Đại Học Quốc Gia T.p Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
**************************

BK

TP. HCM

HUỲNH VĂN VIÊN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỌC KHOAN
NHỒI MƠ Û RỘNG ĐÁY DƯỚI CÔNG TRÌNH NHÀ 10
TẦNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU Ở
ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
MÃ SỐ NGÀNH
: 31.10.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

T.P HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2003


Đại Học Quốc Gia T.p Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
**************************

HUỲNH VĂN VIÊN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỌC KHOAN

NHỒI MƠ Û RỘNG ĐÁY DƯỚI CÔNG TRÌNH NHÀ 10
TẦNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU Ở
ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
MÃ SỐ NGÀNH
: 31.10.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

T.P HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2003

1


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

-----  ----Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. LÊ BÁ KHÁNH

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS. TRẦN THỊ THANH

Cán bộ chấm phản biện 2: TS. CAO VĂN TRIỆU

LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐƯC BẢO VỆ TẠI:

HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH

2



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 : HUỲNH VĂN VIÊN
NGÀY THÁNG NĂM SINH :13-07-1978
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
KHÓA : 12 ( NĂM 2001 2003)

PHÁI
: NAM
NƠI SINH : QUẢNG NAM
MÃ SỐ
: 31.10.02

I- TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY DƯỚI CÔNG
TRÌNH NHÀ 10 TẦNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1.NHIỆM VỤ:

Nghiên cứu khả năng mở rộng đáy cọc khoan nhồi dưới công trình nhà 10 tầng trong
điều kiện đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

2.NỘI DUNG:

PHẦN I: TỔNG QUAN
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về cọc khoan nhồi
Chương 2: Nghiên cứu đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU PHÁT TRIỂN
Chương 3: Nghiên cứu giải pháp cấu tạo mở rộng đáy cọc
Chương 4: Nghiên cứu giải pháp tính toán cọc khoan nhồi mở rộng đáy
Chương 5: Nghiên cứu giải pháp đáng giá chất lượng cọc khoan nhồi có mở rộng đáy
Chương 6: Tính toán cho một công trình cụ thể

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
IIIIVV-

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :
NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :
HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS.LÊ BÁ KHÁNH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM NGÀNH

BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

TS.LÊ BÁ KHÁNH
GS.TSKH.LÊ BÁ LƯƠNG
ThS.VÕ PHÁN
Nội dung và đề cương Luận án cao học đã được thông qua Hội đồng chuyên ngành
Ngày tháng năm 2003

PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC
KHOA QUẢN LÝ NGÀNH

3


Lời cảm ơn!
Để có vinh dự được bảo vệ luận văn thạc só như ngày hôm nay, tôi
chân thành biết ơn đến tất cả q thầy cô đã tận tình truyền đạt những
kiến thức trong suốt quá trình học, cũng như trong thời gian làm luận
văn cao học.
Trước hết, tôi xin chân thành cám ơn Giáo Sư Tiến Só Khoa Học
Lê Bá Lương. Người đã tận tình truyền đạt cho tôi những kiến thức q
báu trong suốt khóa học, với sự quan tâm giúp đỡ thường xuyên của
Giáo Sư là nguồn động viện rất lớn để tôi hoàn thành luận văn cao học
này.
Xin chân thành biết ơn thầy Tiến só Lê Bá Khánh - người hướng
dẫn khoa học đã tận tình hướng dẫn để tôi hoàn thành luận văn cao học
này.
Xin chân thành biết ơn thầy Tiến só Châu Ngọc n - người đã
truyền đạt cho tôi những kiến thức khoa học q báu trong quá trình học
và những ý kiến đóng góp quan trọng của thầy đã tạo điều kiện để tôi
hoàn thành luận văn cao học này.
Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cha Mẹ và người đã nuôi dưỡng
tôi, những người có ý nghóa quyết định đến tương lai của tôi, đã luôn
luôn động viện giúp đỡ tôi vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành khóa
học.
Xin tỏ lòng cảm ơn đến lãnh đạo và tập thể các thầy cô Phòng
Quản lý sau đại học Trường Đại Học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh đã
giúp đở trong suốt khóa học.


4


TÓM TẮT LUẬN VĂN
------  -----Cọc khoan nhồi là phương án móng được sử dụng trong các công trình có tải
trọng lớn và đã được sử dụng rộng rãi ở nước ta trong gần 15 năm qua. Tuy nhiên
cọc khoan nhồi mở rộng đáy là loại cọc có nhiều ưu điểm về khả năng mang tải
nhưng vẫn chưa được áp dụng ở Việt Nam.
Vậy để có những cơ sở khoa học cần thiết cho người thiết kế, cũng như thi
công cọc khoan nhồi mở rộng đáy khi loại cọc này được áp dụng ở Việt Nam
trong thời gian tới, thì việc nghiên cứu về giải pháp cấu tạo và tính toán cọc khoan
nhồi có mở rộng đáy có ý nghóa thực tiễn, khoa học và là yêu cầu cấp bách.
Đó là lý do hình thành đề tài nghiên cứu “Nghiên Cứu Khả Năng ng Dụng
Cọc Khoan Nhồi Mở Rộng Đáy Dưới Công Trình Nhà 10 Tầng Trong Điều
Kiện Đất Yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long” mục tiêu của luận văn nhằm
nghiên cứu hình dạng cấu tạo hợp lý của phần mở rộng đáy cọc và giải pháp tính
toán khả năng chịu tải mũi của cọc khoan nhồi có mở rộng đáy, đặc biệt đối với
đất yếu ở đồng bằng Sông Cửu Long
Luận văn gồm 3 phần chính, trình bày trong 6 chương.
Phần I: Tổng quan.
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về cọc khoan nhồi
Chương 2: Nghiên cứu đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long
Phần II: Phần nghiên cứu đi sâu phát triển.
Chương 3: Nghiên cứu giải pháp cấu tạo mở rộng đáy cọc
Chương 4: Nghiên cứu giải pháp tính toán cọc khoan nhồi mở rộng
đáy
Chương 5: Nghiên cứu giải pháp đáng giá chất lượng cọc khoan nhồi
mở rộng đáy
Chương 6: Tính toán cho một công trình cụ thể.

Phần III: Phần nhận xét và kết luận.
Trong đó đưa ra một số nhận xét và kiến nghị cho việc tính toán, các vấn đề
còn tồn tại cần được nghiên cứu tiếp.
Cuối cùng là thống kê các tài liệu tham khảo và phụ lục kết quả tính toán.
5


THESIS IN SHORT
------  -----Bored pile is the way of foundation used in constructions with great loading
capicity and has been widely used in Vietnam for the last 15 years. However,
bored pile with enlarged bottom is one with many advantages of loading not being
used in Vietnam yet.
To have scientific foundations in need for construction designers, as well as to
carry out work of bored pile with enlarged botom when it is applied in Vietnam, it
is really of scientifically practical meaning and urgent need to do research of ways
to formation and analyses for bored pile with enlarged bottom.
The thesis aims to do research in reasonable formation of spots being able to
open stake bottom and methods to analyses of loading capacity in headland bored
pile with enlarged botom especially with weak capacity land in Mekong delta.
There are three main parts in the thesis, which will be classified in six
chapters.
Section I: Overview
Chapter 1: Research of view bored pile.
Chapter 2: Research of soft soil in Mekong Delta
Section II: Research in development detail
Chapter 3: Research of methods to opening stake bottom
Chapter4: Research of methods to analyses “bored pile with enlarged botom”
Chapter5:Research of methods to analyses of quality bored pile with enlarged
botom
Chapter 6: Analyses, formation and carrying-out of a construction in particular

Section III: Observation and conclusion
Some views and petitions for analyses and problems left for the further
research will be given out.
Last paper will be reference statistics of materials and appendix of analysed
result.

6


Mục lục
Nhiệm vụ luận văn cao học
Lời cảm ơn
Tóm tắc luận án
Mở đầu Đặt vấn đề nghiên cứu
Giới hạn của đề tài
Phần I
Tổng quan

3
4
5
9
9
10

Chương 1 Nghiên cứu tổng quan về cọc khoan nhồi

11

1.1- Khái niệm cọc khoan nhồi.


11

1.2- Phân loại cọc khoan nhồi

11

1.3- Những ưu điểm và khuyết điểm của cọc khoan nhồi

11

1.4- Các yếu tố xét đến trong việc lựa chọn phương án cọc

12

khoan nhồi
1.5- Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi hiện nay

13

1.6- Tổng quan về tính toán thiết kế cọc khoan nhồi

14

1.7- Tổng quan về thi công cọc khoan nhồi

17

1.8- Tổng quan về cọc khoan nhồi mở rộng đáy


22

1.9- Hình ảnh một số thiết bị khoan mở rộng đáy và trình tự thi

26

công
1.10- So sánh khả năng chịu lực và kinh tế giữa cọc khoan
nhồi có và không có mở rộng đáy
Chương 2 Nghiên cứu tổng quan về đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu
Long
2.1- Giới thiệu về Đồng Bằng Sông Cửu Long
2.2- Khái niệm về đất yếu
2.3- Đặc điểm đất yếu
2.4- Cấu tạo địa chất
2.5- Các đặc trưng cơ lý của một số loại đất yếu ở Đồng Bằng
Sông Cửu Long
2.6- Mặt cắt địa chất một số khu vực tiêu biểu ở Đồng Bằng
Sông Cửu Long
2.7- Nhận xét
Phần II Phần nghiên cứu đi sâu phát triễn
Chương 3 Nghiên cứu giải pháp cấu tạo đáy mở rộng của cọc khoan
nhồi trong điều kiện đất sét

28
30
30
30
30
35

36
38
40
42
43

7


3.1. Nghiên cứu hình dạng đáy cọc mở rộng.

43

3.2. Nghiên cứu khả năng mở rộng đáy cọc khoan nhồi

44

3.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng mở rộng

52

đáy
3.4. Nhận xét và kết luận
Chương 4 Nghiên cứu giải pháp tính toán cọc khoan nhồi mở rộng đáy

53
56

4.1. Công thức dự tính khả năng mang tải của khoan nhồi có


56

mở rộng đáy theo TCXD 205:1998
4.2. Nghiên cứu giải pháp tính toán khả năng mang tải của

56

mũi cọc khoan nhồi có mở rộng đáy
4.3. Nghiên cứu sự làm việc ổn định của bêtông tại mũi cọc
Chương 5 Nghiên cứu giải pháp đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi
mở rộng đáy.
5.1. Giới thiệu

58
61
61

5.2. Một số phương pháp đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi
đang được áp dụng

62

5.3. Một số kết quả thực tế
5.4. Kiến nghị phương pháp đánh giá chất lượng cọc khoan
nhồi mở rộng đáy
Chương 6 Tính toán cho một công trình cụ thể

Phần III

6.2.

Kết luận và kiến nghị
1. Kết luận
2. Kiến nghị
Tài liệu tham khảo và Lý lịch khoa học
Phụ lục

71
71
72
72
72
81
82
83
84
86

8


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 nhà
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.
Cọc khoan nhồi là giải pháp móng thích hợp cho các công trình xây dựng có
tải trọng lớn và hiện được sử dụng rộng rãi ở nước ta trong gần 10 năm qua. Móng

của hầu hết các nhà cao tầng, trụ và mố của những cầu lớn được xây dựng từ đầu
những năm 90 đều sử dụng loại cọc này.
Do vậy việc nghiên cứu giải pháp mở rộng đáy cọc để tăng khả năng chịu tải
nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng cọc khoan nhồi là một nhu cầu cần thiết.
Bên cạnh đó, những sự cố trong quá trình thi công là không tránh khỏi, chính
vì vậy việc kiểm tra đánh giá chất lượng cọc có vai trò rất quan trọng. Hiện nay
chúng ta có nhiều phương pháp kiểm định đánh giá chất lượng cọc, tuy nhiên mỗi
phương pháp đều có những ưu khuyết điểm riêng. Việc tìm ra phương pháp kiểm
tra chất lượng cọc tối ưu, đặc biệt là cọc khoan nhồi có mở rộng đáy, ứng với mỗi
loại địa tầng khác nhau, nhằm nâng cao mức độ tin cậy của công tác kiểm định,
giúp cho người thiết kế có đủ cơ sở đề xuất những phương án hợp lý và hiệu quả.
2. PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI.
Trên cơ sở lý thuyết vòm của Terzaghi về cơ đất, tính toán hình dạng hợp lý
của đáy cọc khoan nhồi có mở rộng đáy.
Kết hợp những kết quả nghiên cứu đã được thực hiện về khả năng chịu tải
của mũi cọc, nghiên cứu khả năng mang tải của mũi cọc mở rộng có xét đến độ
lún tương đối của cọc so với đường kính cọc.
Nghiên cứu các phương pháp đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi hiện nay để
kiến nghị phương pháp đánh giá chất lượng cọc cho cọc khoan nhồi có mở rộng đáy.
Giới hạn của đề tài chỉ nghiên cứu vềâ mặt lý thuyết hình dạng cấu tạo của đáy
cọc và khả năng mang tải của mũi cọc.

9


Chương 1

LUẬN VĂN THẠC SĨ

PHẦN I


TỔNG QUAN

Ngành Công Trình Trên Đất Yếu – K.12

Trang 10


Chương 1

LUẬN VĂN THẠC SĨ

C H ƯƠ N G 1

Ngành Công Trình Trên Đất Yếu – K.12

Trang 11


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chương 1

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CỌC KHOAN NHỒI
KHÁI NIỆM CỌC KHOAN NHỒI

1.1-

Cọc khoan nhồi là loại cọc được chế tạo tại chổ bằng cách khoan những hố
khoan trong nền đất sau đó đổ trực tiếp vật liệu vào các hố đào đó để tạo thành

cọc
PHÂN LOẠI CỌC KHOAN NHỒI

1.2-

Hiện nay có nhiều loại cọc khoan nhồi đang được sử dụng, nhưng dựa vào
thành phần chịu tải của cọc, người ta phân chia thành 03 loại như sau:
1.2.1- Cọc chống:
Là loại cọc mà đầu cọc cắm sâu vào tầng đất cứng, và khả năng chịu tải chủ
yếu là phản lực đầu cọc. Trong khi đó phần thân cọc nằm trong tầng đất yếu khá
dày, thành phần ma sát không đáng kể.
1.2.1- Cọc ma sát:
Là loại cọc mà khả năng chịu lực chủ yếu là thành phần ma sát giữa đất và
thân cọc. Trong trường hợp này đầu cọc không tựa lên tầng đất cứng, thân cọc
nằm trong tầng đất không yếu.
1.2.1- Cọc vừa có thành phần ma sát, vừa có thành phần phản lực đầu cọc:
Là loại cọc mà khả năng chịu lực hồm hai thành phần ma sát và phản lực đầu
cọc. Đây là loại cọc khoan nhồi xuyên qua các tầng địa chất đất yếu-đất tốt-đất
cứng

Ngành Công Trình Trên Đất Yếu – K.12

Trang 12


Chương 1

LUẬN VĂN THẠC SĨ

H1.1- PHÂN LOẠI CỌC KHOAN NHỒI


1.3-

NHỮNG ƯU ĐIỂM VÀ KHUYẾT ĐIỂM CỦA CỌC KHOAN NHỒI

1.3.1- Những ưu điểm của cọc khoan nhồi :


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 chổ, do vậy đầu cọc có thể đặt ở độ cao bất kỳ tuỳ theo thiết

kế phù hợp với bố cục công trình.


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- Những khuyết điểm của cọc khoan nhồi:


Thi công cọc khoan nhồi đòi hỏi phải có kinh nghiệm và công nghệ cao



Khó kiểm tra chất lượng cọc (quan trọng nhất là chất lượng bê tông)



Về mặt kinh tế thì phương án cọc khoan nhồi sẽ có chi phí cao




Việc khảo sát điều kiện địa chất thủy văn đòi hỏi rất chi tiết (so với các

phương án móng cọc khác)
Vậy, phương án cọc khoan nhồi cũng như những phương án móng khác, có
những ưu và khuyết điểm. Tuy nhiên đối với những công trình có tải trọng lớn(tải
trọng ngang và tải trọng đứng) thì về mặt kỹ thuật phương án móng cọc khoan
Ngành Công Trình Trên Đất Yếu – K.12

Trang 13


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chương 1

nhồi là phương án tối ưu. Về mặt kinh tế và tác động môi trường cần có sự so sánh
của nhiều phương án khác.
1.4-

CÁC YẾU TỐ XÉT ĐẾN TRONG VIỆC LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

CỌC KHOAN NHỒI
Việc chọn phương án cọc khoan nhồi 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: Có 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)
Những yêu cầu về môi trường: Đây là điều kiện mà cọc khoan nhồi là



phương án giảm thiểu thấp nhất ảnh hưởng đến môi trường
Hiệu quả sử dụng: Xét hiệu quả về mặt kinh tế của phương án cọc khoan



nhồi so với các phương án móng khác
TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CỌC KHOAN NHỒI HIỆN NAY

1.5-

nhiều nước trên thế giới cọc khoan nhồi được sử sụng rộng rãi từ hơn 40
năm qua. Trong khi đó ở Việt Nam, cọc khoan nhồi chỉ được ứng dụng rộng rãi
trong vòng 10 năm trở lại đây
Nhật Bản là nước sử dụng nhiều cọc khoan nhồi cho những công trình lớn
trong thời gian qua như nhà ga Kamata sử dụng cọc khoan nhồi đường kính 1.1m
sâu 22m. Hoặc cầu nối Honhsu với Shicoku sử dụng cọc khoan nhồi đường kính 23m sâu từ 40-70m
Tại Singapore cũng đã sử dụng cọc khoan nhồi cho nhiều công trình, theo
thống kê riêng trong năm 1988 ở công trình xe điện ngầm MRT đã sử dụng
200.000m cọc khoan nhồi
Ngoài ra cọc Barrette (một loại cọc khoan nhồi có tiết diện bất kỳ)cũng đã

được ứng dụng nhiều trong công trình. Như tại Anh, trung tâm năng lượng
Sizewell (1987) sử dụng cọc barrette dày 0.8m sâu 55m và dài 2160m. hoặc tại
Pháp, cửa hầm biển Manche (1987) cọc sâu 61.5m dài 482m……
Nhìn chung cọc khoan nhồi được sử dụng rộng rãi ở các nước trong những công
trình lớn
Ngành Công Trình Trên Đất Yeáu – K.12

Trang 14


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chương 1

Việt Nam cọc khoan nhồi được sử dụng phổ biến vào những năm 90 và công
trình lớn nhất ở nước ta sử dụng cọc khoan nhồi là cầu Mỹ Thuận( năm 2000).
Một số công trình sử dụng cọc khoan nhồi ở nước ta trong thời gian qua:
 Móng mố trụ cầu Mỹ Thuận: Dùøng cọc khoan nhồi có D= 2.5m, L= 55-100m
 Móng mố trụ cầu Điện Biên Phủ: Dùng cọc khoan nhồi có D= 1.0m, L=
39.6m
 Công trình khách sạn Central(Hà Nội) dùng cọc khoan nhồi có D= 1.0m,
L=39m
 Công trình khách sạn Ocean Place (Tp.Hồ Chí Minh) dùng cọc khoan nhồi
đường kính 1.2m, dài 50-60m
 Cầu Thị Nghè dùng cọc khoan nhồi D=1.0m và L=33-37 m
 Công trình cao ốc thương mại và căn hộ Hiệp Phú đang thi công, sử dụng cọc
khoan nhồi đường kính 1.0m sâu 50 m.
 Công trình cầu vượt kênh Nhiêu Lộc đang thi công, dùng phương án cọc
khoan nhồi đường kính 1m sâu 45 m…..
1.6-


TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI

1.6.1- Thiết kế:
Việc chọn tiết diện cọc và chiều dài cọc phụ thuộc vào hai yếu tố là tải trọng
công trình và cấu tạo địa chất dưới công trình.
Tiết diện cọc do công nghệ thi công quyết định và hiện nay các thiết bị chỉ
thi công với tiết diện tròn, đường kính cọc căn cứ vào tải trọng truyền lên cọc và
hiệu quả về kinh tế nhưng phải phù hợp với thiết bị thi công
Chiều dài cọc phụ thuộc vào chiều dày lớp đất yếu và chọn theo tiêu chí là
tận dụng tối đa khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc, ngoài ra còn phụ
thuộc vào tác dụng chịu tải ngang của công trình
Nói chung là việc thiết kế cọc có ba ẩn số: Đường kính cọc, chiều dài cọc và
số lượng cọc trong một móng với tải trọng cho trước. Người thiết kế cần xác định
ba ẩn số đó dựa trên các điều kiện cấu tạo địa chất và hiệu quả kinh tế
1.6.2- Dự tính sức chịu tải của cọc khoan nhồi : Giới thiệu một số công thức dự
tính sức chịu tải của cọc khoan nhồi hiện nay theo tiêu chuẩn Việt Nam
a-

Theo vật liệu làm cọc: Theo tiêu chuẩn TCXD 195:1997
Qv =Ru  A+Ran  Fa

Ngành Công Trình Trên Đất Yếu – K.12

Trang 15


Chương 1

LUẬN VĂN THẠC SĨ


Trong đó :


A :Diện tích tiết diện ngang của cọc



Fa : Diện tích cốt thép dọc trong cọc



Ru : Cường độ tính toán của bêtông cọc nhồi

 Bê tông đổ dưới nước hoặc dung dịch sét : Ru=R/4.5 nhưng nhỏ hơn
60kg/cm2
 Nếu bê tông đổ trong lổ khoan khô: Ru=R/4 nhưng nhỏ hơn 70 kg/cm2
 R mác thiết kế của bê tông
Ran : Cường độ tính toán của thép



 Nếu đường kính nhỏ hơn 28mm, Ran=Rc/1.5 nhưng nhỏ hơn 2200kg/cm2
 Nếu đường kính lớn hơn 28mm, Ran=Rc/1.5 nhưng nhỏ hơn 2000kg/cm2
 Rc : Giới hạn chảy của cốt thép
b- Theo kết quả thí nghiệm trong phòng: Theo tiêu chuẩn TCXD 205:1998
b.1- Theo chỉ tiêu cơ lý :
Qtc =m  (mr  qp  Ap + u 
mf  fsi  hI )




Trong đó :
m : Hệ số điều kiện làm việc lấy bằng 1, trong điều kiện đất sét no nước



G<0.85 lấy m=0.8


mr :Hệ số làm việc của đất ở mũi cọc lấy bằng 1



mf :Hệ số điều kiện làm việc của đất nền xung quanh cọc.



fs :Cường độ chịu tải của đất nền xung quanh .



Ap:Diện tích tiết diện ngang mũi cọc



U:Chu vi tiết diện mũi cọc




qp :Cường độ chịu tải ở mũi cọc.Lấy theo điều A.8 của TCVN 205:1998

b.2-

Theo chỉ tiêu cường độ:
Qa =

Qs
Q
 P
FS S FS P



FSs :Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên.



FSp :Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc.



Qs : Sức chịu tải do ma sát bên
Qs= A si fsi

Với



As: Diện tích xung quanh cọc

fsi : Ma sát bên tại lớp đất thứ I
fsi= cai+  hi  tg (  ai) =cai+  'v (1-sin  ai )tg (  ai)
cai : Lực dính giữa thân cọc và đất

Ngành Công Trình Trên Đất Yếu – K.12

Trang 16


Chương 1

LUẬN VĂN THẠC SĨ

 ai: Góc ma sát giữa cọc và đất nền



Qp : Sức chịu tải do mũi cọc
Qp= Ap  qp
Ap: Diện tích tiết diện ngang mũi cọc
qp : Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc,được tính theo công thức
qp= c  Nc+  'v  Nq+   dp  N 

Trong đó :
c : Lực dính của đất
 'v : Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc
 : Trọng lượng thể tích của đất ở độ sâu mũi cọc




dp: Đường kính tiết diện mũi cọc
Nq,Nc , N  : Các hệ số phụ thuộc góc masát trong của đất
FSS, FSP : Hệ số an toàn

c- Theo kết quả thí nghiệm tại hiện trường
c.1- Dựa vào kết quả xuyên tiêu chuẩn(Standard Penetration Test):
 Theo Majerhof:
Qu=As.fs+Ap.qp
As: Diện tích xung quanh cọc
Ap: Diện tích tiết diện ngang của cọc
qp = 120 N (KPa)


fs = N (KPa)
N: Là số búa SPT trung bình của đất trong khoảng 1d dưới mũi cọc
và 4d trên mũi cọc, d là đường kính cọc


N : Số búa trung bình dọc thân cọc.

 Theo TCXD 195/1997: Trong đất dính và đất rời.


Qu=1.5 N .Ap+(0.15.Nc.Lc+0.43 Ns.Ls)  -Wp


N : Số búa trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi

cọc
Ns,Nc : Chỉ số SPT trung bình trong đất rời và đất dính.

Ls,Lc : Chiều dài cọc trong đất rời và đất dính.


: Chu vi tiết diện cọc

Wp : hiệu số trọng lượng cọc và trọng lượng đất do cọc thay thế.
c.2- Dựa vào kết quả xuyên kế tónh( Cone Penetration Test)
 Theo Majerhof:
Ngành Công Trình Trên Đất Yếu – K.12

Trang 17


Chương 1

LUẬN VĂN THẠC SĨ
n

Qu=As.fs+Ap.qp= u. fs i .li  Ap .q p
As: Diện tích xung quanh cọc

1

Ap: Diện tích tiết diện ngang của cọc
2
3

qp = (  1.5 )qc
fsi = 2.fs
N: Là số búa SPT trung bình của đất trong khoảng 1d dưới mũi cọc

và 4d trên mũi cọc, d là đường kính cọc


N : Số búa trung bình dọc thân cọc.

 Theo TCXD 205-1998:
n

Qu=As.fs+Ap.qp= u. fs i .li  Ap .q p
1

Trong đó:


qp = Kc. q c
fsi =

qci

i



q c :Sức chống xuyên trung bình lấy trong khoảng 5d phía trên và 3d

phía dưới mũi cọc; qci sức chống xuyên dọc thân cọc.
Kc ,  I lấy theo bảng sau:
STT

1

2
3
4
5
6
7
8
1.7-

KC



0.4
0.35
0.45
0.4
0.4
0.3
0.2
0.2

30
40
60
120
180
150
100
60


TÊN ĐẤT

Sét mềm và bùn
Sét cứng vừa
Sét cứng, rất cứng
Cát chảy, cát rời
Cát chặt vừa
Cát chặt
Đá phấn mềm
Đá phấn phong hóa

TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI

1.7.1-

Các yêu cầu kỹ thuật của công tác chuẩn bị

Để việc thi công cọc khoan nhồi đạt kết quả cần phải thực hiện tốt công tác
chuẩn bị. Những công tác chuẩn bị như sau.
 Công tác khảo sát địa chất phải được thực hiện tốt, nghiên cứu kỹ các tài
liệu về địa chất công trình nơi thi công, nghiên cứu bản vẽ thiết kế.

Ngành Công Trình Trên Đất Yếu – K.12

Trang 18


Chương 1


LUẬN VĂN THẠC SĨ

 Lập phương án thi công chi tiết, đặc biệt là lựa chọn công nghệ thi công
thích hợp đối với từng loại địa chất khác nhau dựa vào hồ sơ địa chất.
 Chuẩn bị mặt bằng thi công, có sơ đồ bố trí trình tự thi công các cọc tại
những vị trí trên mặt bằng.
 Kiểm tra nguồn cung cấp về điện, nước, xác định nhu cầu của công trường
để có phương án cung cấp.
 Kiểm tra khả năng cung ứng vật tư, cốt liệu.
 Có phương án xử lý phế thải.
1.7.2-

Lựa chọn thiết bị sử dụng

Để tạo lỗ cọc có thể dùng nhiều loại thiết bị, nhưng hiện nay phổ biế n nhất là
dùng thiết bị khoan tạo lỗ.
Các thiết bị cần thiết:
Thiết bị khoan tạo lỗ: Máy khoan gầu múc là loại phổ biến hiện nay
Thiết bị trộn dung dịch
Thiết bị thu hồi và lọc dụng dịch
ng Tremie để đổ bêtông và thổi rửa đáy hố khoan.
tô vận chuyển đất thải.
Trạm trộn bêtông tại chỗ, hiện nay thường dùng bêtông thương phẩm.
Dung dịch bentonite: Các yêu cầu về dung dịch bentonite
THÀNH PHẦN HÓA HỌC

1.7.3-

SiO2


55-58

AlO3

16-18

Fe2O3

5-7

CaO

1.1-1.2

MgO

2.1-2.5

K2O

3.6-4.0

TiO

0.3-0.5

Na2O

1.2-1.5


Lượng cháy

11-12

Tỷ trọng  (g/cm3)

1.04-1.2

Độ nhớt 

20’’-30’’

Độ tách nước

20-30 cc

Thi công cọc khoan nhồi

a- Định vị trí tim cọc
Ngành Công Trình Trên Đất Yếu – K.12

Trang 19


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chương 1

Đây là công việc quan trọng đòi hỏi phải chính xác, vì thường số lượng cọc
khoan nhồi là ít. Việc định vị được thực hiện trong giai đoạn dựng ống vách. ng

vách được cắm đến độ sâu khi đỉnh cách mặt đất 0.6m
b- Khoan tạo lỗ
Quá trình khoan được thực hiện sau khi hạ xong ống vách và lắp đặt ống bơm
dẫn dung dịch bentonite từ trạm trộn đến miệng hố khoan.
Quá trình lấy đất ra khỏi hố được thực hiện bằng thiết bị khoan thùng. Cần
khoan có dạng anten để có thể kéo dài cần đến độ sâu cần thiết (cần kelly).
Khi khoan qua chiều sâu của vách chống tạm, việc giữ thành được thực hiện
bằng vữa bentonite, tốc độ quay của cần khoan khoản 20-30 vòng/phút. Khi đất
được nạp vào đầy đầu khoan, gầu khoan được lên từ từ với tốc độ khoản 0.6-0.5
m/s để đảm bảo không gây hiệu ứng pittông làm sạt thành vách.
Dung dịch bentonite luôn được đổ đầy vào hố khoan, sau một lần lấy đất ra
khỏi hố khoan dung dịch bentonite được bơm vào để chiếm chỗ.
Chiều sâu của hố khoan được xác định qua chiều sâu của cần khoan.
c- Hạ lồng thép
Khi đạt độ sâu theo yêu cầu, thì tiến hành hạ lồng thép. Người ta dùng các
biện pháp móc treo và cố định lồng thép cho đảm bảo vị trí của lồng thép, trên
các thanh cốt thép của lồng thép người ta hàn các tai bằng thép để tạo lớp bảo vệ
cho cốt thép bên trong.
d- Làm sạch đáy hố khoan
Trước khi đổ bêtông phải làm sạch đáy hố khoan bằng cách thổi rửa đáy hố
khoan, đây là công đoạn quan trọng trong quá trình khoan, các hạt mịn nếu không
vét sạch sẽ bị lắng xuống đáy làm ảnh hưởng khả năng chịu tải của mũi cọc.
e- Đổ bêtông
Bêtông được bơm vào phễu liên tục đồng thời ống dẫn cũng được rút dần lên,
thời gian cho quá trình đổ bêtông là không quá 5 giờ đối với cọc sâu hơn 30m và 3
giờ đối với cọc có chiều dài nhỏ hơn 30 m. Bêtông yêu cầu có độ sụt lớn hơn 16
cm

Ngành Công Trình Trên Đất Yếu – K.12


Trang 20


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chương 1

Một yêu cầu khác là ống đổ bêtông luôn chìm trong bêtông từ 1.5-5.0 m, vì
vậy bêtông phải có độ linh động rất lớn để phần bêtông rơi từ phễu có thể gây ra
áp lực đẩy được cột bêtông phía trên. Lúc này phần bêtông mới đảm bảo chất
lượng, lớp bêtông đầu tiên sẽ bị đẩy lên trên và phá bỏ sau này.
ng đổ bêtông được rút dần lên và tháo ra với điều kiện đảm bảo phần ống
ngập trong bêtông như trên. Để tránh hiện tượng tắc ống ống cần phải rút lên hạ
xuống liên tục ( nhồi). ng đổ bêtông sau khi tháo rời sẽ được rửa sạch tránh
bêtông bám vào ống.
f- Rút ống chống
Đây là công đọan cuối cùng, toàn bộ giá đỡ được tháo dỡ, dùng máy hàn cắt
các thanh thép đã sử dụng để treo và cố định lồng thép.
ng vách được kéo lên bằng cần cẩu, khi rút ống chống lên cần đổ thêm một
lượng bêtông để bù vào thành ống chiếm chỗ trong đất.
g- Kiểm tra chất lượng cọc
Công tác hiểm tra chất lượng cọc gồm hai nội dung : Kiểm tra chất lượng vật
liệu cọc (thép, cốt liệu bêtông, độ sụt bêtông) và kiểm tra chất lượng cọc sau khi
thi công (bằng phương pháp nén tónh, siêu âm..)
MỘT SỐ HÌNH ẢNH THI CÔNG THỰC TẾ TẠI CÔNG TRÌNH CAO ỐC
THƯƠNG MẠI VÀ CĂN HỘ HIỆP PHÚ, QUẬN 9, TP.HCM
Cọc khoan nhồi có đường kính D= 1000 mm
Chiều sâu hạ cọc : H=50 m

Ngành Công Trình Trên Đất Yếu – K.12


Trang 21


Chương 1

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THIẾT BỊ KHOAN MỒI

ỐNG CHỐNG VÁCH

Ngành Công Trình Trên Đất Yếu – K.12

Trang 22


Chương 1

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHOAN ĐẤT

LỒNG THÉP-ỐNG SIÊU ÂM

Ngành Công Trình Trên Đất Yếu – K.12

Trang 23



Chương 1

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TAI BẰNG THÉP

Ngành Công Trình Trên Đất Yếu – K.12

Trang 24