250% ........................................................................... 47
Bảng 3.12. Quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP2 mô phỏng thử tải tĩnh
dọc trục cấp tải phá hủy ........................................................................ 48
Bảng 3.13. Hệ số sức kháng mũi cọc TP2 .............................................................. 50
Bảng 3.14. Thông tin tổ hợp cọc Test Pile ............................................................. 56
Bảng 3.15. Xác định hệ số nền (K) cọc Test Pile ................................................... 58
Bảng 3.16. Kết quả tính SCT theo vật liệu cọc Test Pile ........................................ 58
Bảng 3.17. Thông tin chung cọc Test Pile.............................................................. 59
Bảng 3.18. Sức chịu tải mũi cọc Test Pile .............................................................. 59
Bảng 3.19. Tính sức kháng ma sát hơng cọc Test Pile............................................ 60

Bảng 3.20. Bảng tổng hợp số liệu của mơ hình Hardening Soil ............................. 61


Bảng 3.21. Cấp tải và thời gian giữ tải thí nghiệm trong mơ phỏng Plaxis ............. 62
Bảng 3.22. Phase tính tốn trong mơ phỏng Plaxis ................................................ 63
Bảng 3.23.Chuyển vị đầu cọc theo tải trọng mô phỏng cọc Test Pile cấp tải 250% 64
Bảng 3.24. Chuyển vị đầu cọc Test Pile theo tải trọng mô phỏng tại cấp tải phá
hủy ....................................................................................................... 65
Bảng 3.25. Hệ số sức kháng mũi cọc Test Pile....................................................... 67
Bảng 3.26. Thông tin tổ hợp cọc TP1 .................................................................... 71
Bảng 3.27. Xác định hệ số nền (K) cọc TP1 .......................................................... 73
Bảng 3.28. Kết quả tính SCT theo vật liệu cọc TP1 ............................................... 73
Bảng 3.29. Thông tin chung cọc TP1 ..................................................................... 74
Bảng 3.30. Sức chịu tải mũi cọc TP1 ..................................................................... 74
Bảng 3.31. Tính sức kháng ma sát hơng cọc TP1 ................................................... 75
Bảng 3.32. Bảng tổng hợp số liệu của mơ hình Hardening Soil ............................. 76
Bảng 3.33. Cấp tải và thời gian giữ tải thí nghiệm trong mơ phỏng Plaxis ............. 77
Bảng 3.34. Phase tính tốn trong mơ phỏng Plaxis ................................................ 78
Bảng 3.35. Chuyển vị đầu cọc theo tải trọng mô phỏng cọc TP1 cấp tải 200% ...... 79
Bảng 3.36. Chuyển vị đầu cọc TP1 theo tải trọng mô phỏng tại cấp tải phá hủy .. 80
Bảng 3.37. Hệ số sức kháng mũi cọc TP1 .............................................................. 82
Bảng 3.38. Thông tin tổ hợp cọc WTP9 ................................................................. 86
Bảng 3.39. Xác định hệ số nền (K) cọc WTP9 ....................................................... 88
Bảng 3.40. Kết quả tính SCT theo vật liệu cọc WTP9 ........................................... 88
Bảng 3.41. Thông tin chung cọc WTP9 ................................................................. 89
Bảng 3.42. Sức chịu tải mũi cọc WTP9 ................................................................. 90
Bảng 3.43. Tính sức kháng ma sát hông cọc WTP9 ............................................... 90
Bảng 3.44. Bảng tổng hợp số liệu của mơ hình Hardening Soil ............................. 91
Bảng 3.45. Cấp tải và thời gian giữ tải thí nghiệm trong mơ phỏng Plaxis ............. 93
Bảng 3.46. Phase tính tốn trong mơ phỏng Plaxis ................................................ 94

Bảng 3.47. Chuyển vị đầu cọc theo tải trọng mô phỏng cọc TP1 cấp tải 200% ...... 95
Bảng 3.48.Chuyển vị đầu cọc WTP9 theo tải trọng mô phỏng tại cấp tải phá hủy.. 96
Bảng 3.49. Hệ số sức kháng mũi cọc WTP9 .......................................................... 97


MỘT SỐ KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
PHC : Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước
NPH : Cọc bê tông ly tâm Nodular
FEM : Phương pháp phần tử hữu hạn
αjp

: Hệ số sức kháng mũi cọc theo công thức đề xuất của Japan Pile Corporation

α

: Hệ số sức kháng mũi cọc

SPT

: Thử nghiệm xuyên tiêu chuẩn

N

: Giá trị SPT

BTLT ƯLT : Bê tông ly tâm ứng lực trước
W/C : Tỉ lệ nước/ xi măng
S

: Chuyển vị


P

: Tải trọng

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
JIS

: Japanese Industrial Standard

qu

: Cường độ nén nở hông

SCT : Sức chịu tải
φ

: Hệ số uốn dọc

λ

: Độ mảnh

Ru,vl

: Cường độ nén dọc trục giới hạn của cọc

Ra,vl

: Cường độ nén dọc trục tính tốn của cọc


Ao

: Diện tích mặt cắt ngang cọc

σce

: Ứng suất hữu hiệu của cọc bê tông

σpe

: Ứng suất hữu hiệu trong thép chủ

σcu

: Cường độ chịu nén thiết kế của bê tông

αcu

: Hệ số an tồn của bê tơng cọc PHC, NPH

αce

: Hệ số an toàn của thép ứng lực trước

σpi

: Ứng suất căn ban đầu của thép chủ

σpy


: Ứng suất chảy dẻo của thép

σpu

: Ứng suất kéo đức của thép

n’

: Tỉ lệ mô đun đàn hồi giữa thép và bê tông tại thời điểm truyền ứng suất


Ep

: Mô mô đun đàn hồi của thép

Ecp

: Mô đun đàn hồi của bê tông tại thời điểm truyền ứng suất

k

: Hệ số chùng ứng suất

Ap

: Tổng diện tích mặt cắt ngang của cốt thép chủ

Ac


: Diện tích mặt cắt ngang của bê tơng

A0

: Diện tích mặt cắt ngang của cọc

σcpt

:Ứng suất nén ban đầu của bê tông

Δσpψ :Tổn hao ứng suất do từ biến và co ngót
Δσr

:Tổn thất ứng suất do chùng ứng suất

l1

: Chiều dài cọc trong đất tính đổi

lo

: Chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao đến cao độ nền

r

: Bán kính quán tính tiết diện

αε

: Hệ số biến dạng


bp

: Chiều rộng quy ước của cọc, tính bằng m

c

: Hệ số điều kiện làm việc

Eb

: Mô đun đàn hồi vật liệu làm cọc

I

: Mômen quán tính của tiết diện ngang cọc

K

: Hệ số nền

li

: Chiều dày lớp đất bao quanh thân cọc thứ i

Ki

: Hệ số nền lớp đất thứ i

e


: Hệ số rỗng

IL

: Chỉ số dẻo

Ru

: Sức chịu tải giới hạn

qp

: Sức kháng mũi đơn vị cực hạn

U

: Chu vi thân cọc

Li

: Chiều dày lớp đất thứ “i”

fi

: Ma sát đơn vị lớp đất thứ “i”

Pp

: Sức kháng mũi cọc


qp

: Sức kháng mũi đơn vị

Ppp

: Sức kháng đáy nền

Ppf

: Ma sát hông của nền


αp

: Hệ số khả năng chịu tải mũi cọc tại đáy nền

αf

: Hệ số khả năng chịu tải mũi cọc do ma sát hông của nền tại mũi cọc

ω

: Hệ số mở rộng đáy cọc

De

: Đường kính mở rộng đáy cọc


Do

: Đường kính cọc tại vị trí đốt cọc

fs

: Ma sát hông đơn vị

Pfs

: Sức kháng ma sát hông đối với đất rời

Ls

: Tổng chiều dài cọc là việc trong đất rời

D

: Đường kính cọc



: Hệ số mở rộng đường kính

Ns

: Giá trị NSPT trung bình của đất rời

fss


: Sức kháng ma sát hông đơn vị đối với đất rời

fsc

: Sức kháng ma sát hông đơn vị đối với đất dính

Ra

: Sức chịu tải cho phép

PTHH : Phần tử hữu hạn
MNN : Mực nước ngầm
γunsat : Dung trọng của đất trên mực nước ngầm
γsat

: Dung trọng của đất dưới mực nước ngầm

m

: Hệ số mũ

E50 ref : Mô đun biến dạng cát tuyến tham chiếu
Eoed ref : Mô đun biến dạng tiếp tuyến tham chiếu trong thí nghiệm nén cố kết
Eur ref : Mô đun biến dạng trong điều kiện dỡ tải và gia tải lại tham chiếu
νur

: Hệ số poisson trong điều kiện dỡ tải và gia tải lại:

Pref


: Ứng suất tham chiếu

Rf

: Hệ số phá hoại

KNC

: Hệ số áp lực ngang cho đất cố kết thường

c

: Lực dính

φ

: Góc ma sát

ψ

: Góc giãn nở

Rinter : Hệ số tương tác giữa cọc và đất
kx

: Hệ số thấm theo phương ngang


ky


: Hệ số thấm theo phương đứng


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài ......................................................................... 2
3. Phương pháp nghiên cứu của đề tài ................................................................... 2
4. Ý nghĩa khoa học của đề tài .............................................................................. 2
5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ............................................................................... 3
6. Hạn chế của đề tài ............................................................................................. 3
Chương 1. TỔNG QUAN ...................................................................................... 4
1.1. Công nghệ ......................................................................................................... 4
1.1.1. Giới thiệu chung: .......................................................................................... 4
1.1.2. Phương pháp thi công: .................................................................................. 5
1.1.3. Thiết bị thi công: ........................................................................................... 9
1.2. Phân tích ưu điểm và nhược điểm cọc Hyper-MEGA so với cọc khoan nhồi ... 11
1.2.1. Ưu điểm: ..................................................................................................... 11
1.2.2. Khuyết điểm: .............................................................................................. 11
1.3. Tình hình sử dụng cọc Hyper-MEGA cho nhà cao tầng .................................. 12
1.3.1. Trong nước: ................................................................................................ 12
1.3.2. Nước ngoài: ................................................................................................ 14
Nhận xét và kết luận: ............................................................................................. 14
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỌC
NODULAR THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP HYPER-MEGA .......... 15
2. Cơ sở lý thuyết xác định SCT dọc trục: ........................................................... 15
2.1. Tính tốn SCT dọc trục cọc đơn theo vật liệu (TCVN 10304:2014,
TCVN 7888:2014 và TCVN 5574:2012): ................................................... 15
2.2. Cơ sở lý thuyết tính tốn SCT do Japan Pile Corporation đề xuất:................... 18
2.2.1. Sức kháng mũi cọc (Pp):


.............................................................................. 18

2.2.2. Sức kháng ma sát hông cọc (Pf):

................................................................. 23


2.3. Cơ sở lý thuyết mơ phỏng tính tốn SCT bằng phương pháp phần từ hữu hạn
(PTHH): ...................................................................................................... 26
2.3.1. Sơ lược về lịch sử phát triển:....................................................................... 26
2.3.2. Mơ hình tính toán phương pháp phần tử hữu hạn: ....................................... 26
2.4. Ảnh hưởng của xi măng đất đến sức chịu tải cọc: ............................................ 29
Nhận xét và kết luận: ............................................................................................. 31
Chương 3. PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỌC NODULAR THI CƠNG
THEO PHƯƠNG PHÁP HYPER-MEGA ................................................... 32
3.1. Dự án Crescent Mall 2: ................................................................................... 32
3.2. Cơng trình Xây dựng Đường trượt Số 2 - Dự án Phát triển Mỏ Sao Vàng và
Đại Nguyệt ................................................................................................. 50
3.3. Dự án “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” tại Số 2 Phan Đình
Giót, Quận Tân Bình, Tp.Hồ Chí Minh ....................................................... 67
3.4. Dự án “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” tại Số 2 Phan Đình
Giót, Quận Tân Bình, Tp.Hồ Chí Minh ....................................................... 82
Nhận xét và kết luận: ............................................................................................. 89
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 99


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài



Trong những năm gần đây, tốc độ đơ thị hóa của Việt Nam chúng ta ngày càng
mạnh, đặt biệt ở các thành phố lớn như Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Đà
Nẵng, Thủ đô Hà Nội … Hiện nay công nghệ thi cơng cọc cho nhà cao tầng, các
cơng trình cầu, chịu tải trọng lớn ngày càng phát triền, đổi mới không ngừng, một
trọng những công nghệ ấy được kể đến là công nghệ thi công cọc Nodular theo
phương pháp Hyper-MEGA;



Công nghệ này được đã được Japan Pile Corporation triển khai thi cơng rộng rãi
tại Nhật Bản, nó có những ưu điểm như:
 Cọc Nodula được sản xuất tại nhà máy nên chất lượng cọc được kiểm soát
chặc chẽ;
 Cọc ngàm sâu vào trong đất tốt, theo yêu cầu thiết kế;
 Phương pháp này có lớp xi măng đất chèn giữa cọc và đất nền nên tăng ma sát
thành, đặt biệt do cấu tạo hình học, cọc ly tâm Nodular có những mấu đốt nằm
dọc thân cọc nên vùng mở rộng đáy có ma sát thành tăng lên đáng kể;
 Thi cơng được thuận lợi trong điều kiện xây chen trong đô thị, giảm tiếng ồn
và rung động so với phương pháp đóng cọc;
 Kết hợp được giữa cọc ly tâm và cọc Nodular trong một tim cọc nên sự lựa
chọn phương án thiết kế cũng được linh động hơn.



Hiện tại công nghệ này được Công ty Cổ phần Đầu tư Phan Vũ cùng với Japan
Pile Corporation đang được sản xuất và triển khai thi công tại Việt Nam.
Mặc dù chúng ta rất ít nghiên cứu về cơng nghệ này, thậm chí chưa có tiêu chuẩn
tính tốn thiết kế và thi cơng cho loại cọc này;




Vì vậy đề tài “Phân tích sức chịu tải (SCT) cọc bê tông ly tâm ứng lực trước
Nodular thi công theo phương pháp Hyper-MEGA” thực hiện nhằm nghiên cứu
gớp phần làm sáng tỏ thêm công nghệ thi cơng, cũng như lý thuyết tính tốn phù
hợp điều kiện đất nền tại Thành phố Hồ Chí Minh và các khu vực lân cận.

Trang 1


2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Mục đích đề tài được tập trung vào các vấn đề sau:


Nghiên cứu tổng quan về cơng nghệ thi cơng cọc Hyper-MEGA;



Tìm hiểu cơ sở lý thuyết tính tốn SCT cọc từ các nghiên cứu các tác giả tại
Nhật Bản. Từ đó nêu ra một số lưu ý trong các cơng thức tính toán trong cơ
sở lý thuyết ấy, đặt biệt các cách sử dụng các hệ số trong cơng thức tính tốn
cho phù hợp với điều kiện đất nền tại Thành phố Hồ Chí Minh và các khu
vực lân cận của nước ta;



Đưa ra những kiến nghị cần thiết cho công tác thi công cọc theo công nghệ
này.

3. Phương pháp nghiên cứu của đề tài

Đề tài này được thực hiện được sử dụng dựa trên các phương pháp sau:


Cơ sở lý thuyết: Tìm hiểu các vần đề liên quan đến cơng nghệ thi cơng cọc
theo cơng nghệ Hyper-MEGA, phương pháp tính tốn SCT cọc theo phương
pháp này của các tác giả đã được chứng nhận tại Nhật Bản và tiêu chuẩn cầu
đường Nhật Bản;



Thực nghiệm: Tiến hành phân tích, đánh giá và so sánh các kết quả tính tốn
SCT theo cơ sở lý thuyết với kết quả thử nghiệm thử tải tĩnh nén dọc trục cọc
tại hiện trường tại các cơng trình khác nhau tại Tp Hồ Chí Minh và các khu
lân cận;



Mô phỏng: Mô phỏng sự làm việc của cọc bằng phần mềm Plaxis 2D theo
kết quả nén tĩnh để khảo sát và đánh giá lại kết quả tính tốn theo lý thuyết,
từ đó đề xuất đưa ra các hệ số thực nghiệm trong cơng thức tính tốn cho phù
hợp với điều kiện đất nền tại Tp.Hồ Chí Minh và các khu lân cận.

4. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Đề tài này mong muốn đưa ra hương nghiên cứu thực nghiệm và áp dụng
rộng rãi công nghệ thi công cọc theo phương pháp Hyper-MEGA một cách
phù hợp nhất cho điều kiện địa chất và đưa ra các hệ số thực nghiệm phù hợp
cho từng loại đất nền cho từng khu vực tại Việt Nam chúng ta.

Trang 2



5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Với những thông tin được nghiên cứu trong đề tài này, hy vọng sẽ góp thêm
một sự lựa chọn phường án tính tốn SCT cọc cho công nghệ thi công mới
một cách hiệu quả hơn dựa trên các cơng thức tính tốn đã đề xuất và cách
ước lượng SCT cọc thông qua phần mềm Plaxis 2D.
6. Hạn chế của đề tài


Do công nghệ này còn tương đối mới tại Việt Nam nên số lượng cơng trình
thực tế nghiên cứu có giới hạn, chưa đủ nhiều để có thể đưa ra các kết luận
có tính áp dụng ở phạm vi rộng rãi. Hiện tại chỉ áp dụng tại Tp.Hồ Chí Minh
và các khu vực lân cận;



Chỉ xét cọc chịu tải trọng đứng, chưa xem xét trường hợp cọc chịu tải trọng
ngang;



Đề tài chỉ nghiên cứu cọc đơn, chưa xét đến hiệu ứng nhóm cọc.

Trang 3


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Công nghệ
1.1.1. Giới thiệu chung:
Tại Nhật Bản, hầu hết móng cọc đều sử dụng cọc bê tông đúc sẵn được thi công

theo phương pháp khoan tạo lỗ trước, trong đó cọc đúc sẵn gồm 2 đoạn, phần
mũi là cọc bê tông ly tâm ứng lực trước (BTLT ƯLT) Nodular & phần thân là
cọc BTLT ƯLT thông thường, được hạ vào các lỗ khoan được thi công sẵn trước
đó và được chèn bằng vữa xi măng cho phần thân & vữa tăng cứng cho đáy cọc
(Phương pháp Hyper-MEGA). Phương pháp tạo lỗ trước với đáy được mở rộng,
trong đó phần xung quanh mũi cọc được khoan mở rộng trong suốt quá trình
khoan, được sử dụng phổ biến do lợi thế về giá thành nhờ vào việc tăng sức chịu
tải theo phương đứng mà phương pháp này mang lại. Đường kính phần vữa đáy
được mở rộng có thể lên đến 2 lần, tăng sức chịu tải mũi lên gấp 2 lần và khả
năng ma sát thành cọc cao hơn cọc khoan nhồi có cùng đường kính.

Hình 1.1. Mặt cắt dọc mô phỏng sự làm việc của cọc theo phương pháp
Hyper-MEGA

Trang 4


Hình 1.2. Cọc BTLT ƯLT Nodular

Hình 1.3. Cọc BTLT ƯLT thơng thường (PHC)
1.1.2. Phương pháp thi cơng:
Quy trình thi cơng tổng quát được trình bày như Hình 1.4 như sau:

Hình 1.4. Trình tự thi cơng cọc theo phương pháp Hyper-MEGA

Trang 5