ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
**************************

VÕ QUANG TRUNG

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI MỞ
RỘNG ĐÁY DƯỚI CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG
TRONG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT PHỨC TẠP
Ở QUẬN 2, TP. HỒ CHÍ MINH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS. LÊ BÁ KHÁNH
GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG
CHUYÊN NGÀNH

: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU

MÃ SỐ NGÀNH

: 31.10.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, THAÙNG 09/2005


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1: TS. LÊ BÁ KHÁNH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 2: GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1:

CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2:

Luận Văn Thạc Só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày

tháng

năm 2005


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
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 : VÕ QUANG TRUNG
NGÀY THÁNG NĂM SINH :02 – 01 – 1979
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
KHÓA : 14 ( NĂM 2003 ÷2005)

PHÁI

: NAM
NƠI SINH : BÌNH ĐỊNH
MÃ SỐ : 31.10.02

I. TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY DƯỚI CÔNG TRÌNH
NHÀ CAO TẦNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT PHỨC TẠP Ở QUẬN 2, TP. HỒ CHÍ MINH
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1.NHIỆM VỤ:

Nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy dưới công trình nhà cao tầng trong điều
kiện địa chất phức tạp ở Quận 2, Tp. Hồ Chí Minh.
2.NỘI DUNG:

PHẦN I: TỔNG QUAN

Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về tình hình ứng dụng cọc khoan nhồi và cọc khoan nhồi mở rộng đáy.

PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU PHÁT TRIỂN
Chương 2: Nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình có khả năng ứng dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy ở Quận 2,
Tp. Hồ Chí Minh.
Chương 3: Nghiên cứu giải pháp cấu tạo cọc khoan nhồi mở rộng đáy trong điều kiện địa chất phức tạp ở Quận 2,
Tp.Hồ Chí Minh.
Chương 4: Nghiên cứu các phương pháp tính toán cọc khoan nhồi mở rộng đáy.
Chương 5: Nghiên cứu phương pháp thi công và đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi mở rộng đáy.
Chương 6: Ứng dụng kết quả nghiên cứu để tính toán cho một công trình thực tế

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 17/01/2005

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30/09/2005
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
:

CÁN BỘ HD1

TS. LÊ BÁ KHÁNH

CÁN BỘ HD2

GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

TS.LÊ BÁ KHÁNH
GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

BAN TƯ VẤN
CHUYÊN NGÀNH

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

TS. VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.

PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

Ngày
tháng năm 2005
KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


TS. NGUYỄN VĂN CHÁNH


LỜI CÁM ƠN
Để có được vinh dự hoàn thành bài luận văn tốt nghiệp ngày hôm nay, tôi xin
gửi những lời cám ơn chân thành và sâu sắc nhất đến tất cả các thầy cô đã tận tình
truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học, cũng như giúp đỡ tôi
rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp kỳ này.
Đặc biệt, tôi xin chân thành cám ơn GS TSKH Lê Bá Lương, TS Lê Bá Khánh
là những người trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện đề tài tốt nghiệp, đã tận tình quan
tâm, giúp đỡ cũng như truyền đạt những kiến thức rất quý báu và luôn là nguồn
động viên to lớn cho tôi hoàn tất luận văn này.
Xin gửi lời cảm ơn đến GS TSKH Nguyễn Văn Thơ, TS Châu Ngọc Ẩn, TS Võ
Phán, TS Lê Bá Vinh, TS Trà Thanh Phương, TS Trần Xuân Thọ, TS Cao Văn
Triệu, TS Trần Thị Thanh, …. đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn về chuyên môn trong
suốt khóa học.
Xin gửi lời cảm ơn đến toàn bộ các thầy cô trong hội đồng bảo vệ luận văn
thạc só đã tạo điều kiện cho tôi hoàn tất bài luận này. Cám ơn những ý kiến đóng
góp thiết thực của các thầy cô nhằm giúp tôi có thể bổ sung thêm những điều còn
thiếu sót.
Xin gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo và tập thể các thầy cô phòng quản lý sau đại
học đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ tôi trong suốt khóa học.
Cuối cùng xin gửi những lời cám ơn chân thành nhất đến toàn thể gia đình,
những người đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ, động viên tôi vượt qua những khó khăn,
thử thách để có được ngày hôm nay. Xin cám ơn tất cả các bạn bè, những người
luôn bên cạnh tôi những lúc khó khăn cũng như thuận lợi trong suốt khóa học.


TÓM TẮT LUẬN VĂN
nước ta, cọc khoan nhồi đã được sử dụng cho nhiều công trình chịu tải

trọng lớn. Những ưu điểm của nó đã mang lại khá hiệu quả về mặt kỹ thuật và
kinh tế.
Để nâng cao tính hiệu quả của cọc khoan nhồi, cọc khoan nhồi mở rộng đáy
ra đời. Tuy nhiên, những nghiên cứu về cọc khoan nhồi mở rộng đáy còn hạn
chế. Do đó, đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy dưới
công trình nhà cao tầng trong điều kiện địa chất công trình phức tạp ở Quận 2,
thành phố Hồ Chí Minh “ đã được hình thành. Mục tiêu của luận văn này là tìm
ra một giải pháp hợp lý khi xây dựng cọc khoan nhồi mở rộng đáy ở khu vực
Quận 2, thành phố Hồ Chí Minh.


THESIS SUMMARY
In our country, bored piles have been used in many buiding projects to
support large loads. Their advantages have been brought good effect in
technology and economic.
In order to advance bored piles’ effect, enlarged base bored piles were
suggested. However, the research on enlarged base bore piles still limits.
Therefore, the subject “ Research on applying enlarged base bored piles for
multistage buiding projects in the condition of complex soil in District 2, Ho Chi
Minh city “ has been done. The target of this thesis is to find a logical solution
when using enlarged base bored piles in District 2, Ho Chi Minh city.


MỤC LỤC
Nhiệm vụ luận văn thạc só
Lời cảm ơn
Tóm tắt luận văn thạc só
Mục lục
PHẦN A: NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
MỞ ĐẦU


1

1. Đặt vấn đề nghiên cứu

1

2. Phương hướng nghiên cứu

1

PHẦN I: TỔNG QUAN
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về tình hình ứng dụng
cọc khoan nhồi và cọc khoan nhồi mở rộng đáy

2

1.1

Khái niệm cọc khoan nhồi

2

1.2

Phân loại cọc khoan nhồi theo đặc tính chịu lực

2

1.3


Những ưu điểm và khuyết điểm của cọc khoan nhồi

3

1.4

Các yếu tố có xét đến trong việc lựa chọn phương án
cọc khoan nhồi

1.5

Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi hiện nay trên thế
giới và trong nước

1.6

4

5

Các hiện tượng, sự cố thường gặp khi sử dụng cọc
khoan nhồi

6

1.7

Tổng quan về cọc khoan nhồi mở rộng đáy


11

1.8

Xác lập nhiệm vụ nghiên cứu

15

PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU PHÁT TRIỂN
Chương 2: Nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình có khả năng
ứng dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy ở Quận 2,
Tp. Hồ Chí Minh

16


2.1

Khái quát về đặc điểm địa chất công trình khu vực
Tp. Hồ Chí Minh

16

2.2

Đặc điểm của đất yếu

16

2.3


Cơ sở lý thuyết để thống kê các chỉ tiêu cơ lý của
đất nền

2.4

Thống kê các chỉ tiêu cơ lý của một số mặt cắt địa
chất tiêu biểu ở khu đô thị An Phú – An Khánh, Quận 2

2.5

22

24

Nhận xét chung về điều kiện địa chất công trình ở
khu vực An Phú – An Khánh, Quận 2

43

Chương 3: Nghiên cứu giải pháp cấu tạo cọc khoan nhồi mở
rộng đáy trong điều kiện địa chất phức tạp ở Quận 2,
Tp. Hồ Chí Minh

44

3.1

Cấu tạo cọc khoan nhồi mở rộng đáy


44

3.2

Xác định và lựa chọn kích thước cọc khoan nhồi
mở rộng đáy

3.3

46

Phân tích ổn định đáy cọc khoan nhồi mở rộng
bằng phần mềm Plaxis

54

3.4

Cấu tạo lồng cốt thép cọc khoan nhồi

58

3.5

Yêu cầu chất lượng bê tông

62

3.6


Yêu cầu kỹ thuật của dung dịch bentonite

62

3.7

Một số nhận xét và kết luận

65

Chương 4: Nghiên cứu các phương pháp tính toán cọc khoan
nhồi mở rộng đáy
4.1

Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc khoan nhồi
mở rộng đáy theo vật liệu làm cọc

4.2

67

Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc khoan nhồi
mở rộng đáy dựa trên cơ sở các kết quả thí nghiệm

67


trong phòng
4.3


67

Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc khoan nhồi
mở rộng đáy dựa trên cơ sở các kết quả thí nghiệm
ở hiện trường

74

4.4

Tính toán độ lún của cọc khoan nhồi mở rộng đáy

78

4.5

Một số nhận xét và kết luận

79

Chương 5: Nghiên cứu phương pháp thi công và đánh giá chất
Lượng cọc khoan nhồi mở rộng đáy
5.1

81

Khái quát về các phương pháp thi công cọc khoan
nhồi mở rộng đáy

81


5.2

Thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy

82

5.3

Đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi mở rộng đáy

86

5.4

Một số nhận xét và kết luận

106

Chương 6: Ứng dụng kết quả nghiên cứu để tính toán cho một
công trình thực tế

107

6.1

Giới thiệu đặc điểm công trình

107


6.2

Tính toán thiết kế phương án móng cọc khoan nhồi
mở rộng đáy

6.3

108

So sánh hiệu quả kỹ thuật, kinh tế giữa hai phương án
móng cọc khoan nhồi mở rộng đáy và không mở rộng đáy

115

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương 7: Các kết luận và kiến nghị

119

7.1

Các kết luận

119

7.2

Các kiến nghị

121


PHẦN B: ĐỀ CƯƠNG TÁC NGHIỆP
PHẦN C: PHỤ LỤC


Luận Văn Thạc Só

-1-

MỞ ĐẦU
1.

ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Trong những năm qua ngành xây dựng của nước ta đã có những bước phát

triển vượt bậc, ngày càng đáp ứng tốt như cầu của xã hội. Nhiều công trình cao
tầng, những cây cầu nhịp lớn đã được xây dựng. Đối với những công trình loại
này thường tải trong truyền xuống móng có giá trị khá lớn, và nếu xây dựng trong
khu vực đất yếu, điều kiện địa chất thủy văn phức tạp thì phương án dùng cọc
khoan nhồi là phương án tối ưu và được chọn nhiều nhất
Hiện nay ở nước ta đã có nhiều loại thiết bị thi công cọc khoan nhồi. Tuy
nhiên ưu điểm chính của việc sử dụng cọc khoan nhồi là ở khả năng chịu lực. Do
vậy việc nghiên cứu giải pháp mở rộng đáy cọc để tăng khả năng chịu lực nhằm
nâng cao hiệu quả sử dụng cọc khoan nhồi là một yêu cầu cần thiết.
2.

PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu tổng quan về tình hình ứng dụng cọc khoan nhồi và cọc khoan

nhồi mở rộng đáy.

Nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình có khả năng ứng dụng cọc khoan
nhồi mở rộng đáy.
Nghiên cứu giải pháp cấu tạo cọc khoan nhồi mở rộng đáy.
Nghiên cứu các phương pháp tính toán cọc khoan nhồi mở rộng đáy.
Nghiên cứu phương pháp thi công và đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi
mở rộng đáy.


Luận Văn Thạc Só

-2-

CHƯƠNG 1

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH ỨNG
DỤNG CỌC KHOAN NHỒI VÀ CỌC KHOAN NHỒI
MỞ RỘNG ĐÁY
1.1 KHÁI NIỆM CỌC KHOAN NHỒI
Cọc khoan nhồi là một loại cọc được chế tạo tại chỗ bằng cách sử dụng
thiết bị khoan để tạo hố khoan sâu trong đất nền, sau đó đổ trực tiếp vật liệu vào
hố khoan để tạo thành cọc.
1.2 PHÂN LOẠI CỌC KHOAN NHỒI THEO ĐẶC TÍNH CHỊU LỰC
Dựa vào đặc tính chịu lực của cọc, người ta chia thành ba loại như sau:
1.2.1 Cọc chống
Cọc chống là loại cọc có mũi cắm vào lớp đất cứng, phần lớn tải trọng được
truyền qua mũi cọc vào lớp đất cứng này. Trong khi đó phần thân cọc nằm trong
lớp đất yếu, lực ma sát đất xung quanh cọc không đáng kể.
1.2.2 Cọc ma sát
Cọc ma sát là loại cọc có mũi không tựa vào lớp đất cứng, tải trọng được
phân bố phần lớn qua lực ma sát của cọc với đất xung quanh cọc và một phần

nhỏ qua mũi cọc.
1.2.3 Cọc vừa chống mũi, vừa chịu ma sát
Là loại cọc mà khả năng chịu lực là sự kết hợp giữa thành phần sức kháng
mũi cọc và thành phần ma sát của cọc với đất xung quanh coïc.


Luận Văn Thạc Só

-3-

Hình 1.1: Phân loại cọc khoan nhồi
1.3 NHỮNG ƯU ĐIỂM VÀ KHUYẾT ĐIỂM CỦA CỌC KHOAN NHỒI
1.3.1 Ưu điểm
− Cọc khoan nhồi thi công thuận lợi trong trong điều kiện xây chen, cọc khoan
nhồi được đưa xuống độ sâu lớn và đặc biệt là khả năng mang tải cao. Trong quá
trình thi công ít gây ảnh hưởng công trình bên cạnh và không gây tiếng ồn.
− Trong quá trình thi công có thể dễ dàng thay đổi kích thước, nhất là chiều
sâu để phù hợp với điều kiện địa chất công trình thực tế .
− Cọc khoan nhồi thường tiếp nhận tất cả các tải tập trung trên cọc, do đó có
thể tận dụng triệt để khả năng chịu tải của vật liệu làm cọc, và không cần có cấu
tạo đài cọc lớn.
− Do đặc điểm về thi công, trong quá trình khoan có thể kiểm tra lại điều kiện
địa chất công trình(đất trong lổ khoan có thể dùng làm thí nghiệm để xác định chỉ
tiêu cơ lý) của từng cọc và chiều sâu chôn cọc nhằm bảo đảm khả năng chịu lực
của cọc.
− Do thi công tại chỗ, do vậy đầu cọc có thể đặt ở độ cao bất kỳ tuỳ theo thiết
kế phù hợp với bố cục công trình.


Luận Văn Thạc Só


-4-

− Nếu công nghệ thi công hoàn chỉnh và được kiểm soát chặt chẽ thì cọc
khoan nhồi có độ lún nhỏ
− Cọc khoan nhồi thường có đường kính cọc lớn nên làm giảm hệ số mất ổn
định dọc trục trong trường hợp xuyên qua tầng đất yếu lớn
1.3.2 Khuyết điểm
− Công nghệ thi công đòi hỏi kỹ thuật cao, để tránh các hiện tượng phân tầng
khi thi công đổ bê tông dưới nước có áp, có dòng thấm lớn hoặc đi qua các lớp
đất yếu có chiều dày lớn.
− Khó kiểm tra chất lượng lỗ cọc và thân cọc sau khi đổ bê tông, cũng như sự
tiếp xúc xấu của mũi cọc với lớp đất chịu lực nếu không có chương trình quản lý
chất lượng tốt và thiết bị kiểm tra không đạt được độ chính xác yêu cầu.
− Ma sát bên thân cọc có phần giảm đi đáng kể so với cọc đóng và cọc ép do
công nghệ khoan tạo lỗ.
− Dễ xảy ra các khuyết tật, ảnh hưởng đến chất lượng và khả năng mang tải
của cọc nếu không tuân thủ đầy đủ quy trình khảo sát thiết kế, cũng như giải
pháp thi công cọc.
− Đòi hỏi phải có mặt bằng thi công lớn và đôi khi kém sạch sẽ, khô ráo.
1.4 CÁC YẾU TỐ CÓ XÉT ĐẾN TRONG VIỆC LỰA CHỌN PHƯƠNG
ÁN CỌC KHOAN NHỒI
Việc lựa chọn phương án cọc khoan nhồi có thể dựa trên các yếu tố như :
− Điều kiện cụ thể của đất nền: Khi công trình nhà cao tầng xây dựng trên
nền đất yếu mà chiều dày đất yếu lớn (thường trên 30 m), hoặc cọc cần xuyên
qua lớp đất, đá cứng và các loại cọc khác không thể xuyên qua được
− Độ lớn của tải trọng: Những công trình nhà cao tầng, cầu nhịp lớn… thì tải
truyền lên móng thường rất lớn, lên đến cả ngàn tấn thì phương án cọc khoan
nhồi là phương án tối ưu (về mặt kỹ thuật)



Luận Văn Thạc Só

-5-

− Những yêu cầu về môi trường: Cọc khoan nhồi có thể đáp ứng một số yêu
cầu về môi trường như giảm tiếng ồn, chấn động…
− Hiệu quả sử dụng: Cần có sự so sánh cụ thể về mặt kinh tế của phương án
cọc khoan nhồi với các phương án móng khác.
1.5 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CỌC KHOAN NHỒI HIỆN NAY TRÊN THẾ
GIỚI VÀ TRONG NƯỚC
1.5.1 Trên thế giới
Cọc khoan nhồi bắt đầu xuất hiện vào những năm thập niên 60 và ngày
càng được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới.
− Nhật Bản: đã sử dụng cọc khoan nhồi cho nhiều công trình lớn trong thời
gian qua như: nhà ga Kamata sử dụng cọc khoan nhồi đường kính 1.1m, chiều dài
22m, khả năng chịu tải lên đến 500T. Công trình cầu nối Honhsu với Shikoku sử
dụng cọc khoan nhồi đường kính 2 – 3m, dài 40 – 70m có sức chịu tải lớn nhất lên
đến 4000T,…
− Nga: Công trình nhà máy Krikoroj, nhà máy điện Bezezovski, các công
trình trên đồi Lênin,… đã sử dụng cọc khoan nhồi và thực hiện nhiều so sánh với
các phương án cọc khác cho thấy sử dụng cọc khoan nhồi không chỉ thể hiện
những tính năng ưu việt về mặt kỹ thuật mà còn cho thấy những lợi ích về mặt
kinh tế.
− Pháp: Công trình kho chứa thiết bị ở quận Elsau, miền Tây Nam
Strasbourg, sử dụng cọc khoan nhồi có đường kính 0.6 – 0.9m, chiều dài 9 – 13m,
có sức chịu tải từ 250 – 400T…
− Singapore: trong vòng 30 năm trở lại đây đã xây dựng hơn 2 triệu mét
cọc khoan nhồi. Năm 1983 đã sử dụng hơn 30 ngàn cọc cho công trình đường bao
chống xói lở bờ biển, năm 1988 ở công trình xe điện ngầm MRT đã sử dụng hơn

200 ngàn mét cọc khoan nhồi…


Luận Văn Thạc Só

-6-

1.5.2 trong nước
nước ta giải pháp móng cọc khoan nhồi đã bắt đầu được sử dụng ở những
năm 90, thường được sử dụng cho các công trình nhà cao tầng hoặc các công trình
cầu có tải trọng lớn và đặc biệt là được xây dựng trong điều kiện đất yếu. Một số
công trình tiêu biểu sau:
− Công trình cầu Mỹ Thuận, sử dụng cọc khoan nhồi có đường kính 2.4m,
chiều dài 60 – 100m.
− Công trình cầu Điện Biên Phủ (Tp. Hồ Chí Minh) và khách sạn Central (Hà
Nội), sử dụng cọc khoan nhồi đường kính 1.0m, chiều dài 40m.
− Công trình khách sạn Ocean Place (Tp Hồ Chí Minh), sử dụng cọc khoan
nhồi đường kính 1.2m, chiều dài 50 – 60m.
− Cầu Thị Nghè dùng cọc khoan nhồi D=1.0m và L=33-37m
− Công trình cao ốc thương mại và căn hộ Hiệp Phú, sử dụng cọc khoan nhồi
đường kính 1.0m , dài 50m.
− Công trình cầu vượt kênh Nhiêu Lộc, dùng phương án cọc khoan nhồi
đường kính 1m , dài 45m.
Ngoài ra còn có nhiều công trình sử dụng cọc khoan nhồi kích thước nhỏ
như: khách sạn Norforlk, Sercib Đồng Khởi, văn phòng báo Tuổi Trẻ, công ty
giấy Đồng Nai,… sử dụng cọc khoan nhồi đường kính 0.4 – 0.8m, chiều dài 20 –
45m.
1.6 CÁC HIỆN TƯNG, SỰ CỐ THƯỜNG GẶP KHI SỬ DỤNG CỌC
KHOAN NHỒI
Các hiện tượng, sự cố xảy ra đối với cọc khoan nhồi hầu hết đều xuất phát

từ quá trình thi công, trong các giai đoạn khoan tạo lỗ, hạ lồng cốt thép và đổ bê
tông. Có thể kể đến một số sự cố như sau:


Luận Văn Thạc Só

-7-

− Thành vách hố khoan cọc nhồi bị sập loan lổ không đều, làm ảnh hưởng đến
sức kháng hông của cọc.
− Đất vách hố khoan bị sập mạnh thất thường, dẫn đến hiện tượng mọc rễ
thân cọc, ảnh hưởng đến việc thi công các cọc lân cận.
− Dung dịch bentonite lắng xuống đáy hố khoan làm ảnh hưởng đến sức
kháng mũi của cọc.

MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ SỰ CỐ CỌC KHOAN NHỒI

Cọc nhồi Φ800

Khuyết tật

Hình 1.2: Khuyết tật do rút ống đổ bê tông lên quá cao
đã gây ra thấu kính bùn trong cọc.


Luận Văn Thạc Só

-8-

CÔNG TRÌNH: KHÁCH SẠN AMARA 331 LÊ VĂN SỸ QUẬN 3 TP. HỒ CHÍ MINH

ĐƯỜNG KÍNH CỌC KHOAN NHỒI: D = 1000 mm, CHIỀU DÀI L = 32 m.
SỰ CỐ XẨY RA: - Bentonite bị đông tụ nhiều, đất đáy hố bị dẻo nhão hóa.
- Đất vách hố bị sập, bê tông đổ đợt 1 bị phân tầng nhiều.
0.0 m
Lớp bê tông đổ sau cùng tương đối tốt,
liên kết sâu với bê tông đổ trước.
Đất hố vách bị sập
ng vách được đặt vào sau
khi có đông tụ và cát sập.

Cát mịn
Xám vàng
dẻo mềm

Đỉnh lớp bê tông đổ
lần đầu bị phân tầng

Đất cát pha bị cát chảy gây
sập và được hốt đi.

Bùn do đông tụ được hốt đi.
Bùn do đông tụ hốt còn sót

- 32 m
Sét pha
Cát mịn
vàng dẻo mềm

Đất sét pha cát ngay dưới hố cọc
khoan nhồi bị dẻo nhão hóa.

Đáy hố cọc khoan nhồi.

- 36 m
Sét vàng nâu
dẻo mềm

- 40 m

Hình 1.3: Sự cố cọc khoan nhoài.


Luận Văn Thạc Só

-9-

1. Đứt đoạn bê tông trong cọc. 2. Cọc bị rổ do bê tông quá
khô.

4. Khuyết tật do không làm
sạch đáy hố khoan.

5. Khuyết tật do sập vách
trong quá trình khoan.

3. Cọc bị biến hình trong tầng
đất yếu.

6. Khuyết tật do công nghệ đổ
bê tông và rút ống vách
không phù hợp.


Hình 1.4: Các sự cố khuyết tật ở thân cọc nhồi


Luận Văn Thạc Só

7. Khuyết tật do bê tông
có độ sụt quá thấp.

- 10 -

8. Khuyết tật do mật độ
cốt thép quá dày.

10. Mẫu khoan cho thấy bê tông cọc
bị đứt gãy do lẫn bùn khoan.

9. Khuyết tật do rút ống
vách không đều.

11. Mẫu khoan cho thấy bê tông
bị phân tầng trong cọc.

Hình 1.4: Các sư cố khuyết tật ở thân coc khoan nhồi


Luận Văn Thạc Só

- 11 -


1.7 TỔNG QUAN VỀ CỌC KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY
1.7.1 Khái niệm cọc khoan nhồi mở rộng đáy
Cọc khoan nhồi mở rộng đáy là loại cọc khoan nhồi có đáy được mở rộng
nhằm nâng cao thành phần chịu tải ở mũi cọc.

Đáy mở rộng dạng vòm

Đáy mở rộng dạng chuông

Hình 1.5: Các dạng đáy mở rộng cọc khoan nhồi
1.7.2 Sơ lược lịch sử phát triển cọc khoan nhồi mở rộng đáy
− Cọc khoan nhồi mở rộng đáy đã được ứng dụng từ những năm cuối thế kỷ
19 ở các nước Châu Mỹ và Châu Âu. Đầu tiên vào năm 1890 tại Mỹ, công trình
nhà cao tầng tại Chicago với phương án móng cọc khoan nhồi bình thường thì
chiều sâu cọc rất lớn để chịu được tải trọng công trình. Ngay lúc đó người ta đưa
ra giải pháp là mở rộng đáy cọc khoan nhồi. Và tiền thân của cọc khoan nhồi mở
rộng đáy là phương pháp Chicago ra đời năm 1892. Lúc đó, người ta thi công
bằng phương pháp đào thủ công, dùng ống chống bằng gỗ.
− Sau đó, từ ưu điểm của phương pháp Chicago, người ta phát triển bằng cách
dùng ống chống bằng thép, và vẫn mở rộng đáy bằng đào thủ công, đó là phương
pháp Gaw. Năm 1930 ở Nhật đã thi công những cọc khoan nhồi sử dụng ống
chống vách bằng thép có đường kính mở rộng D=1.4-5.0m , vẫn đào bằng
phương pháp thủ công có độ sâu 10-20 m.


Luận Văn Thạc Só

- 12 -

− Năm 1955, công ty Shimizu đã sử dụng ống chống bằng thép được đưa vào

bằng thiết bị thủy lực, và dùng cơ giới để tạo hố cọc khoan nhồi, và phần mở
rộng đáy vẫn đào bằng thủ công sau khi bơm hút hết nước. Đây là thời điểm
đánh dấu việc ứng dụng thiết bị cơ giới trong thi công cọc khoan nhồi.
− Năm 1966, những thiết bị thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy bằng cơ giới
được giới thiệu. Tuy nhiên trong giai đọan này công suất máy cơ sở còn yếu do
đó máy đào vẫn chậm không hiệu quả, và vẫn phải mở rộng đáy bằng thủ công.
− Năm 1972, cùng với việc phát triển của các lọai máy cơ sở công suất lớn,
việc thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy đã được cơ giới hóa toàn bộ. Trong
thời gian này ở các nước đã có thiết bị thi công mở rộng đáy trong điều kiện đất
sét cứng và đất hoàng thổ.
Cũng như những phương pháp thi công nền móng khác, cọc khoan nhồi mở
rộng đáy đã trải qua những giai đọan phát triển: Từ phương pháp thi công bằng
thủ công hoàn toàn sang phương pháp thi công bán cơ giới, tức thi công phần thân
cọc bằng thiết bị cơ giới, nhưng phần mở rộng bằng thủ công. Và đến nay đã thi
công hoàn toàn bằng thiết bị cơ giới.
1.7.3 Một số kết quả nghiên cứu về cọc khoan nhồi mở rộng đáy
− COOK, R.W và T. WHITAKER, (1961):
Tác giả đã tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu trên mô hình cọc có đáy mở
rộng, nhằm mục đích chứng minh tính ưu việt của loại cọc này về khả năng chịu
lực và tính kinh tế của nó.
− D. MOHAN, (1969):
Tác giả đã thiết kế và xây dựng quy trình công nghệ thi công cọc nhồi mở
rộng nhiều tầng trên thân cọc. Trong nghiên cứu này tác giả đã đề cập đến ứng
xử của cọc với hai tầng mở rộng trở lên, và từ các kết quả so sánh khả năng chịu
lực giữa cọc thẳng và cọc mở rộng nhiều tầng tác giả đã khẳng định tính kinh tế


Luận Văn Thạc Só

- 13 -


của loại cọc này. Đồng thời xác định được khoảng cách hợp lý giữa các tầng mở
rộng và khả năng thay thế đối với loại cọc có đường kính lớn.
− CAI DEZHUANG, (1972):
Dựa trên cơ sở cọc mở rộng đáy tác giả đã nghiên cứu thiết kế loại cọc mới
(cọc ép nhiều hướng - multi-direction-jammed piles), với phần đáy mở rộng trên
thân cọc còn có các phần nhô ra như các vấu bám vào đất, phân bố đều theo chu
vi cọc. Tác giả đã tìm ra công thức tính áp lực đầu cọc và dựa vào kết quả thí
nghiệm tác giả đã kết luận: khả năng chịu tải của cọc tăng lên ít nhất 3 lần, nếu
cùng khả năng chịu tải thì tiết kiệm vật liệu làm cọc được hơn 30%, độ lún của
cọc nhỏ hơn cọc bình thường, có sức chống nhổ tốt và là loại cọc chịu động đất
tốt, đồng thời tác giả cũng xác định được khoảng cách hợp lý giữa các đoạn mở
rộng và số phần nhô ra tốt nhất trên mỗi đoạn mở rộng.
− SLIWINSKI Z.J, (1979):
Tác giả đã nghiên cứu các thông số làm việc của thiết bị, các thông số thi
công có tác dụng ảnh hưởng đến khả năng mang tải của cọc nhồi mở rộng đáy và
trên cơ sở đó tác giả đã đưa ra các giải pháp đề phòng, khắc phục nhằm đảm bảo
tốt sự làm việc của cọc.
− KIYOSHI YAMASHITA và TAKUHEI FUKUHARA, (1991):
Dựa trên sự so sánh tỷ lệ giữa sức chống cắt của đất trước và sau khi đào,
các tác giả đã nghiên cứu phân tích vùng đất bị ảnh hưởng và giảm yếu của đất
xung quanh hố khoan cọc nhồi.
− TRẦN THỊ HỒNG, (2001):
Tác giả đã nghiên cứu khảo sát các ứng xử của đất xung quanh hố đào mở
rộng cho trường hợp đáy mở rộng dạng chuông và dạng vòm. Trên cơ sở kết quả
thu được tác giả đã xác định được góc mở giới hạn hợp lý, dạng đáy mở rộng hợp
lý, đồng thời tác giả đã tiến hành thí nghiệm trên mô hình cọc thẳng và cọc mở


Luận Văn Thạc Só


- 14 -

rộng đáy, nhằm mục đích khẳng định tính ưu việt của loại cọc mở rộng đáy về
khả năng chịu lực và tính hợp lý về mặt kinh tế. Ngoài ra tác giả còn thiết lập
được mối quan hệ giữa công suất máy đào và đường kính đáy mở rộng.
1.7.4 Một số hình ảnh về thiết bị thi công mở rộng đáy

Gầu đóng hoàn toàn

Gầu đang hoạt động

Gầu đang hoạt động

Gầu mở hoàn toàn

Hình 1.6: Thiết bị khoan mở rộng đáy cọc


Luận Văn Thạc Só

- 15 -

1.8 XÁC LẬP NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
1.

Nghiên cứu về đặc điểm địa chất công trình khu vực Quận 2, thành phố Hồ

Chí Minh. Từ đó, xem xét khả năng có thể sử dụng giải pháp cọc khoan nhồi mở
rộng đáy cho các công trình cao tầng ở khu vực này.

2.

Nghiên cứu các giải pháp cấu tạo cho phương án cọc khoan nhồi mở rộng

đáy tương ứng với các điều kiện địa chất ở khu vực Quận 2 đã nghiên cứu ở trên.
Vấn đề nghiên cứu bao gồm: cấu tạo mở rộng kết cấu đáy cọc, kết cấu thân cọc
và biện pháp ổn định thành vách hố khoan khi cọc đi qua các địa tầng phức tạp.
3.

Nghiên cứu các phương pháp tính toán cho cọc khoan nhồi mở rộng đáy, chủ

yếu là các phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu cơ lý, chỉ
tiêu cường độ, theo vật liệu làm cọc, theo các kết quả xuyên tónh, xuyên tiêu
chuẩn,… trong điều kiện địa chất công trình tại Quận 2.
4.

Nghiên cứu các phương pháp thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy áp dụng

cho điều kiện địa chất phức tạp ở Quận 2. Từ đó nghiên cứu các giải pháp đánh
giá chất lượng cọc khoan nhồi mở rộng đáy có thể áp dụng được trong điều kiện
cụ thể ở đây.
5.

Từ các kết quả nghiên cứu về các vấn đề nói trên, tiến hành tính toán cho

một công trình cụ thể. Tính toán bao gồm: xác định tải trọng tại chân cột, từ đó,
thiết kế phương án móng cọc khoan nhồi mở rộng đáy cho một trường hợp cụ thể.
6.

Cuối cùng, so các hiệu quả về mặt kinh tế – kỹ thuật của cọc khoan nhồi


mở rộng đáy nói trên với các giải pháp cọc khoan nhồi không mở rộng đáy.


Luận Văn Thạc Só

- 16 -

CHƯƠNG 2

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
CÓ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI
MỞ RỘNG ĐÁY Ở QUẬN 2, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
2.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Nhìn dưới góc độ xây dựng nhà cao tầng thì Thành Phố Hồ Chí Minh có thể
được xem là một vùng đất yếu. Theo kết quả thăm dò địa chất công trình tại
Thành Phố Hồ Chí Minh, có thể chia làm hai khu vực chính như sau:
− Khu vực đất yếu: đó là khu vực Quận 2, Quận 4, Quận 6, Quận 7, Quận 8,
một phần Quận 5, một phần Quận Bình Thạnh, Hốc Môn, Nhà Bè. Nơi đây ngay
từ trên mặt đã gặp lớp đất bùn yếu phân bố đến độ sâu 20 – 30 m, sau đó là lớp
sét dẻo mềm đến dẻo cứng có trị số SPT tăng dần từ 10 – 15 lên 30 – 35.
− Khu vực đất tương đối yếu: diện phân bố khu vực này chiếm phần lớn Quận
1, Quận 3, một phần Quận 5, Quận Tân Bình, phần lớn Quận Phú Nhuận, Hốc
Môn và Củ Chi. đây thay cho lớp bùn là lớp sét Laterit hoá khá cao có bề dày
tương đối ổn định từ 3 – 5 m. Cường độ chịu tải của lớp Laterit này khá cao vì trị
số SPT thường lớn hơn 25. Tiếp theo lớp sét Laterit ta gặp lớp cát mịn chặt vừa
thường có chiều dày 15 – 20 m.
2.2 CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐẤT YẾU
2.2.1 Khái niệm về đất yếu

Đất yếu là đất không có khả năng tiếp thu tải trọng công trình tác dụng lên
nó. Đất yếu có đặc trưng như sau:
− Các đặc trưng vật lý :