Tiểu luận báo cáo cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ CTU

CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

TIỂU LUẬN BÁO CÁO

ĐỀ TÀI: CỌC KHOAN NHỒI TIẾT DIỆN NHỎ
PHẦN 1: LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân các cơng trình lớn được xây dựng
lên càng ngày càng nhiều, với đòi hỏi của thực tế việc xử lý nền móng cho các cơng trình
lớn này là một vấn đề rất quan trọng và cấp thiết. Việc ứng dụng các công nghệ thi công
cọc khoan nhồi là một xu thế tất yếu để khắc phục những nhược điểm của cọc đúc sẵn
như gây chấn động mạnh, tiếng ồn lớn, kích thước cọc nhỏ (đường kính và chiều dài)....
Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ (small diameter bored piles) được nghiên cứu, ứng
dụng như một giải pháp trung gian giữa cọc đóng, ép và cọc khoan nhồi tiết diện lớn với
các ưu điểm về kỹ thuật, độ an tồn của cọc nhồi đường kính lớn và giá thành tương
đương cọc ép. Hơn nữa, đây là một công nghệ đang được áp dụng rộng rãi và có xu hướng
phát triển mạnh trong tương lai.
Như chúng ta đã thấy trong hầu hết các trường đại học, cao đẳng không đi chuyên sâu
vào công nghệ thi công này khiến cho việc tiếp cận của sinh viên trở nên khó khăn nên
nhóm chúng em chọn nghiên cứu đề tài này nhằm tổng kết những nội dung liên quan đến
những đặc điểm, công nghệ thi công, giám sát, nghiệm thu nhằm cung cấp và chia sẽ
những kiến thức về “cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ” đến các bạn trong nhóm học “Cơng
trình trên nền đất yếu”.
Trong quá trình nghiên cứu, báo cáo chắc chắn sẽ cịn nhiều khuyết điểm và thiếu sót
nên rất mong những ý kiến, phản hồi, phê bình từ thầy và các bạn.
Nhóm sinh viên thực hiện

Trang | 1

CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

PHẦN 2: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC
KHOAN NHỒI TIẾT DIỆN NHỎ
I. Khái niệm
Trong TCVN 9395-2012: Cọc khoan nhồi – Thi cơng và nghiệm thu có định nghĩa cọc
khoan nhồi (bored pile) là loại cọc tiết diện tròn được thi cơng bằng cách khoan tạo lỗ
trong đất sau đó lấp đầy bằng bê tơng cốt thép.
Cọc nhồi có đường kính bằng và nhỏ hơn 800mm được gọi là cọc khoan nhồi tiết diện
nhỏ (small diameter bored pile).
Dung dịch khoan (stabilizing fluids) là dung dịch gồm nước sạch và các hoá chất khác
như bentonite, polime… có khả năng tạo màng cách nước giữa thành hố khoan và đất
xung quanh đồng thời làm ổn định thành hố khoan.
II. Giới thiệu về cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ
Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ đã được nghiên cứu phát triển cách đây trên 100 năm
xuất phát từ nhu cầu cải tạo sửa chữa các cơng trình kiến trúc cổ đại tại ltalia do kiến trúc
sư P.Lizz phát minh và đưa vào ứng dụng. Với lịch sử phát triển 100 năm cọc khoan nhồi
đường kính nhỏ đã sử dụng rộng rãi trên thế giới (Ý, Mỹ, Đức, Trung Quốc ….) với các
ứng dụng khác nhau như xây dựng các cơng trình chen thành phố ,cải tạo sửa chữa , phục
hồi các cơng trình kiến trúc van hóa.
Từ năm 2001 đã được ứng dụng trong cơng trình xây dựng đầu tiên tại thành phố Hà
nội, đã dược thị trường xây dựng thành phố Hà nội chấp nhận và phát triển rất mạnh cho
đến nay. Hiện nay cơng nghệ xử lý bằng khoan nhồi đường kính nhỏ đã áp dụng cho hàng
ngàn cơng trình xây dựng dân dụng nhà ở dân cư, nhà cao tầng khách sạn văn phịng .
Tuy nhiên ưu thế chính của cơng nghệ chính là các cơng trình nhiều tầng xây chen trong
thành phố, nơi có mặt bằng thi cơng chật hẹp, dễ gây ảnh hưởng đến các cơng trình lân
cận. Chính vì vậy, nhiều chủ đầu tư đã quyết định chọn giải pháp thi cơng này cho cơng

trình của mình.
III. Ưu điểm:
Cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ có những ưu điểm của cọc khoan nhồi:
- Về kết cấu:
• Độ an tồn trong thiết kế và thi công cao. Bê tông đổ liên tục từ đáy hố khoan lên
trên nên tránh được tình trạng chắp nối giữa các cọc. Nhờ tháp dẫn hướng, độ nghiêng
lệch của cọc đảm bảo nằm trong giới hạn cho phép.
• Khơng có khớp nối như cọc ép, đảm bảo truyền tải trọng đúng tâm.
• Có thể khoan xun tầng đất cứng. Khi gặp chướng ngại vật hoặc tầng đất tốt giả
định có thể khoan phá để xuống sâu hơn đến tầng đất chịu lực. Xác định được địa tầng
mà cọc xun qua, từ đó xác định chính xác chiều sâu cọc để đảm bảo an toàn. Xác định
được độ ngậm của cọc trong các tầng đất tốt.Cọc khoan nhồi mini có thể khoan tới lớp
đất chịu lực tốt mà cọc ép neo không làm được và cọc khoan nhồi khơng có mối nối nên
giải quyết được vấn đề >2 mối nối cho 1 tim cọc so với cọc ép.
Trang | 2


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

• Sử dụng tốt cho trường hợp lớp đất tốt xen kẹp bên trên lớp đất xấu mà khơng thể
đóng hoặc ép cọc bê tơng cốt thép thơng thường.
• Chiều sâu khoan cọc tối đa 40 m do đó điều kiện chống lật được loại bỏ.Chiều sâu
khoan cọc đảm bảo do đó đài móng cũng giảm về kích thước.
• Đường kính cọc có thể tùy chọn bất kỳ trong phạm vi từ D300 đến D800 sao cho sức
chịu tải cọc là kinh tế nhất.
• Giá thành rẻ hơn các loại móng cọc bằng bê tông cốt thép khác nhờ vào khả năng
chịu tải trên mỗi đầu cọc cao nên số lượng cọc trong móng giảm. Thêm vào đó, phần đài
cọc nhỏ gọn nên tránh hiện tượng đài consol (đài cọc chịu tải trọng lệch tâm).

• Dễ kiểm sốt tỷ lệ trộn bê tông và cốt thép khi đổ cọc. Mác bê tông rất cao.
• Kết cấu thép dài liên tục 11,7 m.
- Về thi cơng:
• Thi cơng nhanh, gọn và được giám sát chặt chẽ.
• Khơng phải đào bỏ đi phần nền móng cơng trình cũ mà vẫn triển khai thi cơng được
móng cọc khoan nhồi
• Thiết bị thi cơng nhỏ gọn nên có thể thi cơng trong điều kiện xây dựng chật hẹp.
Không gây bất kỳ ảnh hưởng nào đối với phần nền móng và kết cấu của các cơng trình kế
cận.
• Thi cơng đa dạng với các loại cơng trình.
• Các cơng trình quy mơ trung bình từ 5-7 tầng: Giá thành phương án cọc nhồi nhỏ
tương đương hoặc cao hơn khơng đáng kể so vói cọc ép nếu tính đến cả chi phí phần đài
giằng giảm.
• Các cơng trình nhiều tầng xây chen, từ 9 tầng chở lên: Giá thành phương án cọc nhồi
nhỏ giảm hơn so với phương án cọc ép và có độ an tồn cao hơn.
Tóm lại, cọc nhồi tiết diện nhỏ vẫn đảm bảo được những ưu điểm của cọc khoan nhồi
tiết diện lớn nhưng có tính kinh tế tốt hơn nếu được áp dụng chính xác.
IV. Nhược điểm:
Cùng với những đặc điểm của cọc khoan nhồi, cọc nhồi tiết diện nhỏ có những hạn
chế sau:
• Khi thi cơng, việc giữ ổn định cho thành vách hố khoan rất khó khăn.
• Khó kiểm tra chính xác chất lượng bê tơng nhồi vào cọc, do đó địi hỏi sự lành nghề
của đội ngũ cơng nhân và việc giám sát chặt chẽ nhằm tuân thủ các quy trình thi cơng.
• Chất lượng cọc thường thấp do bê tơng có độ sụt lớn, khơng được đầm chặt.
• Chiều sâu thi công bị hạn chế trong giới hạn từ 120→ 150 lần đường kính cọc.
• Mơi trường thi cơng sình lầy, dơ bẩn (có thể khắc phục được một phần bằng biện
pháp tổ chức mặt bằng thi công và tổ chức thi cơng).
• Các thiết bị thi cơng hiện tại còn gây tiếng ồn hơn giải pháp cọc ép.
V. Các thiết bị thi công cơ bản:
- Máy khoan tạo lỗ.

- Máy bơm bùn áp lực cao.
- Máy nén khí thổi rửa cọc, máy trộn bê tông.
- Các dụng đo, thí nghiệm kiểm tra.
Trang | 3


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

Cần khoan tháo lắp

CBGD: PHẠM ANH DU

Cần khoan tự hành

VI. Trình tự thi cơng:
1. Định vị chính xác tim cọc và đưa thiết bị đến vị trí khoan:
- Căn cứ vào bản vẽ thiết kế để triển khai, do đặc điểm hiện trường thi công cọc nhồi
rất sình lầy (vì phơi khoan và dung dịch trộn lẫn) rất dễ làm mất dấu định vị của các
cọc, hoặc thiết bị khoan di chuyển sẽ làm lệch, phá dấu định vị.
- Do vậy cách làm tiện ích nhất như sau : Chọn hai trục trên bản vẽ vng góc tạo
thành hệ tọa độ khống chế, 4 mốc của hệ trục này được gửi lên chỗ an toàn nhất (có thể
ở bên ngồi khu vực xây dựng). Từ hệ tọa độ này sẽ triển khai xác định các vị trí tim
cọc. Trước khi tiến hành khoan tại vị trí mỗi tim cọc phải kiểm tra lại một lần nữa.
- Sai số định vị tim cọc sau khi thi công không được lệch quá 2cm.

Định vị cọc và lắp dựng thiết bị khoan vào vị trí
Trang | 4


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

2. Khoan tạo lỗ, kiểm tra địa tầng thực tế, kiểm tra độ sâu cọc thiết kế:
- Khoan tạo lỗ :
• Trước khi khoan tạo lỗ phải kiểm tra độ thẳng đứng dây dọi của tháp dẫn hướng cần
khoan để đảm bảo lỗ khoan không bị xiên lệch quá độ nghiêng cho phép (1/100).
• Kiểm tra độ lệch xiên hiện trường tiện lợi và nhanh nhất bằng cách xem việc lắp ráp
các ống đổ bê tông từng đoạn. Ống đổ bê tông có đầu hở để đưa bê tơng xuống đáy hố,
khi lỗ khoan bị lệch nghiêng thì khơng thể đưa ống đổ xuống đáy hố được, tự thân ống
bằng kim loại sẽ xuống theo đường dây dọi do trọng lượng bản thân ống gây ra.
• Trong q trình khoan tạo lỗ, dung dịch khoan sẽ đi tuần hoàn từ đáy giếng khoan rồi
trồi lên hố lắng và mang theo một phần mùn khoan nhỏ lên cùng. Nếu trong quá trình
khoan gặp địa tầng thấm lớn, dung dịch khoan sẽ bị thấm nhanh, phải nhanh chóng điều
chỉnh tỉ trọng của dung dịch bằng cách hòa thêm vào một lượng bột sét hoặc bentonite
tương thích.
• Ngồi nhiệm vụ vận chuyển mùn khoan lên hố lắng, dung dịch cịn có nhiệm vụ giữ
cân bằng thủy tĩnh nhằm ổn định thành hố khoan. Do đó, trong mọi trường hợp ngừng thi
công do thời tiết hay phải ngừng qua đêm, người kỹ thuật phải xác định chắc chắn rằng
hố khoan đầy dung dịch và không bị thấm đi trong thời gian ngừng thi công.
- Kiểm tra địa tầng:
• Trước tiên kỹ thuật viên thi cơng hoặc kỹ sư giám sát phải đọc kỹ hồ sơ khảo sát
địa chất để nắm rõ địa tầng mô tả khi thi cơng. Kỹ thuật viên phải có nhiều kinh nghiệm
để nhận biết được các địa tầng thực tế có thể sai lệch nhiều hoặc gần đúng như cột địa
tầng mô tả trong hồ sơ khảo sát ban đầu. Điều này phải dựa vào tốc độ khoan, màu sắc
dung dịch, thành phần mùn khoan, mức độ rung, lắc của máy khoan.
• Kết quả địa tầng của từng cọc được ghi rõ trong hồ sơ lí lịch cọc.
• Trong trường hợp địa tầng mô tả ở lý lịch cọc quá khác biệt với hồ sơ khảo sát địa
chất ban đầu, giám sát thi công phải báo cho bên tư vấn thiết kế biết để có những quyết
định cần thiết.

- Kiểm tra độ sâu của hố khoan:
Dùng thước dây có treo quả dọi thả xuống hố khoan sau khi vệ sinh hố khoan hoặc
đo chiều dài của từng cần khoan (hoặc ống đổ bê tơng) để xác định chính xác độ sâu.

Sơ đồ: Định vị - khoan dẫn
Trang | 5


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

Sơ đồ: Hạ ống casing

Sơ đồ: Khoan tạo lỗ

Trang | 6


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

Hạ ống casing và tiến hành khoan

Dung dịch sét được bơm tuần hoàn xuống đáy hố khoan

Trang | 7

CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

Dung dịch sét trào lên miệng hố khoan mang theo mùn khoan

3. Công tác lấy mùn khoan:
Một phần mùn khoan được đưa lên theo dòng dung dịch, tuy nhiên sau khi khoan
phải dùng mũi vét đặc biệt để vét hết đất còn lại dưới đáy, các mũi vét này trong các
điều kiện địa tầng khác nhau phải dùng các loại gầu vét khác nhau.

Sơ đồ: Lấy mùn khoan
Trang | 8


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

Vệ sinh hố khoan và lấy phôi khoan từ trong lỗ cọc

4. Cơng tác hạ lồng thép và ống đổ:
• Căn cứ vào bản vẽ thiết kế để kiểm tra cốt thép. Đường kính của thép đai, thép dọc,
loại thép đều được kiểm tra bởi giám sát của hai bên trước khi đưa vào giếng khoan.
• Chiều dài phần sắt nối chống giữa các cốt thép≈20d (với d : đường kính cốt thép
dọc).

Gia công lồng sắt
Trang | 9

CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

• Kiểm tra con kê bảo vệ và neo lồng sắt vào miệng hố khoan.
• Ống đổ phải được làm sạch các bùn đất. Vữa bê tơng cịn dính trong lần đổ trước
hoặc trong lúc bảo quản và di chuyển.

Sơ đồ: Hạ lồng thép và ống đổ

5. Công tác vệ sinh đáy hố khoan:
Đây là công đoạn quan trọng nhất trong quá trình thi cơng cọc khoan nhồi. Trong q
trình khoan lượng phơi khoan khơng thể trồi lên hết. Thêm vào đó, khi ngừng khoan,
những phôi khoan lơ lửng trong dung dịch sẽ lắng trở lại xuống đáy hố khoan, hoặc những
phôi khoan có kích thước lớn mà dung dịch khơng thể đưa lên khỏi hố khoan được. Vì
vậy, sau khi khoan đến chiều sâu thiết kế cần tiến hành vệ sinh hố khoan. Có 2 phương
pháp vệ sinh hố khoan :
- Phương pháp dùng khí nén :
• Dùng ống PVC hoặc ống kim loại có đường kính từ 60 đến 100 mm (càng lớn càng
dễ bơm) đưa vào trong lòng ống đổ bê tơng và xuống tới đáy hố. Dùng khí nén áp suất
cao, thổi ngược dung dịch từ trong lòng ống đổ ra ngồi.
• Trong khi đó, phía ngồi vành xuyến (khoảng không gian giữa thành ống đổ và
thành giếng khoan), dung dịch khoan được cấp bổ sung liên tục và di chuyển vào bên
trong ống đổ ra ngoài. Trong qúa trình vận động, dung dịch sẽ mang các vật liệu thơ cịn
sót lại trong giếng lên khỏi miệng giếng. Q trình được tiến hành cho đến khi khơng
cịn cặn lắng, khơng cịn vật liệu thơ lẫn trong dung dịch là được.
Chú ý :
+ Trong q trình bơm khí nén, hố khoan phải luôn luôn được cấp dung dịch đủ
nhằm ổn định thành giếng.

+ Trong thực tế, để kiểm tra độ sạch của hố khoan, giám sát hai bên tiến hành cho
vào giếng một ít đá 1x2 cm. Trong quá trình thổi dùng lưới hứng lại để kiểm tra. Khi
Trang | 10


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

lượng đá 1x2 cm từ đáy hố khoan được thổi lên miệng hố một phần của lượng đá đổ vào
thì chấp nhận công tác vệ sinh đạt yêu cầu.

Sơ đồ : Thổi rửa đáy hố khoan

- Phương pháp bơm ép ngược :
• Đối với những địa tầng có tính bở rời, dễ bị sạt lở như địa tầng cát, á cát, bùn lỏng,
ta phải dùng bơm ép ngược trong quá trình vệ sinh hố khoan.
• Dùng máy Diezel bơm ép dung dịch vào trong ống đổ, luồng dung dịch này sẽ tuần
hoàn trong ống đổ xuống đáy và thoát ra ở miệng dưới của ống đổ và tuần hoàn lên trên
trong vành xuyến giữa ống đổ và thành lỗ khoan, trào ra ngồi về hố dung dịch. Trong
q trình tuần hồn này, dung dịch sẽ mang theo các vật liệu bở rời lên khỏi hố khoan.
Chú ý : Trong quá trình ép ngược ta phải kê máng máy và chuẩn bị dụng cụ đổ bê
tông cho đầy đủ. Khi dừng ép ngược thì phải đổ bê tơng ngay, tránh tình trạng vật liệu
bở rời lắng đọng.

Trang | 11


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

Thổi rửa đáy hố khoan, dung dịch lẫn mùn khoan trào ra trên miệng ống

6. Quy trình đổ bê tơng:
Mác bê tơng ghi trong bản vẽ thiết kế. Đây là điều kiện rất quan trọng trong thi
công cọc nhồi. Người thi công cũng như giám sát phải tuân thủ theo các điểm sau :
+ Cấp phối đá 1x2 cm phải đúng tiêu chuẩn, không lẫn lộn các loại tạp chất khác.
+ Cát phải đảm bảo chất lượng đổ bê tông, không để lẫn lộn cuội sỏi hoặc tạp chất.
Trước khi đổ bê tơng phải kiểm tra dung tích các cơng cụ đo lường cấp phối để qui
ngược lại lượng bê tông tương ứng cần thiết.
Thời gian đổ bê tông cho một cọc không quá 6 giờ (để đảm bảo chất lượng, cường
độ bê tơng suốt chiều dài cọc). Nếu q trình thi cơng đổ bê tơng ống bị tắc cần có biện
pháp xử lýnhanh chóng, kể cả thời gian xử lý thì thời gian đổ bê tông không được vượt
quá giới hạnnêu trên. Trong trường hợp khơng xử lý được thì phải ngừng thi cơng ít nhất
là 24 giờ, sauđó vệ sinh hố khoan lại một lần nữa (theo 2 phương pháp nêu ở trên) mới
tiếp tục đổ bê tông.
Trước khi đổ bê tông cần phải kểm tra van trượt hoặc bong bóng cao su đã được
đặt vào miệng ống đổ. Van trượt hoặc bong bóng cao su khi để vào miệng ống đổ dùng
tay kéo thử lên xuống nhẹ nhàng không được lỏng hoặc chặt quá.

Trang | 12


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

Sơ đồ: Quy trình đổ bê tơng
 Rút ống đổ :

Kỹ thuật viên và giám sát theo dõi cao độ của mức bê tơng dâng lên trong hố khoan
bằng cách tính sơ bộ lượng bê tông đổ qua từng mẻ trộn và theo đường kính danh định
của cọc (thực tế đường kính sẽ lớn hơn 20→ 40% tùy theo địa tầng khoan qua). Khi nâng
ống đổ lên chiều cao nâng không vuợt quá 1.5m. Độ ngập của ống đổ trong bê tông khi
đạt u cầu thì cho rút ống.
Khi bê tơng dâng lên miệng hố khoan lớp bê tông trên cùng thường bị nhiễm bùn
trong quá trình dâng lên. Nên cho lớp bê tông này trào ra khỏi miệng hố khoan, bỏ đi cho
tới khi bằngmắt thường xác định được lớp bê tơng kế tiếp đạt u cầu thì ngừng đổ.
7. Phương pháp kiểm tra: Có hai phương pháp kiểm tra: bằng nén tĩnh và siêu âm
Phương pháp kiểm tra bằng nén tĩnh: thường chọn phương án này vì giá rẻ.
+ Trong bản vẽ thi công cọc Đơn Vị Thiết kế chọn một số cọc Thí Nghiệm( số lượng
cọc thí nghiệm phụ thuộc tổng số cọc trong cơng trình).Quy định trên 15 cọc thì bắt buộc
phải có cọc thí nghiệm.
+ Trong q trình thi cơng các cọc khơng thí nghiệm sẽ được để sắt leo chờ phục vụ
cho neo nén tĩnh cọc thí nghiệm sau này.Nếu diện tích rộng nén tính bằng chất tải như
cách thông thường đối ép cọc.
Phương pháp siêu âm: thường khơng thường chọn vì giá cao
+ Trong q trình thi cơng đơn vị thi cơng phải đặt 02 ống thép chờ suốt chiều dài
cọc phục vụ cho siêu âm sau này.Đường kính ống thép phụ thuộc đơn vị thiết kế đưa ra
nhưng thường D40 - D60 ≥ Đây cũng là một nguyên nhân đội giá thành nên cao.Ống siêu
âm thường đặt 50% tổng số cọc và sẽ kiểm tra 25% bất kỳ.
+ Loại cọc này có thể áp dụng rộng rãi được nếu khâu quản lý chất lượng thi công
được đảm bảo. Việc đảm bảo chất lượng thi cơng loại cọc này có thể sẽ khó hơn so với
loại cọc khoan nhồi đường kính lớn. Cần phải phải làm chủ được cơng nghệ, bởi vì nếu
làm hỏng thì rất khó sửa chữa hoặc khơng sửa chữa được. Tùy Kinh tế của chủ cơng trình
mà có những biện pháp thí nghiệm khác nhau. Với cơng trình lớn thường chọn cả hai
phưong án.
-

Trang | 13


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN CỌC KHOAN
NHỒI TIẾT DIỆN NHỎ
I. Xác định sức chịu tải của cọc
a. Sức chịu tải theo cường độ vật liệu cọc
Hầu hết trường hợp thiết kế thực tế là cọc chịu lực nén đúng tâm do đài truyền vào từ
cơng trình bên trên, vật liệu cọc bêtơng cốt thép thường. Dùng cơng thức tính tốn như
cấu kiện bêtơng chịu nén đúng tâm của TCVN 5574 : 2012 như sau:
Diễn giải công thức:

Pvl = φ(γcb γ’cb RbAb+RscAst)






Ast : là tổng diện tích cốt thép dọc trong cọc
Ab : là diện tích bêtơng trong cùng tiết diện cọc
Rsc : là cường độ tính tốn về nén của cốt thép
Rb : là cường độ tính tốn về nén của bêtơng cọc, bằng cường độc tính tốn gốc của
bêtông nhân với các hệ số điều kiện làm việc γcb.γ′cb như sau:
 γcb = 0,85 kể đến đổ bêtông trong khoảng không gian chật hẹp của hố khoan, ống
vách

 γ’cb kể đến phương pháp thi công cọc, trường hợp phổ biến là cọc khoan nhồi tương
ứng trường hợp ghi trong TCVN 10304: 2014 là trong các nền, việc khoan và đổ
bêtơng vào lịng hố khoan dưới dung dịch khoan hoặc dưới nước chịu áp lực dư
(không dùng ống vách) γ’cb = 0,7. Các trường hợp khác xem mục 7.1.9 của tiêu
chuẩn.
 φ - Hệ số uốn dọc của cọc. Xác định hệ số φ dựa vào độ mảnh λ .Trị số của φ lấy
theo bảng sau:
Bảng: Hệ số uốn dọc φ .

b. Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền
Sức chịu tải cực hạn
Sức chịu tải trọng nén cực hạn Rc,u (KN), được xác định theo công thức sau:
Rc,u = γc( γcq qp Ab + u ∑γcf fi li (kN)
Trong đó:
 γc - hệ số điều kiện làm việc của cọc, γc=1
 γcq - hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc
 Ab - diện tích tiết diện ngang mũi cọc
 u - chu vi tiết diện ngang thân cọc
Trang | 14


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

 γcf - hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc, phụ thuộc vào phương pháp
tạo lỗ và điều kiện đổ bê tông – xem Bảng 5- TCVN 10304 : 2014
 fi - cường độ sức kháng trung bình của lớp thứ I trên thân cọc (kPa) lấy theo
Bảng 3- TCVN 10304 : 2014
 li - chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i (m)

 qp - là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc:
qp = 0.75𝛼4 (𝛼1 𝛾′𝐼 𝑑 + 𝛼2 𝛼3 𝛾𝐼 ℎ)
o Hệ số 𝛼1 𝛼2 𝛼3 𝛼4 được xác định theo Bảng 6 - TCVN 10304 : 2014

Trang | 15


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

Trang | 16


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

Sức chịu tải cho phép theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền
Sức chịu tải cho phép:
Rc =
Trong đó:




𝛾0

𝛾𝑛 𝛾𝑘

Rc,u

𝛾0 - hệ số điều kiện làm việc
𝛾𝑛 – hệ số tin cậy về tầm quan trọng của cơng trình
𝛾𝑘 – hệ số tin cậy theo đất

c. Sức chịu tải cho phép theo chỉ tiêu cường độ của đất nền
Sức chịu tải cực hạn
Sức chịu tải cực hạn Rc,u (kN), của cọc theo đất nền:
Rc,u = Qb + Qf = qbAb + u∑ fi li
Trong đó:
 Ab – diện tích tiết diện ngang mũi cọc
 u – chu vi tiết diện ngang cọc
 fi - cường độ sức kháng trung bình của lớp thứ I trên thân cọc (kPa) lấy theo Bảng
3- TCVN 10304 : 2014
 li - chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i (m)
 qp - là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc:
qp = 0.75𝛼4 (𝛼1 𝛾′𝐼 𝑑 + 𝛼2 𝛼3 𝛾𝐼 ℎ)
o Hệ số 𝛼1 𝛼2 𝛼3 𝛼4 được xác định theo Bảng 6 - TCVN 10304 : 2014
Sức kháng của đất dưới mũi cọc ( phương pháp Meyerhof)
Tổng quát ( khi 𝝋 ≠ 𝟎, 𝒄 ≠ 𝟎)
Cường độ sức kháng :
Qb=(cN’c + 𝑞′𝛾,𝑝 N’q)Ab
Trong đó:
 N’c, N’q - là các hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc;
 𝑞′𝛾,𝑝 - là áp lực hiệu quả lớp phủ tại cao trình mũi cọc (có trị số bằng ứng suất pháp
hiệu quả theo phương đứng do đất gây ra tại cao trình mũi cọc). (kPa)
Đối với đất dính thuần túy ( khi 𝝋 = 𝟎, 𝒄 ≠ 𝟎)
Cường độ sức kháng :
Qb = cuN’cAb

Trong đó:
 N’c - là các hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc;
 cu - cường độ sức kháng khơng thốt nước
 Ab - diện tích tiết diện ngang mũi cọc (m)
Đối với đất rời ( khi 𝝋 ≠ 𝟎, 𝒄 = 𝟎 )
Cường độ sức kháng của đất rời dưới mũi cọc:
Qb= 𝑞′𝛾,𝑝 N’qAb
Xác định chiều sâu ngầm thực tế của mũi cọc vào đất LB:
Trang | 17


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

 Nếu nền một lớp đất thì chiều sâu ngàm thực tế LB bằng chiều dài cọc
 Nều nền nhiều lớp thì chiều sâu ngàm thực tế LB bằng chiều sâu đoạn cọc cắm vào
đất cứng
Nếu chiều sâu mũi cọc LB nhỏ hơn ZL thì 𝑞′𝛾,𝑝 lầy theo giá trị áp lực lớp phủ tại độ
sâu mũi cọc
Nếu chiều sâu mũi cọc LB lớn hơn ZL thì 𝑞′𝛾,𝑝 lấy bằng giá trị áp lực lớp phủ tại dộ
sâu ZL . Có thể xác định các giá trị ZL và hệ số k và N’q trong Bảng G.1 – TCVN
10304 : 2014

Sức kháng trung bình trên thân cọc
Tổng quát ( khi 𝝋 ≠ 𝟎, 𝒄 ≠ 𝟎)
Đối với đất dính cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc trong trường hợp tổng
quát có thể xác định theo :
′ tg 𝛿
fi = 𝛼 cu,i + ki̅̅̅̅̅

𝜎𝑣,𝑧
𝑖
Trong đó:

cu,i - là cường độ sức kháng khơng thốt nước của lớp đất dính thứ “i”;

ki - là hệ số áp lực ngang của đất lên cọc, phụ thuộc vào loại cọc: cọc
chuyển vị (đóng, ép) hay cọc thay thế (khoan nhồi hoặc barrette);
′

𝜎𝑣,𝑧
- là ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng trung bình trong lớp đất
thứ “i”;

𝛿𝑖 - là góc ma sát giữa đất và cọc, thông thường đối với cọc bê tông 𝛿𝑖
lấy bằng góc ma sát trong của đất 𝜑𝑖 , đối với cọc thép 𝛿𝑖 lấy bằng 2𝜑𝑖 /3.

α - là hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất nằm trên lớp dính, loại cọc và
phương pháp hạ cọc, cố kết của đất trong q trình thi cơng và phương pháp xác
định cu. Khi không đầy đủ những thông tin này có thể tra α trên biểu đồ Hình
G.1 (theo Phụ lục A của tiêu chuẩn AS 2159 -1978).

Trang | 18


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

Biểu đồ xác định hệ số α

Đối với đất dính thuần túy ( khi 𝝋 = 𝟎, 𝒄 ≠ 𝟎)
Đối với đất dính cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc trong lớp đất thứ i có thể
xác định theo phương pháp ỏ, theo đó fi được xác định theo cơng thức:
fi= αcu,i
Đối với đất rời ( khi 𝝋 ≠ 𝟎, 𝒄 = 𝟎 )
Đối với đất rời, cường độs ức kháng trung bình trên thân cọc trong lớp đất cát thứ “i”:
′
̅̅̅̅̅
fi = 𝛼 cu,i + ki𝜎
𝑣,𝑧 tg 𝛿𝑖
Theo công thức (G.6) thì càng xuống sâu, cường độ sức kháng trên thân cọc càng
tăng.Tuy nhiên nó chỉ tăng đến độsâu giới hạn ZLnào đó bằng khoảng 15 lần đến 20 lần
đường kính cọc, d, rồi thơi khơng tăng nữa. Vì vậy cường độsức kháng trên thân cọc trong
đất rời có thể tính như sau:
′
̅̅̅̅̅
Trên đoạn cọc có độ sâu nhỏ hơn ZL , fi= k 𝜎
𝑣,𝑧
Trên đoạn cọc có độ sâu bằng và lớn hơn ZL , fi= k ̅̅̅̅̅̅
𝜎′
𝑣,𝑧𝐿

Sức chịu tải cho phép theo chỉ tiêu cường độ của đất nền
Sức chịu tải cho phép:
Rc =

𝛾0
𝛾𝑛 𝛾𝑘

Rc,u =

𝛾0
𝛾𝑛

𝑄𝑏

(𝛾

𝑘𝑏

𝑄𝑓𝑏

+𝛾

𝑘𝑓

)

Trong đó:

𝛾0 - hệ số điều kiện làm việc
 𝛾𝑛 – hệ số tin cậy về tầm quan trọng của cơng trình
 𝛾𝑘 – hệ số tin cậy theo đất
 𝑄𝑏 – sức kháng của đất dưới mũi cọc (kN)


Trang | 19

CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

𝑄𝑓𝑏 - sức kháng của đất trên thân cọc (kN)
 𝛾𝑘𝑏 – hệ số tin cậy đối với thành phần sức kháng của đất dưới mũi cọc

𝛾𝑘𝑏 = 3 ; áp dụng cho cơng trình vĩnh cửu, dài hạn, các kết cấu quan trọng

𝛾𝑘𝑏 = 2 ; áp dụng cho cơng trình tạm thời, ngắn hạn, các kết cấu không quan trọng
 𝛾𝑘𝑏 – hệ số tin cậy đối với thành phần sức kháng của đất trên thân cọc

𝛾𝑘𝑏 = 2 ; áp dụng cho cơng trình vĩnh cửu, dài hạn, các kết cấu quan trọng

𝛾𝑘𝑏 = 1.5 ; áp dụng cho cơng trình tạm thời, ngắn hạn, các kết cấu khơng quan
trọng
d. Sức chịu của cọc theo kết quả xuyên tĩnh
Sức chịu cực hạn
Đối với cọc khoan nhồi làm việc chịu nén, cho phép xác định sức chịu tải của cọc
ở điểm xuyên tĩnh Rc,u, mà không sử dụng số liệu về sức kháng của đất trên ống ma
sát của mũi xun tĩnh, theo cơng thức:
Rc,u= qbAb+ u∑𝛾𝑐𝑓 fi li
Trong đó:
 qb - là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, lấy theo Bảng 15, phụ thuộc
vào trị trung bình sức kháng mũi xuyên qc, trên đoạn 1d lên phía trên và 2d xuống
phía dưới cao trình mũi cọc, d - đường kính cọc;
 Ab - là diện tích tiết diện ngang mũi cọc;
 u - là chu vi tiết diện ngang thân cọc;
 fi - là cường độsức kháng trung bình của lớp đất thứ“i”, lấy theo Bảng 15;
 li - là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ“i”;

 𝛾𝑐𝑓 - là hệ số phụ thuộc vào công nghệ thi công cọc, lấy như sau:
a) đối với cọc đổ bê tông trong hố khoan khô 𝛾𝑐𝑓 = 1;
b) đối với cọc đổ bê tông dưới nước hay dung dịch sét, cũng như trong trường hợp
có dùng ống vách 𝛾𝑐𝑓 = 0,7.
Sức chịu tải cho phép
Xác định sức chịu tải cho phép:


Rc3 =

𝛾0

𝛾𝑛 𝛾𝑘

Rc,u

Trong đó:

𝛾0 - hệ số điều kiện làm việc

𝛾𝑛 – hệ số tin cậy về tầm quan trọng của cơng trình

𝛾𝑘 – hệ số tin cậy theo đất

Trang | 20


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

e. Sức chịu tải theo kết quả xuyên tiêu chuẩn
Sức chịu tải cực hạn
Do cọc xuyên qua cả đất dính và đất rời, do vậy tính tốn sức chịu tải chịu tải cho phép
của cọc theo công thức Viện kiến trúc Nhật Bản (1988):
Rc,u = qbAb + u∑( fc,i lc,i + fs,i ls,i)
Trong đó:
 qb – cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc
 fc,i – cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ i
fc,i = 𝛼𝑝 fLcu,i
 𝛼𝑝 – hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc vào tỷ lệ giữa sức kháng cắt
khơng thốt nước của đất dính cu và trị số trung bình của áp suất pháp hiệu
quả thẳng đứng
 𝑓𝐿 – hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng
 fs,i - cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ i
Sức chịu tải cho phép
Rc4 =

𝛾0
𝛾𝑛 𝛾𝑘

Rc,u

Trong đó:

𝛾0 - hệ số điều kiện làm việc

𝛾𝑛 – hệ số tin cậy về tầm quan trọng của cơng trình

𝛾𝑘 – hệ số tin cậy theo đất

Trang | 21


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

f. Tổng hợp và lựa chọn sức chịu tải thiết kế của cọc
Các loại sức chịu tải đã tính tốn cho kết quả như sau:
- Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc
- Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý
- Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ
- Sức chịu tải theo kết quả xuyên tĩnh
- Sức chịu tải theo kết quả xuyên tiêu chuẩn
 Chọn sức chịu tải nhỏ nhất đem thiết kế
II. Kiểm tra khả năng chịu tải của cọc
- Theo quy định của TCVN 10304:2014, tải trọng nén dọc trục tác dụng lên cọc cần
so sánh với sức chịu tải tính tốn theo vật liệu và theo đất nền (Qa) như tính tốn ở
trên.
- Tải trọng cơng trình truyền lên móng là tải trọng tính tốn (có hệ số vượt tải) theo
tiêu chuẩn Việt Nam, do tiêu chuẩn tính tốn theo phương pháp Trạng thái giới hạn.

Trang | 22


CƠNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

CBGD: PHẠM ANH DU

PHẦN 3: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

I. Kết luận
Trong quá trình nghiên cứu đề tài sử dụng “cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ trong xây
dựng nhà dân dụng”, chúng em nhận thấy việc sử dụng cọc khoan nhồi rất có hiệu quả
và tiện lợi trong xây dựng vì với các ưu điểm về kỹ thuật, độ an tồn của cọc nhồi đường
kính lớn và giá thành cọc ép, phạm vi áp dụng của cọc nhồi đường kính nhỏ khá rộng, từ
cơng trình thấp tầng đến cao tầng, áp dụng trong mọi các điều kiện khác nhau, khơng ảnh
hưởng đến các cơng trình lân cận, có thể sử dụng làm cọc nhổ, cọc chịu uốn…
Tuy cũng có một số hạn chế, nhưng nếu chúng ta có đội ngũ nhân lực chất lượng, giàu
kinh nghiệm và các biện pháp tổ chức thi công hợp lý hồn tồn có thể khắc phục được.
Tóm lại, với các ưu điểm hiện đã thấy và với thiết bị thi cơng nhỏ gọn, cọc khoan nhồi
đường kính nhỏ có thể thi công tốt trong điều kiện mặt bằng chật hẹp mà sức chịu tải của
cọc cao, đồng thời mang nhiều lợi ích về hiệu quả kinh tế , cọc khoan nhồi đường kính
nhỏ sẽ là lựa chọn cho các chủ đầu tư, các thiết kế trong hiện tại và tương lai.
II. Kiến nghị
Do việc thi cơng cọc địi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao, thiếu kỹ sư, nhân công lành nghề,
nên cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ vẫn chưa được sử dụng rộng rãi.
Cần giảm giá thành thi công, tìm ra nhiền biện pháp thi cơng mới, đào tạo các bộ, kỹ
sư giỏi, lành nghề sẽ giúp cho việc thi công cọc thuận lợi và phương án “cọc khoan nhồi
tiết diện nhỏ” sẽ phát triển mạnh mẽ và phổ biến hơn.

--TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Châu Ngọc Ẩn (2005) “Nền Móng”, nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Tp.HCM.
[2] Châu Ngọc Ẩn (2004) “ Cơ học đất”, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Tp.HCM.
[3] TCVN 10304-2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
TCVN 9395-2012: Cọc khoan nhồi – Thi công & nghiệm thu.
TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
[4] Các nguồn khác.

Trang | 23