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

TRẦN THANH BÌNH
PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
CHỊU NHỔ. ỨNG DỤNG TÍNH TỐN
MĨNG CỌC ĐƯỜNG DÂY 220KV CẦU
BƠNG - ĐỨC HOÀ

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG (60.58.60)

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.Hồ Chí Minh - Tháng 12 năm 2010


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. VÕ PHÁN

Cán bộ chấm nhận xét 1: T.S LÊ BÁ KHÁNH

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. TRẦN TUẤN ANH

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 14 tháng 1 năm 2011
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS. VÕ PHÁN
2. GS.TSKH. TRẦN VĂN THƠ
3. TS. NGUYỄN MINH TÂM

4. TS. TRẦN TUẤN ANH
5. TS. LÊ BÁ KHÁNH
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành
sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

Bộ môn quản lý chuyên ngành


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: TRẦN THANH BÌNH

Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 08-10-1983

Nơi sinh: Gia Lai

Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật Xây dựng
MSHV: 09090292
1- TÊN ĐỀ TÀI:


PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU NHỔ.
ỨNG DỤNG TÍNH TỐN MĨNG CỌC ĐƯỜNG DÂY
220KV CẦU BƠNG - ĐỨC HỒ

2- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN:
Nhiệm vụ: Nghiên cứu sức chịu tải của cọc chịu nhổ
Mở đầu
Nội dung:
Chương 1: Tổng quan về các loại cọc và cọc chịu nhổ.
Chương 2: Lý thuyết xác định sức chịu tải của cọc chịu nén và nhổ.
Chương 3: Tính tốn sức chịu nhổ của cọc với các công thức khác nhau.
Chương 4: Mô phỏng cọc chịu nhổ bằng phần tử hữu hạn (phần mềm Plaxis).
Kết luận và kiến nghị

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :

05/7/2010

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :

06/12/2010

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

PGS.TS VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)


CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

PGS.TS VÕ PHÁN

PGS.TS VÕ PHÁN

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bài luận văn tốt nghiệp ngày hôm nay, em 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 em rất nhiều trong quá trình
thực hiện đề tài tốt nghiệp kỳ này.
Đặc biệt, em xin chân thành cám ơn PGS TS Võ Phán, chủ nhiệm Bộ môn Địa cơ
– Nền móng, đồng thời cũng là người trực tiếp hường dẫn em 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 tác giả hoàn tất luận văn này.
Xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô Bộ môn Địa cơ – Nền móng đã dạy bảo truyền
dạy kiến thức cho em trong quá trình học tập và làm luận văn.
Xin gửi lời cảm ơn đến toàn bộ các thầy cô trong hội đồng bảo vệ luận văn thạc
sỹ đã tạo điều kiện cho tác giả hoàn tất bài luận này. Cám ơn những ý kiến đóng góp
thiết thực của các thầy cô nhằm giúp tác giả có thể bổ sung thêm những ý 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 tác giả 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 em 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
em những lúc khó khăn cũng như thuận lợi trong suốt khóa học.
Với khả năng và sự hiểu biết của tôi hiện tại chắc chắn sẽ không tránh được
những sai lầm nhất định xin quý Thầy cô và độc giả bỏ qua và chỉ dẫn cho tôi trong
việc hoàn thiện hơn nữa vốn kiến thức của mình.
Trân trọng kính chào!
Tp HCM, ngày 6 tháng 12 năm 2010
Trần Thanh Bình


TÓM TẮT LUẬN VĂN
TÊN ĐỀ TÀI

PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU NHỔ.
ỨNGDỤNG TÍNH TOÁN MÓNG CỌC ĐƯỜNG DÂY 220KV
CẦU BÔNG – ĐỨC HÒA
TÓM TẮT
Khi thiết kế công trình có sử dụng móng cọc thì việc tính toán sức chịu tải của
cọc là rất quan trọng, tuỳ theo lực tác dụng lên đầu cọc mà cọc sẽ bị nén hay bị
nhổ. Sức chịu nén của cọc bao gồm thành phần ma sát bên và sức kháng mũi. Khác
với sức chịu nén, sức chịu nhổ của cọc không có thành phần sức kháng mũi mà bao
gồm thành phần ma sát bên và khối lượng của cọc hoặc khối đất bao quanh nhóm
cọc. Ứng với mỗi lực nhổ khác nhau có một chuyển vị tương ứng của cọc và nhóm
cọc. Đối với cọc chịu nhổ việc nhổ lên của cọc dù ít hay nhiều cũng làm chuyển vị,
biến dạng của một phần công trình hay toàn bộ công trình. Vì vậy tính toán chính
xác sức chịu nhổ của cọc có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn, ổn định và kinh tế cho
công trình đường dây điện nói riêng và các công trình chịu nhổ nói chung. Chính vì
thế trong đề tài này tôi tập trung phân tích sức chịu nhổ của cọc.



ABSTRACT

SUBJECT

ANALYSIS PULLING CAPACITIES OF PILE. APPLICATION
TO CALCULATE PILE FOUNDATION OF 220KV CAU BONG
– DUC HOA TRANSMISSION LINE
ABSTRACT
Calculate loading capacities of concrete is very important as design foundation of
building that uses pile foundation, according to loads gives on pile cap that pile will be
compress or pull out. Compressive capacities of pile compose boundary friction and
toe resistance of pile. Unlike compressive capacities, pulling capacities compose
boundary friction and volume of pile or soil mass surround pile group. In accordance
with different pulling loads will have a displacement of pile or pile group. With pulling
capacities, pulling of pile also cause displacement and defomation part or gross
contrustion. So, sensitive calculation of pulling capacities affect to safety, regulation
and economic for power line and pulling bearing contrustion generally. Therefore, in
my thesis analyse pulling capacities of piles.


MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ
LỜI CẢM ƠN
TÓM TẮT
ABSTRACT
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………....1
1.


Đặt vấn đề nghiên cứu…………………………….…………………………..1

2.

Phương pháp nghiên cứu……………………………………………...………1

3.

Tính thực tiễn của đề tài. …………………….……………………………….2

4.

Phạm vi nghiên cứu của đề tài………………….…………...………………...2

5.

Hạn chế của đề tài……………………………………………………………..2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI VÀ CỌC CHỊU NHỔ………………3
1.

Khái niêm đất yếu……………….…………………………………………….3

2.

Các loại cọc và ưu khuyết điểm của nó cho các loại cơng trình..……………..5

3.

Cọc chịu nhổ…………….………………………………………………….…9


4.

Một số cơng trình có khả năng bị nhổ.…………………………....................12

5.

Sự cố xảy ra cho cơng trình khi sử dụng móng cọc chịu nén và nhổ - Nguyên

nhân gây ra các sự cố……………………………………………………………...14
6.

Thí nghiệm sức chịu tải của cọc chịu nhổ…………………………………...16

CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU NÉN &
NHỔ
2.1 Lý thuyết về sức chịu tải của cọc chịu nén.…………………………………18
2.1.1 Sức chịu tải dọc trục của cọc………….…………………………………….18
2.1.1.1Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu……….…………………..……18


2.1.1.2Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền………..……………………….20
2.2 Lý thuyết về sức chịu tải của cọc chịu nhổ, các cơng thức tính…………….31
2.2.1 Sức chịu nhổ theo Shamsher………………………………………………..31
a.

Sức chịu nhổ của cọc đơn trong đất rời…………………………………….32

b.


Sức chịu nhổ của nhóm cọc trong đất rời…………………………………..33

c.

Sức chịu nhổ của cọc đơn trong đất dính…………………………………...35

d.

Sức chịu nhổ của nhóm cọc trong đất dính…………………………………36

2.2.2 Sức chịu nhổ theo Lê Đức Thắng…………………………………………...37
2.2.3Sức chịu nhổ theo Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam…………………………38
2.3 Tóm tắt lý thuyết phần tử hữu hạn………………………………………….38
2.3.1 Giới thiệu…………………………………………………………………....38
2.3.2 Trình tự phân tích…………………………………………………………...39
2.3.3 Các chương trình chính trong Plaxis………………………………………..40
2.3.4 Các mơ hình vật liệu trong Plaxis…………………………………………...41
CHƯƠNG III: TÍNH TỐN SỨC CHỊU NHỔ CỦA CỌC VỚI CÁC CƠNG THỨC
KHÁC NHAU
3.1 Giới thiệu cơng trình đường dây 220KV Cầu Bơng – Đức Hịa…………...53
3.2 Tính tốn sức chịu nhổ của cọc……………………………………………..59
3.2.1 Tính thành phần ma sát bên………………………….……………………...60
3.2.2 Tính tốn sức chịu nhổ của cọc đơn trong đất dính…………………………61
3.2.3 Tính tốn sức chịu nhổ của nhóm cọc trong đất dính……………………….64
3.2.4 Tính tốn sức chịu nhổ của cọc đơn trong đất rời…………………………..66
3.2.5 Tính tốn sức chịu nhổ của nhóm cọc trong đất rời………………………...68
CHƯƠNG IV: MƠ PHỎNG CỌC CHỊU NHỔ BẰNG PHẦN TỬ HỮU HẠN (FEM)
4.1 Cọc đơn chịu nhổ….…………………………………………………………71



4.1.1 Mô phỏng cọc đơn chịu tải trọng nhổ……………………………………...71
4.1.2 Kết quả tính tốn…………………………………………………………..76
4.1.3 Kết luận…………………………….……………………………………...82
4.2 Nhóm cọc chịu nhổ…………………………………………….…………..83
4.2.1 Nhóm cọc 2x2……………………………………………………………...83
4.2.2 Nhóm cọc 3x3……………………………………………………………...87
4.2.3 Nhóm cọc 4x4……………………………………………………………...91
4.2.4 Kết luận…………………………………………………………………….95
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1.

Kết luận……………………………………………………………………96

2.

Kiến nghị…………………………………………………………………..97

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………….………………………...98
PHỤ LỤC
-

Số liệu địa chất

-

Tính tốn móng cọc

TĨM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC



-1-

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề nghiên cứu
Việt Nam là quốc gia đang phát triển, trong sự nghiệp cơng nghiệp hóa và
hiện đại hoá nhiều cơ sở hạ tầng được xây dựng lên nhằm đáp ứng nhu cầu xã
hội. Trong đó nguồn điện đóng vai trị quan trọng đáng kể phục vụ sinh hoạt và
sản xuất của tồn xã hội. Chính vì thế ngày càng nhiều cơng trình nguồn điện
được đưa vào thiết kế và hệ thống lưới điện được mở rộng để truyền tải điện đến
khắp vùng miền trên cả nước.
Các cơng trình đường dây truyền tải điện đi qua nhiều vùng đất có địa chất
khác nhau, chính vì vậy mà vấn đề nghiên cứu nền móng các trụ điện của cơng
trình đường dây được đặt ra. Trong đề tài này tơi chủ yếu tập trung nghiên cứu
móng cọc đi qua vùng đất yếu, nơi mà tuyến đường dây đi qua. Đặt biệt là
nghiên cứu móng cọc trụ điện chịu nhổ khi có sự cố chẳng hạn như: đứt dây
hoặc gió thổi… mà trong đó chủ yếu tập trung vào nghiên cứu tính tốn sức chịu
nhổ của cọc nhằm đảm bảo chịu được lực nhổ tác động lên cơng trình.
Ngồi ra kết quả nghiên cứu cịn áp dụng để tính tốn sức chịu tải của cọc
cho các móng của các tháp trụ, tháp truyền hình, móng các nhà cơng nghiệp…
khi có lực nhổ tác dụng.
2. Phương pháp nghiên cứu
- Tổng hợp phân tích các cơ sở lý thuyết về tính sức chịu tải của cọc, đặc
biệt là cọc chịu nhổ.
- Sử dụng các cơ sở lý thuyết để tính tốn giải tích cọc chịu nhổ. Đồng thời
kiểm tra sức chịu nhổ của cọc so với lực nhổ gây ra nhằm đảm bảo an tồn và ổn
định cơng trình.


-2-


- Phương pháp PTHH: Sử dụng phần mềm (Plaxis) để mơ phỏng q trình
nhổ của cọc cũng như chuyển vị của cọc và nhóm cọc với các lực nhổ khác
nhau.
3. Tính thực tiễn của đề tài
Khi xây dựng cơng trình sử dụng móng cọc đi qua vùng đất yếu chịu lực nhổ
lớn dễ gặp sự cố về nhổ hay lún gây ảnh hưởng đến tồn bộ cơng trình.
Đề tài này nghiên cứu nhiều cơng thức tính tốn sức chịu nhổ của cọc. Làm
cơ sở cho việc lựa chọn công thức tính tốn sức chịu tải tới hạn nhằm đảm bảo
ổn định cơng trình khi có tải trọng nhổ gây ra. Đặc biệt là móng cọc của các
cơng trình có khả năng bị nhổ như là đường dây tải điện, tháp truyền hình, các
nhà xưởng nhà cơng nghiệp…chịu áp lực gió lớn.
4. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Đề tài tập trung nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sức chịu nhổ của cọc.
Trong phạm vi của luận văn chỉ đưa ra các phương pháp tính tốn sức chịu nhổ
theo các công thức khác nhau và so sánh các kết quả tính tốn. Từ đó kiến nghị
đưa ra sự lựa chọn thích hợp nhằm đảm bảo an tồn và ổn định cho cơng trình.
5. Hạn chế của đề tài
Chưa có mơ hình thí nghiệm cụ thể cọc và nhóm cọc chịu nhổ nên chưa đưa
ra số liệu thực tế nhằm kiểm tra lại với các kết quả tính tốn.
Các cơng thức tính tốn sức chịu nhổ của cọc chủ yếu là các cơng thức thực
nghiệm và có đa dạng cơng thức tính tốn nên việc lựa chọn cơng thức tối ưu là
điều tương đối khó khăn, cần phân tích cụ thể đưa ra cơng thức tính tốn kinh tế
mà vẫn đảm bảo ổn định cho tồn cơng trình.
Chỉ mơ phỏng tính tốn cho nhóm cọc có số hàng và dãy bằng nhau để đơn
giản trong việc tính tốn.


-3-


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI CỌC VÀ CỌC CHỊU NHỔ

Móng cọc là loại móng được sử dụng khá phổ biến ở những vùng đất yếu
nhằm làm tăng sức chịu tải của đất nền để chịu được tải trọng bên trên cơng
trình.
1.1 Khái niệm về đất yếu:
Đất mềm yếu nói chung là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất
có cường độ kháng nén quy ước dưới 0.5 daN/cm2), có tính nén lún lớn, hệ số
rỗng lớn (e>1), có mơđun biến dạng thấp (Eo<50 daN/cm2), và có sức kháng cắt
nhỏ. Khi xây dựng cơng trình đường bộ hoặc các cơng trình khác trên đất yếu
mà thiếu các biện pháp xử lý thích hợp thì sẽ phát sinh biến dạng thậm chí gây
hư hỏng cơng trình.
Đất yếu là các loại đất mới hình thành (từ 10000 đến 15000 năm tuổi), có thể
chia làm 3 loại: đất sét hoặc á sét bụi mềm, có hoặc khơng có chất hữu cơ; than
bùn hoăc các loại đất rất nhiều hữu cơ than bùn.
Tất cả các loại đất này đều được bồi tụ trong nước một cách khác nhau theo
các điều kiện thuỷ lực tương ứng: bồi tích ven biển, đầm phá, cửa sông, ao hồ…
Trong các loại đất này đất sét mềm bồi tụ ở bờ biển hoặc gần biển (đầm phá, tam
giác châu, cửa sông…) tạo thành một họ đất yếu phát triển nhất. Ở trạng thái tự
nhiên, độ ẩm của chúng thường bằng hoặc lớn hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn
(đất sét mềm e>1.5, đất á sét bụi e>1), lực dính khơng thốt nước Cu<0.15
daN/cm2), góc nội ma sát ϕu=0, độ sệt IL>0.5 (trạng thái dẻo mềm).
Bùn là các lớp đất mới được tạo thành trong môi trường nước ngọt hoặc
nước biển, gồm các hạt rất mịn (<200μm) với tỉ lệ phần trăm các hạt < 2μm cao,


-4-

bản chất khống vật thường thay đổi và thường có kết cấu dạng tổ ong. Hàm

lượng hữu có thường dưới 10%.
Bùn được tạo thành do bồi lắng tại các đáy vũng, vịnh, hồ hoặc các cửa sông
nhất là các cửa sông chịu ảnh hưởng của thuỷ triều. Bùn luôn no nước và rất yếu
về mặt chịu lực. Cường độ bùn rất nhỏ, biến dạng lớn, môđun biến dạng chỉ vào
khoảng 1-5 daN/cm2 với bùn sét và 10-25 daN/cm2 với bùn á sét, bùn á cát, cịn
hệ số nén lún thì có thể lên đến 2-3 cm2/daN. Như vậy bùn là những trầm tích
chưa nén chặt, dễ bị thay đổi kết cấu tự nhiên, do đó việc xây dựng trên bùn chỉ
có thể thực hiện khi đã có những biện pháp xử lý đặc biệt.
Loại có nguồn gốc hữu cơ (than bùn và đất hữu cơ) thường hình thành từ các
đầm lầy, nơi ứ đọng nước thường xuyên hoặc có mực nước ngầm cao, các loại
thực vật phát triển, thối rửa và phân huỷ, tạo ra các trầm tích hữu cơ với trầm
tích khống vật. Loại này thường được gọi là đất đầm lầy than bùn, hàm lượng
hữu cơ chiếm tới 20-80%.
Trong điều kiện tự nhiên, than bùn có độ ẩm rất cao, trung bình W=85-95%
và có thể lên tới vài trăm phần trăm. Than bùn là loại đất bị nén lún lâu dài
không đều và mạnh nhất; hệ số nén lún có thể đạt 3-8-10 cm2/daN, vì thế thường
phải thí nghiệm than bùn trong các thiết bị nén mẫu cao ít nhất 40-50cm
Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân loại theo hàm lượng hữu cơ của
chúng:
+ Hàm lượng hữu cơ từ 20-30%: đất nhiễm than bùn.
+ Hàm lượng hữu cơ từ 30-60%: đất than bùn.
+ Hàm lượng hữu cơ trên 60%: than bùn.
Đất sét là loại đất trầm tích phân tán, trong đó chứa hơn 10% các hạt có kích
thước bé hơn 0.002mm. Đất sét bao gồm các loại khống chất phyllosilicat giàu
ơxits và các hiđrơxit của silic và nhơm. Đất sét nói chung được tạo ra do sự
phong hoá hoá học của các loại đá chứa silicát.


-5-


1.2 Các loại cọc và ưu khuyết điểm của nó cho các loại
công trình
Cọc đã được sử dụng từ rất lâu để gánh đỡ công trình
bên trên. Ở Anh, nhiều cây cầu và các khu đô thị dọc sông
đã được xây dựng bởi người La Mã. Vào thời Trung Cổ
(Mediaeval Times), cọc gỗ đã được dùng dưới móng của
những công trình đền thờ vó đại ở Đông o. Ở Trung Quốc,
cọc gỗ cũng đã được dùng khi xây dựng những cây cầu vào
thời kì nhà Hán (khoảng năm 200 trước Công Nguyên đến
năm 200 sau Công Nguyên).
Do có nhiều ưu điểm như nhẹ, dễ dàng vận chuyển, nguồn
cung cấp phong phú, … nên trong suốt 1 thời gian dài, cọc gỗ
đã được dùng rất rộng rãi. Mãi đến thời gian gần đây, khi
điều kiện kó thuật ngày càng phát triển mạnh mẽ, vật liệu
mới với nhiều tính năn;g hơn hẳn xuất hiện ngày càng nhiều,
các loại cọc khác đã dần dần thay thế cho cọc gỗ. Cọc BTCT,
cọc thép, … xuất hiện vào cuối thế kỉ XIX, đầu thế kỉ XX
với nhiều ưu điểm nổi trội đã ngày càng được sử dụng
nhiều hơn, dần dần thay thế cọc gỗ truyền thống vốn không
có tác dụng với các công trình có tải trọng lớn hoặc ở
vùng đất yếu.
Các máy búa hơi nước dùng để đóng cọc được phát minh
bởi Nasmyth năm 1845. Cho đến nay, đã có rất nhiều phương
tiện hạ cọc như búa rơi, búa hơi đơn động, búa hơi song động,
búa diesel kiểu cột và kiểu ống, búa thuỷ lực, búa rung
hoặc các biện pháp hạ cọc bằng xói nước,.
Quá trình phát triển các loại cọc cũng chính là sự phát
triển phng pháp hạ cọc, ngay những năm gần kề trước



-6-

chiến tranh thế giới lần thứ 2, 1936, kỹ sư Franki, người Ý, đã
phát minh ra phương pháp cấu tạo cọc nhồi bê tông vào
những lỗ khoan trong nền đất. Cho đến ngày nay, rất nhiều
phương pháp tạo cọc nhồi bê tông tại chỗ, tiết diện tròn,
chữ nhật, chữ I, chữ H, … bằng các lưỡi khoan hay là gầu
đào, … có ống vách, hoặc giữ ổn định thành vách bằng
dung dịch huyền phù bentonite. Đến cuối thế kỷ 20, kỷ lục về
chiều sâu cọc nhồi là 125m dưới tòa tháp đôi ở thủ đô
Kuala Lumpur, nước Malaysia.
Một số loại cọc chủ yếu thường hay dùng trong thiết kế
hiện nay:
1.2.1 Cọc gỗ:
Thường sử dụng thông, tràm, tre … để làm cọc, thích hợp
cho các loại nhà nhỏ hơn 5 tầng. Cọc cần phải đủ tươi, độ
ẩm không nhỏ hơn 20%, độ thon không lớn hơn 1%, không
được cong vênh 2 chiều và độ cong phải nhỏ hơn 1%. Cọc có
ưu điểm là trọng lượng nhỏ, vận chuyển dễ, thiết bị đóng cọc
đơn giản, có thể nối thành những cọc có chiều dài theo yêu
cầu, thời gian sử dụng khá lâu (có thể tới 100 năm nếu cọc
luôn được ngâm ở dưới mặt nước). Nhưng chỉ sử dụng cho
các loại nhà có tải trọng truyền xuống móng nhỏ, rất dễ bị
hư hỏng khi được đóng trong vùng địa chất có mực nước
ngầm hay thay đổi.
1.2.2 Cọc bê tông cốt thép:
Là loại cọc được dùng rất phổ biến trong việc xây dựng
các loại công trình trên nền đất yếu. Cọc có thể tiếp nhận
tải trọng lớn của công trình. Gồm có hai loại cơ bản là: cọc
chế tạo sẵn và cọc nhồi.



-7-

1.2.2.1 Cọc bê tông tiền chế: gồm có 2 loại chính:
- Cọc đặc bằng bê tông cốt thép: thích hợp cho các công
trình có độ cao tầng nhỏ hơn 20. Cọc bê tông được tiền chế
tại công trường hoặc ở những nhà máy. Chúng có tiết diện
vuông cạnh d = 20 cm đến 40 cm, dài từ 4 đến 8 m cho các cọc
hạ vào đất bằng các máy ép (như các cọc Mega) và có thể
dài từ 8 m đến 20 m cho loại hạ bằng búa đóng cọc. Chiều
dài cọc còn phụ thuộc vào phương tiện vận chuyển từ nơi
sản xuất đến công trường. Cọc bê tông cốt thép là loại cọc
được dùng phổ biến trong việc xây dựng các loại công trình
trên nền đất yếu. Cọc có khả năng tiếp thu được tải trọng
lớn của công trình, mỗi cọc có thể chịu được tải trọng hàng
chục đến hàng trăm tấn, thích hợp cho các công trình có độ
cao tầng nhỏ hơn 20. Toàn bộ quá trình chế tạo, đóng hoặc
ép cọc được cơ giới hóa hoàn toàn nên giảm thời gian thi
công. Tuy nhiên, vận chuyển cọc đến công trường thường
gặp khó khăn (đặc biệt là các công trường nằm trong phạm
vi thành phố). Nếu chiều dày lớp đất yếu quá dày, cọc bê
tông cốt thép không thể dùng được, vì độ mảnh của cọc
quá lớn (trong cọc có tối đa 3 mối nối). Phải chú ý vấn đề
cẩu lắp khi thiết kế cọc, vì bê tông dễ bị nứt nẻ gây phá
hoại cọc.
- Cọc rỗng bằng bê tông cốt thép gồm cọc rỗng tiết diện
vuông và cọc ống. Ưu điểm nổi bật của loại cọc này là tiết
kiệm được vật liệu, lượng thép và bê tông được giảm đáng
kể. Theo tài liệu tổng kết thì lượng bê tông có thể giảm

đến 40%. Loại cọc này hiện đang được ứng dụng nhiều trong
các công trình cầu cũng như công trình dân dụng và công
nghiệp.


-8-

- Cọc bê tông ứng suất trước: thường là cọc ống rỗng
ruột có kích thước từ 0,35m đến 1m đường kính, thường được
sử dụng cho các công trình cầu bến cảng, công trình nhà cao
tầng với tầng đất yếu lớn do có ưu điểm nổi trội là chiều
dài cọc lớn (có thể lên tới 18m) nên số đoạn nối là nhỏ
(thường chỉ là 2).
1.2.2.2 Cọc khoan nhồi:
Trong nhiều trường hợp, sẽ rất khó khăn khi dùng các loại
cọc trên như mực nước ngầm thay đổi, không ổn định, thiết bị
đóng cọc quá lớn, khi vận chuyển, cẩu, đóng cọc thường dễ
xảy ra hiện tượng nứt nẻ trong bê tông, … Do đó, nếu dùng
cọc nhồi (là loại cọc được chế tạo hạ xuống đất ngay tại chỗ
bằng cách đào sẵn hoặc khoan trong đất những lỗ cọc, đặt
cốt thép nếu thiết kế yêu cầu, sau đó đổ bê tông nhồi
đầy lỗ cọc) sẽ khắc phục được những nhược điểm trên và
mang lại hiệu quả kinh tế cao so với các loại cọc khác. Do có
ưu điểm được chế tạo tại hiện trường nên ta có thể dùng cọc
với tiết diện rất lớn (có thể lên tới hàng mét) để gánh
chịu những tải trọng nặng của các công trình tải trọng lớn,
công trình cao tầng (số tầng có thể lên tới hàng chục tầng),
công trình trên nền đất yếu. Tuy nhiên, loại cọc này đòi hỏi
nhiều điều kiện kó thuật cao trong suốt quá trình thực hiện,
cần được giám sát chặt chẽ bởi những người có kinh

nghiệm để hạn chế sai sót có thể xảy ra:
- Khi thi công, việc giữ thành hố khoan rất khó khăn.
- Khi khoan để tạo cọc nhồi đường kính lớn gần móng các
ngôi nhà đang sử dụng nếu không dùng ống chống vách


-9-

đầy đủ hay không dùng cọc ván để kè neo cẩn thận thì
công trình lân cận có thể bị hư hỏng.
- Chất lượng bê tông cọc thường thấp vì không được đầm.
Trong thực tế gặp không ít trường hợp cọc nhồi bị khuyết tật
trầm trọng.
- Khi thi công xong nếu phát hiện ra khuyết tật trầm trọng thì
việc xử lý gặp rất nhiều khó khăn và rất tốn kém.
Có nhiều loại cọc nhồi khác nhau: cọc Strauss, cọc nhồi khi
ép, cọc Franki, cọc nhồi có đáy mở rộng …
1.2.3 Cọc thép:
Là loại cọc chỉ dùng để thiết kế dưới móng đối với 1 số
công trình đặc biệt, trong những điều kiện không thể thay thế
bằng cọc bê tông, khi sửa chữa cấp bách hoặc các công
trình bến cảng hoặc ổn định bờ, … do thép là loại vật liệu
rất đắt tiền. Có hai loại là cọc ống thép và cọc thép chữ H.
Cọc ống thép thích hợp cho các công trình cầu hoặc công trình
cảng, có đường kính 30 – 70 cm, được nhồi đầy bê tông ở
trong, chiều dày 8 – 16 mm.
1.2.4 Cọc xoắn:
Là loại cọc có thân bằng ống thép hoặc ống bê tông
cốt thép, phần đầu dưới có cánh thép xoắn ốc. Do đầu cọc
có cánh xoắn nên khả năng chịu tải của cọc tăng rất

nhiều, tuy nhiên do tốn khá nhiều thép nên việc áp dụng loại
cọc này có phần nào bị hạn chế. Ở nước ta, một số cầu
tàu ở Hải Phòng đã dùng loại cọc xoắn có đường kính thân
cọc 30 cm, đường kính cánh xoắn 100 cm, chiều dài 18 m. Các


-10-

móng cột trụ điện vượt sông dùng loại cọc xoắn này rất thích
hợp vì khả năng chịu nhổ của loại cọc này rất lớn.
1.2.5 Cọc xiên:
Thường là loại cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, khi thi công
được đóng vào xiên vào đất với độ nghiêng cho phép. Các
cọc xiên này có tác dụng làm tăng sức chịu nhổ của móng
cọc khi có lực nhổ tác dụng. Đặc biệt móng cọc của các
công trình đường dây điện thường được sử dụng, ngoài ra cọc
xiên còn được sử dụng nhiều trong công trình cầu, cảng vì có
lực ngang lớn.
1.3 Cọc chịu nhổ:
Móng cọc có khả năng chịu lực rất tốt đối với các tải trọng nén tác dụng lên
cơng trình. Nhưng khi thiết kế móng cọc cho các cơng trình chịu lực nhổ thì sức
chịu tải của cọc có thể khác so với sức chịu tải của cọc chịu nén.
So với các loại móng khác móng cọc có khả năng chịu lực rất tốt khi bị lực
nhổ tác dụng vì có thành phần ma sát quanh cọc. Chính vì vậy mà móng cọc
thường được sử dụng khi cơng trình chịu lực nhổ, đặc biệt là các cơng trình
đường dây điện mà trong đề tài này đang tập trung phân tích
Khi cơng trình chịu lực nhổ hoặc kéo thì cọc sẽ có khuynh hướng bị kéo lên.
Lúc này sức chịu tải của cọc chỉ bao gồm ma sát giữa mặt bên cọc và đất và
trọng lượng của cọc để chống đở lại lực kéo hoặc nhổ gây ra.



-11-

Hình 1.1 - Cọc chịu nhổ

Hình 1.2 - Cột đường dây điện


-12-

BL NEO

2

2

1_1
tư ơ øn g c h a én

1

T R U ÏC Đ Ư Ơ ØN G D A ÂY

3

3

Hình 1.3 - Móng cọc dưới cột đường dây điện

1



-13-

1.4 Một số cơng trình có khả năng bị nhổ

Hình 1.4 - Móng cọc dưới đường dây điện Cầu Bơng – Đức Hịa

Hình 1.5 - Móng cọc dưới mái vịm nhà thi đấu Phú Thọ


-14-

Hình 1.6 - Móng cọc dưới tháp truyền hình Nhật Bản

Hình 1.7 - Móng cọc dưới chung cư tại Trung Quốc


-15-

Nghiên cứu tính tốn chính xác được sức chịu tải của cọc chịu nhổ nhằm đảm
bảo cơng trình được an tồn chống lại các ngoại lực gây ra cho cơng trình
1.5 Sự cố xảy ra cho công trình khi s ử dụng móng cọc chịu
nén và nhổ – Nguyên nhân gây ra các sự cố
Công trình trên móng cọc chịu nén thường có độ lún nhỏ
và ít xảy ra hư hỏng. Nhưng đối với các cơng trình chịu nhổ thì sự cố cơng
trình là điều rất dễ xảy ra và có thể gây hư hỏng đến tồn bộ cơng trình. Các
hư hỏng nếu có đa phần xuất phát từ việc sai lầm trong thiết
kế, sai sót khi thi công hoặc khảo sát địa chất công trình
không đầy đủ.

1.5.1 Nhổ cọc
Đối với các cơng trình xây dựng chịu lực nhổ thì việc tính tốn đảm bảo cho
cọc khơng bị nhổ lên là điều hết sức cần thiết. Đặc biệt các công trình đường dây
điện đi qua các khoảng vượt sơng lớn nếu tính tốn khơng đảm bảo thì cọc rất dễ
bị nhổ lên. Khi đường dây điện bị đứt thì sẽ phát sinh ra lực nhổ tác dụng lên
đầu cột, truyền xuống móng. Lúc này phần móng dưới chân cột có tác dụng như
một đối trọng giữ lại khơng cho móng bị nhổ lên, đối trọng này thực chất đó là
ma sát giữa cọc và đất cùng với khối lượng của cọc và đất quanh cọc.
Một số cơng trình đường dây điện của Việt Nam gặp sự cố: như đường dây
điện của Thành phố Đà Nẵng khi chịu cơn bão làm đường dây điện bị đứt phát
sinh ra lực nhổ cùng với áp lực gió làm hệ thống điện của Thành phố Đà Nẵng
bị tê liệt nhiều giờ.
1.5.2 Gãy cọc
Xảy ra do sự bất đối xứng của các tải trọng trên nền đất
tạo lực xô từ một phía lên cọc. Nguyên nhân chủ yếu là
người thiết kế không nhận thức được khả năng ảnh hưởng
của lực xô ngang trong đất nền lên cọc. Nhiều nhà kó thuật


-16-

coi nhẹ lực xô ngang này vì họ cho rằng khi cọc đã được chôn
hoàn toàn trong đất, thì dù là đất yếu, cọc vẫn đủ khả
năng chống đỡ khỏi bị uốn cong bởi lực xô. Vấn đề là cọc
đang chịu lực nén dọc lớn, các biến dạng dù nhỏ do uốn
cũng có thể phá hoại cọc, đó là khi đất nền chuyển dịch
ngang. Một nguyên nhân khác là người sử dụng thay đổi
công năng của công trình mà không quan tâm đến khả năng
chịu lực của nền móng dưới tải trọng mới. Đây là trường
hợp đã xảy ra ở một số nhà kho của một cảng sông lớn ở

Pháp, và nhiều cọc đã bị gãy. Điều tra cho thấy người sử
dụng kho đã thay đổi công dụng của bãi nền đắp : ban đầu
thiết kế nền với lực gia tải nhỏ, nhưng sau lại đặt tập trung
những gia tải lớn.
1.5.3 Công trình có độ lún rất lớn
Công trình thiết kế trên móng cọc là để có độ lún nhỏ.
Tuy nhiên, thực tế nhiều công trình lại có độ lún khác khá xa
(thường rất lớn) so với thiết kế. Một trong những nguyên
nhân là do sai sót trong quá trình thi công. Khi đóng cọc gặp
“đá mồ côi” vẫn cố đóng xuống, lúc này có thể cọc đã bị
gãy hoặc bị xiên, kết quả là khả năng chịu tải của nó
giảm đi rất nhiều so với thiết kế, làm cho công trình bị lún
toàn phần hoặc bị lún cục bộ gây nứt nẻ. Một nguyên
nhân nữa là do hiện tượng ma sát âm, cơng trình được xây dựng
trên nền đất chưa kết thúc cố kết hoặc nền đất đắp. Lực ma sát âm có
khuynh hướng kéo cọc đi xuống khi cọc chịu nén, nó tỉ lệ với
áp lực ngang của đất tác động lên cọc và tốc độ lún cố
kết của đất.
1.5.4 Những vấn đề còn tồn tại