cọc khoan nhồi vùng hang cát- xtơ

GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
1

GS. TS. NGUYỄN VIẾT TRUNG (Chủ biên)
ThS. NGUYỄN TUẤN ANH, KS . LÊ QUANG HANH






CỌC KHOAN NHỒI TRONG
VÙNG CÓ HANG ĐỘNG CASTƠ










NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG

HÀ NỘI THÁNG 11-2004
GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
2

CHƯƠNG MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của các công trình xây dựng
quy mô lớn, móng cọc khoan nhồi ngày càng trở thành một hình thức móng sâu
được dùng nhiều cho các công trình xây dựng, giao thông, thuỷ lợi, công nghiệp,
nhà cao tầng và đặc biệt là trong các công trình cầu. Sở dĩ việc áp dụng cọc khoan
nhồi trong xây dựng cầu đường ô tô ở nước ta phát triển mạnh chủ yếu vì cọc khoan
nhồi có các ưu điểm cơ bản như: Thiết bị đơn giản, thi công dễ dàng, đầu tư ít và
đặc biệt là biến các công việc thi công dưới nước trở thành thi công trên mặt nước,
nó phù hợp với thực tế của Việt Nam. Sử dụng cọc khoan nhồi đã đẩy nhanh được
tiến độ thi công, có tác dụng lớn trong việc hạ giá thành xây dựng cầu.
Đầu những năm 90, ở Việt Nam lần đầu tiên ngành xây dựng cầu đã ứng dụng
công nghệ cọc khoan nhồi đường kính F1.4m hạ sâu 30m khi thi công cầu Việt Trì.
Từ đó đến nay công nghệ thi công cọc khoan nhồi được phát triển rất nhanh. Chúng
ta đã làm chủ công nghệ thi công cọc đường kính từ 1¸ 2m hạ sâu trong đất từ 40 ¸
60m, thậm chí sâu đến 80 ¸100 m. Cọc khoan nhồi hiện nay có thể nói là giải pháp
chủ yếu để giải quyết kỹ thuật móng sâu, trong các điều kiện địa chất đất yếu hoặc
địa chất phức tạp, đặc biệt là trong vùng hang động castơ.
Qua mấy chục năm áp dụng, thông qua việc nghiên cứu, thí nghiệm, tổng kết,
chúng ta đã có được Quy trình Thiết kế móng cọc 22TCN-21-86 trong đó có quy
định việc thiết kế cọc khoan nhồi, Quy trình Thi công và Nghiệm thu cọc khoan
nhồi 22TCN-257-2000. Chúng ta đã có phương pháp tính toán khả năng chịu tải
thẳng đứng và nằm ngang của cọc khoan nhồi nói chung, nhưng các tham số để xác
định khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi trong vùng có hang động castơ thì đến
nay vẫn chưa được tổng kết.
1. Các ưu khuyết điểm của cọc khoan nhồi :
Trong nền đất dùng các loại máy khoan khoan thành các lỗ có đường kính và độ
sâu nhất định, sau đó thả lồng cốt thép và đổ bê tông tạo thành cọc thì được gọi là
cọc khoan nhồi.
a. Cọc khoan nhồi có các ưu điểm sau:

(1) Điều kiện áp dụng rất phổ biến: Cọc khoan nhồi có thể áp dụng rộng rãi với
các loại đất nền như: đất sét, đất cát, đất sỏi sạn, đất sỏi cuội, đá phong hoá, đá
nguyên khối. Thích hợp với các loại kết cấu cầu như: Dầm giản đơn, dầm liên tục,
cầu vòm, cầu khung Có thể thi công được cả chỗ nước sâu.
(2) Thiết bị thi công đơn giản: Các thiết bị thi công dễ chế tạo, thậm chí còn có
thể dùng các máy khoan thăm dò địa chất. Các loại thiết bị lớn tương đối ít nên các
đơn vị thi công cầu dễ đầu tư mua sắm thiết bị.
(3) Dạng kết cấu mố trụ cầu đơn giản: Có thể dùng kết cấu mố trụ một hàng
cọc, thi công đơn giản, có thể tránh việc thi công dưới nước. Đối với một số công
trình cần tránh ảnh hưởng đến các công trình lân cận đã xây dựng hoặc khu vực dân
cư đông đúc thì cọc khoan nhồi rất thích hợp.
GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
3

(4) Giá thành hạ: Tiết kiệm kinh phí xây dựng.
(5) Trong quá trình thi công vẫn có thể tiếp tục kiểm tra địa tầng: Có thể căn cứ
theo cấu tạo địa tầng và yêu cầu thiết kế để điều chỉnh chiều dài và đường kính cọc.
Không bị hạn chế bởi các điều kiện về xe cần trục và vận chuyển.
Các ưu điểm trên có ý nghĩa rất lớn đối với việc thi công cầu.
Việc sử dụng kết cấu móng cọc khoan nhồi trong cầu đường ô tô đã đẩy nhanh
tiến độ thi công rõ rệt. Ví dụ như cầu Đông Kinh chỉ trong 15 ngày đã thi công xong
10 cọc có đường kính 1000mm dài 15m xuyên vào nền đá vôi có nhiều hang động.
Hầu hết các cầu lớn thi công đúc hẫng ở nước ta trong vài năm gần đây đều
dùng móng cọc khoan nhồi. Cầu Hoàng Long, cầu Phù Đổng, cầu sông Gianh thi
công nhanh cũng nhờ áp dụng kết cấu móng cọc khoan nhồi.
Đặc biệt cầu Cần Thơ sắp xây dựng sẽ có mong cọc khoan nhồi sâu đến xấp xỉ
100m sẽ là một bước tiến mới trong xây dựng ở nước ta.
So sánh cọc khoan nhồi với một số kết cấu móng khác
Loại móng

Hạng mục
Đào trần Giếng chìm

Cọc đóng Cọc ống
Cọc khoan
nhồi
Phạm vi
thích hợp
Dùng cho
vùng nước
cạn. Đối với
vùng nước sâu
rất khó thi
công.
Dùng cho các
loại đất, nước
sâu vẫn dùng
được. Gặp
mặt đá
nghiêng thi
công rất khó
khăn
Kích thước và
chiều dài cọc
nhỏ. Gặp đá,
sỏi cuội không
dùng được.
Chiều dài cọc
hạn chế.

Thích hợp với
các loại đất,
đá. Đường
kính và chiều
dài cọc lớn.
Không bị lở
thành
Độ thích hợp
lớn: các loại
đất đá, kết
cấu, chiều sâu
nước đều
dùng được.
Yêu cầu
thiết bị
Thiết bị rất ít
Thiết bị ít,
đơn giản, cần
bơm cao áp,
máy nén khí.
Thiết bị đóng
cọc lớn, cần
nhiều máy
phức tạp.
Thiết bị rất
phức tạp, máy
rung, cần trục
lớn.
Thiết bị thi
công tương

đối đơn giản.
Vật liệu xây
dựng
Dưới đáy bệ
không cần vật
liệu.
Giếng chìm
tốn nhiều vật
liệu.
Dùng nhiều cốt
thép.
Dùng nhiều
thép để hàn
mặt bích.
Dùng thép ít,
vật liệu cho thi
công ít.
Giá thành
Rất thấp
Giá thành có
thể gấp 2¸3
lần cọc khoan
nhồi.
Giá thành xấp
xỉ hoặc cao hơn
cọc khoan nhồi.

Giá thành rất
cao.
Giá thành

thấp.
Tiến độ thi
công
Nước cạn thi
công rất
nhanh, nước
sâu thi công
chậm.
Thi công rất
chậm, đặc
biệt khi đáy
móng đặt trên
nền đá.
Khi đất nền
khó, tiến độ thi
công chậm.
Tiến độ thi
công nhanh.
Tiến độ thi
công tương
đối nhanh.
Vùng có
hang castơ
Chỉ áp dụng
được khi nước
Không áp
dụng được,
giếng dễ bị
Không đóng
được cọc vào

Áp dụng được
nhưng giá
Có khó khăn
trong thi công.
GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
4

cạn. nghiêng. đá vôi. thành cao.

b. Một số nhược điểm của cọc khoan nhồi:
(1) Tác nghiệp tại hiện trường nhiều, khó thi công theo các phương pháp lắp
ghép, công xưởng hoá.
(2) Còn dùng nhiều đến lao động chân tay. Chất lượng cọc phụ thuộc rất nhiều
vào trình độ và kinh nghiệm của công nhân.
(3) Sau khi cọc đúc xong, công tác kiểm tra đánh giá chất lượng cọc tương đối
khó khăn.
(4) Quá trình thi công còn tồn tại một số vấn đề khó xử lý như: Sụt lở thành
vách, rửa lỗ khoan, mất dung dịch trong lỗ khoan
2. Phạm vi áp dụng:
(1) Chiều sâu nước và lưu tốc: Cọc khoan nhồi thi công trên bờ và vùng nước
cạn đã rất phổ biến, còn đối với việc thi công dưới nước thì cọc khoan nhồi cũng rất
hiệu quả. Trước mắt với chiều sâu nước tới 9m ta vẫn có khả năng thi công. Với các
phương pháp thi công cọc khoan nhồi hiện nay thì với lưu tốc nước tới 3m/sec và
chiều sâu tới 5 ¸ 6m cũng có thể thi công được.
(2) Nước có áp lực và chênh lệch mặt hố: Tại Hà Nội cũng có tầng cát chảy
(nước có áp lực), chúng ta cũng đã thi công xong hàng loạt cọc khoan nhồi có
đường kính D = 800, 1000 và 1200mm dùng cho các nhà cao tầng.
Ở các hang castơ sống cũng thường gặp hiện tượng nước có áp lực.
Gặp trường hợp nước có áp lực cần tính toán kỹ chiều cao cột nước để tìm biện

pháp khắc phục. Tốt nhất phải có thiết bị giữ ổn định chiều cao cột nước trong ống
vách.
(3) Các loại đất: Cọc khoan nhồi có thể áp dụng cho các loại đất đá. Khi gặp đá
vôi có hang castơ cần đặc biệt chú ý độ sâu và kích thước của hang.
Khi gặp đất nền có góc nội ma sát nhỏ hơn 12° cần đặc biệt lưu ý hiện tượng lở
thành vách.
(4) Loại cọc khoan nhồi:Cọc ma sát thường được áp dụng phổ biến, chiều dài
cọc hiện nay tại Việt Nam đã đạt đến 87m (móng cầu Lạc Quần).
Khi tầng phủ mỏng và chiều sâu xói lớn thì dùng cọc chống là hợp lý nhất. Cọc
khoan nhồi trong vùng đá vôi thì dù sâu bao nhiêu cũng nên coi là cọc chống. Với
cọc chống thì nên bỏ qua khả năng chịu tải theo ma sát của lớp đất phủ. Ngoài ra
trong tầng đất phủ nếu có lớp đất yếu thì phải chú ý xét đến ma sát âm.
3. Một số công trình điển hình sử dụng cọc khoan nhồi trong vùng
castơ :
Đối với Việt Nam, đặc điểm địa hình chủ yếu là đồi núi (chiếm đến 3/4 diện
tích). Trong đó đá vôi được coi là một tài nguyên khoáng sản lớn thứ 2 ở châu Á,
GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
5

sau Trung Quốc với gần 6000 km
2
lộ diện, chiếm gần 20% diện tích cả nước (tài
liệu của VIBEKAP). Chúng ta có các hang động nổi tiếng như động Phong Nha
(Quảng Bình) với hệ thống sông ngầm dài hàng trăm cây số, động Hòa Bình Việc
xử lý nền móng công trình qua khu vực này là một vấn đề rất khó khăn, trong đó
giải pháp cọc khoan nhồi là sự lựa chọn hiệu quả nhất. Một số công trình tiêu biểu
như :
Móng trụ cầu Đông Kinh (Lạng Sơn ) sử dụng cọc khoan nhồi đường kính 100
cm, dài 10 ¸15 m, khả năng chịu tải của cọc 500 ¸ 600 tấn. Cọc xuyên qua địa tầng

có hang động castơ, chân cọc tựa trên nền đá vôi, thi công bằng máy khoan GPS
1500 của Trung Quốc.
Móng trụ cầu Non Nước (Ninh Bình) sử dụng cọc khoan nhồi đường kính 1.5m,
cọc dài 40 ¸ 60m, khả năng chịu tải của cọc 910 ¸ 950 tấn. Cọc xuyên qua địa tầng
có hang động castơ, chân cọc tựa trên nền đá vôi, thi công bằng máy khoan Leffer.
Móng mố trụ cầu Đá Bạc trên Quốc lộ 10, sử dụng móng cọc khoan nhồi đường
kính 1.5 và 2m. Cọc xuyên qua địa tầng hang castơ (có cả hang castơ sống và castơ
chết), thi công bằng máy khoan QJ250-1.
Móng mố trụ cầu Bợ (Hoà Bình) sử dụng cọc khoan nhồi đường kính 1.5m.
Cọc xuyên qua địa tầng hang castơ sống, quá trình khoan thường xuyên bị mất dung
dịch, sử dụng máy khoan BAUER.
Móng nhà máy xi măng Tam Điệp do Đan Mạch thiết kế và giám sát thi công,
sử dụng hàng trăm cọc khoan nhồi đường kính 100 ¸125 cm. Toàn bộ nhà máy nằm
trên khu vực hang động castơ.
Móng mố trụ cầu Hoàng Long (Thanh Hoá) sử dụng cọc khoan nhồi đường
kính 2m xuyên qua địa tầng hang castơ. Trong quá trình khoan tạo lỗ đã sử dụng kết
hợp 2 loại thiết bị: máy khoan gầu xoay ED 4000 để khoan tầng đất, sau đó dùng
máy khoan theo nguyên lý tuần hoàn ngược TRC để khoan tiếp vào tầng đá gốc.
Móng nhà máy xi măng Hải Phòng hiện đang thi công, sử dụng cọc khoan nhồi
đường kính D = 1m ¸1.25m, khối lượng cọc rất lớn. Các cọc đều xuyên qua địa
tầng hang castơ rất phức tạp.
Đặc biệt đường Hồ Chí Minh giai đoạn I vượt qua khu vực Quảng Bình gồm 2
nhánh (nhánh Đông và nhánh Tây). Trong đó nhánh Tây đi trên đỉnh hệ thống hang
động Phong Nha. Các cầu xây dựng ở khu vực này đều sử dụng kết cấu móng cọc
khoan nhồi để xuyên qua địa tầng hang động castơ. Tiêu biểu như:
Cầu Troóc (Bố Trạch - Quảng Bình): Sử dụng móng cọc khoan nhồi đường
kính D = 80 cm, sức chịu tải của cọc 420 ¸ 450 tấn. Chiều dài cọc thay đổi từ 18 ¸
28m. Trong đó bề dày lớp đất phủ khoảng 8m, còn lại là đá vôi phong hoá nứt nẻ,
hang rãnh castơ, có hang vòm cao 2.4m. Sử dụng máy khoan đập cáp CZ-30 của
Trung Quốc. Giữ thành hố khoan bằng ống vách, việc khoan cọc gặp rất nhiều khó

khăn.
Cầu Trạ Ang (Bố Trạch- Quảng Bình): Sử dụng móng cọc khoan nhồi đường
kính D = 100 cm . Sức chịu tải của cọc 500 ¸ 600 tấn. Chiều dài cọc thay đổi D =
19 ¸39 m. Bề dày tầng đất lớp phủ khoảng 8 ¸10m. Còn lại là đá vôi nứt nẻ, hang
GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
6

rãnh castơ, có những cọc vượt qua 2 ¸3 tầng hang. Sử dụng máy khoan GPS và đập
cáp CZ-30 của Trung Quốc, giữ thành lỗ khoan bằng ống vách thép. Việc khoan cọc
rất khó khăn, mất rất nhiều thời gian, có cọc khoan đến 6 tháng.
Cầu Vĩnh Sơn (Bố Trạch - Quảng Bình) thuộc nhánh Đông đường Hồ Chí
Minh: Sử dụng kết cấu cọc khoan nhồi đường kính D = 1 m (mố 5 cọc, trụ 4 cọc),
khi khoan kiểm tra mùn đầu cọc phát hiện bên dưới mũi cọc là hang động castơ
(trần vòm hang còn khoảng 1 m ), phải xử lý mất nhiều thời gian .
4. Hệ thống quy trình, quy phạm thiết kế, thi công và nghiệm thu
cọc khoan nhồi:
Bộ GTVT và Bộ Xây dựng đã ban hành một số tiêu chuẩn liên quan đến công
tác khảo sát, thiết kế thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi như :
- Quy trình khoan thăm dò địa chất công trình 22 TCN 259-2000 .
- Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế 20 TCN 21 - 86.
- Cọc khoan nhồi - Yêu cầu về chất lượng thi công TCXD 206 - 1998 .
- Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu các công tác về nền móng TCXD 79-
1980.
- Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi 22 TCN 257 - 2000.
- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 18 - 79.
- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-2001.
- Quy trình thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý của nền đá 22 TCN 57 - 84.
Trong các quy trình quy phạm trên, chưa có một tài liệu nào chỉ dẫn chi tiết về
việc khảo sát thiết kế đối với các công trình đặt trên vùng địa chất có hang động

castơ. Trước bức xúc trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến các sự cố trong
thi công cọc khoan nhồi ở các cầu trên đường Hồ Chí Minh đi qua khu vực hang
động castơ. Bộ GTVT đã có văn bản số 351/GTVT-CGĐ ngày 12 tháng 2 năm
2001 hướng dẫn quá trình khảo sát thiết kế và thi công các công trình trên tuyến
đường Hồ Chí Minh trong vùng địa chất có hang động castơ, trong khi chờ ban
hành chính thức “Hướng dẫn chi tiết quy định khảo sát thiết kế, thi công cọc
khoan nhồi trong vùng hang động Castơ“. Tuy nhiên nội dung của công văn này
cũng chưa đưa ra các biện pháp cụ thể nhằm khắc phục các sự cố phát sinh trong
quá trình thi công cũng như nguyên tắc thiết kế cọc khoan nhồi trong vùng hang
động castơ.
Một trong các vấn đề quan tâm hiện nay là các giải pháp để xử lý trong quá
trình thi công cọc trong vùng hang động castơ. Với các giải pháp như vậy thì việc
tính toán sức chịu tải của cọc sẽ theo mô hình tính tóan nào cho phù hợp thực tế.
Vấn đề tổng kết các kinh nghiệm thiết kế và thi công cọc khoan nhồi trong vùng
hang động castơ là rất cần thiết. Trong tàI liệu này sẽ cố gằng đưa ra một số ý kiến
bước đầu về vấn đề này.


GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
7








CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ CÁC SỰ CỐ THƯỜNG GẶP KHI THI CÔNG
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG HANG ĐỘNG CASTƠ
Đặc điểm công nghệ thi công cọc khoan nhồi là khoan tạo lỗ trong nền đất, giữ
ổn định vách hố khoan bằng ống vách, dung dịch bentonit. Sau đó tiến hành đúc cọc
theo phương pháp đổ bê tông trong nước. Do vậy có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến
quá trình thi công và có thể thường xẩy ra rất nhiều sự cố, có khi ảnh hưởng xấu đến
chất lượng cọc khoan nhồi. Các móng cọc khoan nhồi xây dựng trong vùng địa chất
có hang động castơ có những khó khăn riêng biệt và những sự cố riêng, ngoàI
những sựcố như các cọc khoan nhồi thông thường
Trước tiên, xin giới thiệu vài nét về hiện tượng castơ.
I/ HIỆN TƯỢNG CASTƠ:
I.1 Khái niệm:
Khi đá vôi, đá đôlômit, đá phấn, đá macnơ, thạch cao, anhiđrit, muối mỏ và
muối kali bị nước trên mặt và nước dưới đất hoà tan và rửa lũa thì trên mặt đất hình
thành những phễu, những hố sụt cùng những dạng khác của địa hình, còn ở bên
trong đất đó là những chỗ trống, khe rãnh và hang đủ kiểu loại. Người ta gọi tất cả
những loại hình ở trên mặt và dưới đất được tạo nên bằng cách như vậy là castơ.
Hang castơ thường có ở những vùng nền đá vôi bị hoà tan trong nước như
cacbonat, sunfat, muối mỏ và muối kali. Castơ không thể tạo thành được ở các loại
đất đá khác.
Ngoài ra hang castơ có thể hình thành do cấu tạo địa tâng (ví dụ như ở Lạng
Sơn).
I.2 Các loại hình trên mặt và dưới sâu của castơ:
Theo N.A Gvôzđetxky (1972) nhận xét rằng những loại hình castơ trên mặt
gồm có: Gờ và rãnh, khe hẻm và mương xói không còn hoạt động, máng castơ, lòng
chảo, bãi thấp, lỗ của miệng giếng, lỗ hé rộng và vực tự nhiên, vách đá dựng đứng
và dốc, hang lộ thiên và lối vào hang ngầm Tất cả những loại hình đó đều là
những yếu tố quan trọng của cảnh quan castơ. Đối với công tác thiết kế nền và
móng công trình thì các dạng ngầm castơ (rãnh, đường thông thương, nhiều tầng
hang ) có ý nghĩa đặc biệt, bởi vì cơ cấu hang ngầm rất phức tạp và cấu trúc bên

trong của đá bị castơ hoá cũng vậy. Có nhiều cách phân loại hang ngầm castơ
GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
8

nhưng cách phân loại sau có ý nghĩa thực tế nhất đối với việc thiết kế nền móng
công trình: Đó là hang castơ sống và castơ chết.
- Castơ sống: Đó là các hang hốc castơ, rãnh, mạch ngầm vẫn đang trong quá
trình castơ hoá, tức là vẫn có nước tích tụ hoặc lưu thông trong hang, rãnh, tiếp tục
hoà tan đá để phát triển hệ thống hang, rãnh này. Biểu hiện là trong lòng hang có
thể là mạch nước hoặc bùn sét, hữu cơ
- Castơ chết: Đó là hệ thống hang, rãnh mương đã kết thúc quá trình castơ hoá,
biểu hiện là trong lòng hang, mương, rãnh khô hoặc được nhét đầy đất, đá.
I.3 Thiết kế và xây dựng công trình ở vùng có castơ:
Sự tồn tại castơ ở một vùng nào đó bao giờ cũng chứng tỏ rằng đá có thể mất
tính liền khối và ổn định, độ thấm nước của đá tăng lên, mức độ sũng nước thường
rất lớn. Vì vậy, việc thiết kế và xây dựng các công trình ở vùng castơ bao giờ cũng
phải dựa trên kết quả nghiên cứu địa chất công trình chi tiết hơn so với các vùng
không có castơ. Trong các tài liệu nghiên cứu như vậy, phải nhận xét và đánh giá
được các vấn đề sau với mức độ chi tiết tương ứng với từng giai đoạn khảo sát và
thiết kế công trình:
(1) Chiều sâu và thế nằm của đá bị hoà tan kể từ mặt đất, địa hình của bề mặt
đá. Chiều dày, thành phần và tính chất của các trầm tích phủ.
(2) Chiều dày của các đá bị hoà tan, mức độ castơ hoá, sự phân bố không gian
của các loại hình castơ trên mặt và dưới sâu, ảnh hưởng của chúng tới sự ổn định
chung của khu vực.
(3) Phạm vi chịu nén của công trình đang thiết kế, kích thước lan rộng của
phạm vi đó trong đá bị castơ hoá, khả năng chịu tải của đá này cũng như của các
trầm tích phủ.
(4) Độ thấm nước và độ giàu nước của đá bị castơ hoá, chiều sâu, thế nằm của

mực nước castơ, cột nước có áp khi thiết kế các công trình đặt móng sâu, công trình
ngầm.
(5) Cường độ phát triển của castơ, các dạng, loại hình và tần số xuất hiện castơ,
nguyên nhân và điều kiện thúc đẩy nó phát triển.
(6) Những nguyên tắc và phương pháp đang được áp dụng để xây dựng và đảm
bảo sự ổn định của các công trình trên cơ sở đúc rút kinh nghiệm xây dựng và khai
thác nhiều công trình trong khu vực đang nghiên cứu.
(7) Xác định được bề dày của đá vôi nguyên khối dưới chân cọc dự kiến.
(8) Biện pháp xử lý hang castơ ở phạm vi thân cọc.
(9) Xác định được hang castơ do hình thành tại chỗ hay do cấu tạo địa tầng.
Hang castơ còn phát triển hay đã ổn định.
Sau đây sẽ trình bày một số sự cố đã gặp ở một số cầu sử dụng kết cấu móng
cọc nhồi qua vùng hang động castơ.
I.4 Ví dụ về hiện trạng castơ ở nhà máy xi măng Tam Điệp:
GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
9

Nhà máy xi măng Tam Điệp (Ninh Bình) do Đan Mạch thiết kế và giám sát thi
công. Móng sử dụng kết cấu cọc khoan nhồi. Toàn bộ kết cấu móng sử dụng khoảng
gần một nghìn cọc. Trước khi khoan cọc nhồi, tư vấn giám sát đã cho khoan kiểm
tra castơ tại tim mỗi cọc. Tài liệu khoan kiểm tra castơ tại 175 cọc do Công ty Tư
vấn xây dựng công trình thuỷ I thi công cho kết quả như sau:


Hình 1: Nhà máy xi măng Tam Điệp

GS.TS.Nguyn vit Trung, Th.S. Nguyn tun Anh
CC KHOAN NHI TRONG VNG Cể HANG ễNG CAST
10

Ký hiệu lớp
Cao độ đáy lớp (m)
Độ sâu đáy lớp (m)
Bề dầy lớp (m)
Trụ cắt
hố đào
Mô tả
địa tầng
Lý t r ìn h :
Tỷ l ệ :
X:
Y:
Ng à y h o à n t h à n h:
Ng à y k h ở i c ô n g :
Mực n -ớ c d -ớ i đ ấ t :
Xu ất h iệ n:
ổ n đ ịn h :
Số hiệu mẫu
Độ sâu mẫu (m)
k h o a n k iể m t r a k a r s t e r t â m c ọ c n h ồ i
c ô n g t r ìn h : n h à má y x i mă n g t a m đ iệp - n in h b ìn h
LK19
51.910 m 1/ 200
m
m
15/8/2001
1
47.62 4.29
4.29

S ét pha lẫn dăm sạn. Trạng thái dẻo cứng.
2
39.41 12.50
8.21
38.61 13.30
0.80
38.41
13.50
0.20
37.51 14.40
0.90
37.11 14.80
0.40
36.71 15.20
0.40
3
30.31 21.60
>6.40
Đá vôi mầu xám xanh liền khối. Cứng chắ c.
Hình trụ lỗ khoan 19
l ỗ k h o a n :
Ca o đ ộ l ỗ k h o a n :
To ạ đ ộ l ỗ k h o a n :
Đá vôi mầu xám xanh phong hoá nứt nẻ mạnh,
xuất hiện nhiều hang, rãnh Karster đ-ợc lấp nhét bùn sét.
4.29-21.60
Mẫu l-u

GS.TS.Nguyn vit Trung, Th.S. Nguyn tun Anh
CC KHOAN NHI TRONG VNG Cể HANG ễNG CAST

11

Hình trụ lỗ khoan 68
Ký hiệu lớp
Cao độ đáy lớp (m)
Độ sâu đáy lớp (m)
Bề dầy lớp (m)
Trụ cắt
hố đào
Mô tả
địa tầng
Lý t r ìn h :
Ca o đ ộ l ỗ k h o a n :
l ỗ k h o a n :
Tỷ l ệ :
To ạ đ ộ l ỗ k h o a n :
X:
Y:
Ng à y h o à n t h à n h :
Ng à y k h ở i c ô n g :
Mực n -ớ c d -ớ i đ ất :
Xu ất h iệ n :
ổ n đ ịn h :
Số hiệu mẫu
Độ sâu mẫu (m)
k h o a n k iể m t r a k a r s t e r t â m c ọ c n h ồ i
c ô n g t r ìn h : n h à má y x i mă n g t a m đ iệp - n in h bìn h
LK68
51.790 m 1/ 200
m

m
14/11/2001
1
36.11 15.68
15.68
S ét pha lẫn dăm s ạ n. Trạng thái dẻo cứng.
34.99 16.80
1.12
34.19 17.60
0.80
33.19 18.60
1.00
31.59 20.20
1.60
30.49 21.30
1.10
29.09 22.70
1.40
2
27.59 24.20
1.50
Đá vôi mầu xám xa nh phong hoá nứt nẻ mạnh,
xuấ t hiện nhiều ha ng, rãnh Karster đ-ợc lấp nhét bùn s ét.
24.19 27.60
3.40
22.39 29.40
1.80
19.49 32.30
2.90
3

12.79 39.00
>6.70
Đá vôi mầu xám xa nh liền khối. Cứng chắc.
15.68-39.00
Mẫu l-u


GS.TS.Nguyn vit Trung, Th.S. Nguyn tun Anh
CC KHOAN NHI TRONG VNG Cể HANG ễNG CAST
12

Hiện trạn g Cas tơ nhà máy Xi măng Tam Điệp
111
34
1
21
1
7
Không có hang Castơ
Có 1 tầng Castơ
Có 5 tầng Castơ
Có 2 tầng Castơ
Có 4 tầng Castơ
Có 3 tầng Castơ

- 111 cc (chim 63%) khụng cú hin tng cast.
- 34 cc (chim 19%) xuyờn qua 1 tng hang cast.
- 21 cc (chim 12%) xuyờn qua 2 tng hang cast.
- 7 cc (chim 4%) xuyờn qua 3 tng hang cast.
- 1 cc (chim 0.6%) xuyờn qua 4 tng hang cast.

- 1 cc (chim 0.6%) xuyờn qua 5 tng hang cast.
Hang cast cú chiu cao vũm t 0.3 á 3.2m. Trong s 99 hang cast trờn cú 77
hang cast sng (trong cha nc hoc bựn nhóo) chim 78%, cũn li l hang cast
cht.
Cú th núi cu trỳc a tng trong vựng nỳi ỏ vụi ca Vit Nam nh Ho Bỡnh,
Ninh Bỡnh, Thanh Hoỏ, Qung Bỡnh rt phc tp. Cho nờn vic thit k cỏc kt
cu nn múng cụng trỡnh xõy dng trờn khu vc ny cn phi c bit chỳ trng n
cụng tỏc kho sỏt a cht, nhm a ra cỏc gii phỏp múng thớch hp.
II/ MT S V D C TH V S C MểNG CU DNG CC KHOAN NHI
TRONG VNG HANG CAST
II.1. Cu Troúc:
II.1.1 Gii thiu chung:

GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
13

Hình 2: Cầu Troóc - đường HCM
Cầu Troóc nằm ở đầu tuyến đường Hồ Chí Minh (nhánh Tây), cầu bắc qua sông
Troóc thuộc địa phận huyện Bố Trạch - Quảng Bình, gần khu vực động Phong Nha.
Chế độ thuỷ văn của sông Troóc ảnh hưởng rất lớn của hệ thống hang động,
ngầm ở bên dưới. Bình thường nước chảy rất chậm, ít nước nhưng khi thượng
nguồn có mưa, nước từ các hệ thống hang động chảy về rất nhanh.
Khu vực xây dựng cầu tương đối bằng phẳng, hai bờ là 2 bãi đất rộng, lòng
sông có vài vị trí lộ đá gốc liền khối, mặt cắt địa chất tại một số cọc ở mố, trụ như
sau:
Các mố trụ có kết cấu móng cọc khoan nhồi đường kính F800mm. Chiều dài
cọc thay đổi L = 18 ¸ 29m.
- Trong quá trình khảo sát thiết kế kỹ thuật (mỗi mố, trụ 1 lỗ khoan tại tim).
Phát hiện thấy có hiện tượng hang động castơ và đã thiết kế cọc khoan nhồi trong

đó chỉ định dùng công nghệ khoan tạo lỗ có ống vách và để lại ống vách sau khi đổ
bê tông cọc.
Trong bước bản vẽ thi công, theo yêu cầu của Bộ Giao thông vận tải tại mỗi vị
trí tim cọc đều khoan săm 1 lỗ khoan địa chất để xác định chiều dài cọc chính thức
đối với từng cọc, với nguyên tắc mũi cọc phải đặt trên đá liền khối tối thiểu 5 m .
Kết quả khoan săm cho thấy cao độ đặt mũi cọc rất khác nhau điều đó chứng tỏ hệ
thống hang động castơ bên dưới phát triển rất phức tạp. Ngoài ra cường độ đá vôi
lớn R' = 1400 kG/cm
2
.
II.1.2 Công nghệ khoan cọc nhồi cầu Troóc :
(1) Dưới thiệu năng lực máy khoan CZ-30 của Trung Quốc :
- Phương pháp khoan : Dùng phương pháp khoan đập.
- Đường kính khoan : 600 ¸1500 mm .
- Chiều sâu khoan lớn nhất : 80m
- Trọng lượng quả búa 2.5 tấn.
- Bảo vệ thành hố khoan bằng ống vách thép và để lại sau khi đổ bê tông.
(2) Trình tự các bước công nghệ :
*Bước 1 :
- San nền mặt bằng công trường, làm lán trại, đường vào công trường, đắp cạp
mở rộng mặt bằng thi công mố. Đối với trụ đắp đường công vụ cho máy khoan
xuống và đắp đào thi công trụ .
- Thi công hệ thống thoát nước tạm .
* Bước 2 :
- Lập, dựng và định vị ống vách .
GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
14

- Dùng búa đóng cọc chấn động để đóng ống vách xuống. Để cho thành ống

vách phía trên không bị biến dạng, phải đặt trên miệng ống 1 tấm thép dày 30mm .
- Dùng búa đập đất, đá trong lòng ống vách, lấy mùn khoan bằng gàu.
- Kiểm tra độ lắng động và mùn trong lỗ khoan.
- Kiểm tra cao độ đáy lộ khoan .
- Nghiệm thu lỗ khoan .
* Bước 3 :
- Lòng cốt thép được gia công chế tạo thành các đoạn ở trên bờ sau đó được
đưa ra vị trí thi công .
- Lắp đặt lồng cốt thép vào trong lỗ khoan bằng máy khoan và hệ thống cáp,
puli trên đỉnh tháp khoan
- Cố định lồng thép vào thành ống vách.
- Lắp đặt các ống tremie.
- Chuẩn bị các điều kiện để phục vụ công tác đổ bê tông.
* Bước 4:
- Bê tông đúc cọc được cấp từ trạm trộn đặt ở trên bờ.
- Đổ bê tông cọc bằng ống dẫn thẳng đứng (ống tremie)
* Bước 5:
Kiểm tra mùn ở đáy cọc bằng cách khoan trong lòng ống thép đặt sẵn (đáy ống
cách mũi cọc 50m).
- Kiểm tra chất lượng bê tông cọc.
* Bước 6:
- Nghiệm thu cọc

sù cè mÊt bóa khoan d-íi ®¸y lç
Bóa khoan
èng v¸ch
GS.TS.Nguyn vit Trung, Th.S. Nguyn tun Anh
CC KHOAN NHI TRONG VNG Cể HANG ễNG CAST
15

Hình trụ lỗ khoan cầu troóc - LK1
Ký hiệu lớp
Cao độ đáy lớp (m)
Độ sâu đáy lớp (m)
Bề dầy lớp (m)
Trụ cắt
hố đào
Mô tả
địa tầng
Lý t r ìn h c ầ u :
Ca o đ ộ l ỗ k ho a n :
l ỗ k h o a n :
Tỷ l ệ :
Ng à y h o à n t h à n h :
Ng à y k h ởi c ô n g :
Mực n -ớ c d -ớ i đ ất :
Xu ất h iệ n :
ổ n đ ịn h :
Số hiệu mẫu
Độ sâu mẫu (m)
N1 N2 N3
N
SPT
(N
2
+N
3
)
Đồ thị NSPT
Thí nghiệm SPT

Độ sâu (m)
Số búa
trên
15 cm
đ -ờ n g h ồ c h í min h
đ o ạ n : k h e g á t - u b ò ( k m 0 - k m 62 )
Gia i đ o ạ n : t h iế t k ế k ỹ t h u ật
LK1
9.340 m
Km 1+063.94
1/ 200
m
m
22/01/2000
24/01/2000
2
-1.66 11.00
11.00
S ét pha mầu xám vàng nâu đỏ, đôi chỗ
lẫn cát pha, cuội sỏi.
3a
-5.86 15.20
4.20
Đá vôi mầu xám trắng, phong hoá nứt
nẻ mạnh, đôi chỗ vỡ vụn. Xen kẹ p nhiều
hanh rãnh Castơ đ-ợc lấp nhé t đầy bởi
sét pha lẫn dăm sạn
-7.26 16.60
1.40
-8.36 17.70

1.10
-8.76 18.10
0.40
-9.46 18.80
0.70
-10.16 19.50
0.70
3b
-15.66 25.00
5.50
Đá vôi liền khối mầu xám trắng. Cứng
chắc
ND1
2 - 2.2
ND2
3.8 - 4
ND3
5.8 - 6
ND4
8.3 - 8.5
ND5
10.8 - 11
ND6
12.2 - 12.4
ND7
13.8 - 14
KND8
16.2 - 16.4
KND9
17.8 - 18

ND10
20 - 20.2
ND11
21.8 - 22
ND12
24.3 - 24.5
1.50
1.95
5.0 6.0 10.0 16
3.00
3.45
4.0 8.0 10.0 18
4.50
4.95
5.0 7.0 11.0 18
6.00
6.45
2.0 4.0 6.0 10
9.00
9.45
2.0 3.0 4.0 7
10.50
10.95
6.0 8.0 12.0 20
0
10
20
30
40
50

GS.TS.Nguyn vit Trung, Th.S. Nguyn tun Anh
CC KHOAN NHI TRONG VNG Cể HANG ễNG CAST
16

Ký hiệu lớp
Cao độ đáy lớp (m)
Độ sâu đáy lớp (m)
Bề dầy lớp (m)
Trụ cắt
hố đào
Mô tả
địa tầng
Tỷ l ệ :
Ng à y h o à n t h à n h :
Ng à y k h ở i c ô n g :
Mực n -ớ c d -ớ i đ ất :
Xu ất h iệ n :
ổ n đ ịn h :
Số hiệu mẫu
Độ sâu mẫu (m)
N1 N2 N3
N
SPT
(N
2
+N
3
)
Đồ thị NSPT

Thí nghiệm SPT
Độ sâu (m)
Số búa
trên
15 cm
đ -ờ n g h ồ c h í min h
đ o ạ n : k h e g á t - u bò ( k m 0 - k m 62 )
Gia i đ o ạ n : t h iế t k ế k ỹ t h u ật
LK2
8.500 m
Km 1+063.94
1/ 200
m
m
5/7/2000
8/7/2000
2
0.00 8.50
8.50
S ét pha mầ u xám và ng nâ u đỏ, đôi chỗ
lẫn cát pha, cuội sỏi.
3a
-3.70 12.20
3.70
Đá vôi mầu xám trắng, phong hoá nứt
nẻ mạnh, đôi chỗ vỡ vụn. Xen kẹp nhiều
hanh rãnh Castơ đ-ợc lấp nhét đầy bởi
sét pha lẫn dăm sạn
-4.10 12.60
0.40

-6.50 15.00
2.40
-8.30 16.80
1.80
-8.70 17.20
0.40
-9.20 17.70
0.50
-10.50 19.00
1.30
-11.70 20.20
1.20
3b
-16.50 25.00
4.80
Đá vôi liền khối mầ u xám trắng. Cứng
chắc
ND1
1.8 - 2
ND2
3.8 - 4
ND3
6.2 - 6.4
ND4
8.8 - 9
ND5
10 - 10.2
ND6
12 - 12.2
ND7

14 - 14.2
KND8
15.8 - 16
ND9
17.8 - 18
KND10
19 - 19.2
ND11
20.2 - 20.4
ND12
21.3 - 21.5
ND13
24.8 - 25
2.00
2.45
4.0 5.0 7.0 12
4.00
4.45
6.0 7.0 10.0 17
6.40
6.85
10.0 12.0 15.0 27
0
10
20
30
40
50
Lý t r ìn h c ầ u :
Ca o đ ộ l ỗ k h o a n :

l ỗ k h o a n :
Hình trụ lỗ khoan cầu troóc - LK2

II.1.3. S c k thut:
Trong quỏ trỡnh thi cụng cc khoan nhi cu Troúc. Cú 2 s c sy ra u
trong cụng on khoan to l. Vic x lý cỏc s c ny mt rt nhiu thi gian,
nhõn lc v nguy him n tớnh mng ca cụng nhõn.
(1). S c mt bỳa khoan di ỏy l:
- S c xy ra khi khoan to l cc s 3 ca m Mo. Theo kt qu khoan thm dũ
a cht, cc s 3 di 22m (tớnh t ỏy b) khi khoan gn n cao mi cc, do ỏ
gc nt n, hang hc cho nờn bỳa khoan b trt v kt vo hc ỏ. n v thi cụng
ó dựng mỏy khoan git bỳa lờn nhng khụng c, cng git, bỳa cng kt sõu
GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
17

thêm. Sau đó đơn vị thi công đã phải dùng 2 kích thủy lực 25 tấn đặt 2 bên, làm một
tay đòn bằng thép, buộc cáp, kích đầu búa. Kết quả là quả búa bị đứt làm đôi, phần
trên búa bật lên, còn toàn bộ phần dưới búa vẫn kẹt lại dưới đáy lỗ khoan.
Sau khi sự cố xảy ra, các bên hữu quan : Ban QLDA HCM, Ban khu vực, tư
vấn giám sát, tư vấn thiết kế, đơn vị thi công đã bàn cách khắc phục, đưa ra rất
nhiều biện pháp để xử lý, trong đó có cả biện pháp khoan bổ sung 01 cọc bên cạnh,
đổ bê tông lấp cọc đã khoan Sau rất nhiều thời gian sự cố trên mới được giải
quyết.

(2). Sự cố trượt búa, tụt ống vách:
- Sự cố xảy ra khi khoan cọc số 4 trụ T1.
- Khi khoan cọc số 4 đến độ sâu khoảng
gần 20m. Khi búa đang đập đá ở đáy lỗ khoan có
hiện tượng ống vách bị kéo tụt xuống. Đơn vị thi

công ngừng khoan, cho người xuống điều tra
nguyên nhân: Một phần tiết diện lỗ khoan có đá
gốc tạo thành mặt nghiêng. Trong quá trình hạ
ống vách bằng búa, đáy ống vách bị xé rách,
quăn lại và trượt theo mặt đá. Khi búa khoan đập
đất đá đã đập vào ống vách và kéo luôn ống vách
tụt xuống. Việc giải quyết sự cố này tuy không
nguy hiểm, khó khăn như sự cố trên nhưng cũng
mất rất nhiều thời gian.
II.2 Cầu Trạ Ang :
II.2.1 Giới thiệu chung:

Cầu Trạ Ang nằm trên đường Hồ Chí Minh, nhánh phía tây. Vị trí cầu sát với
ngã tư giao giữa đường Hồ Chí Minh và đường 20, cầu thuộc huyện Bố Trạch-
Quảng Bình .
Mố trụ cầu có kết cấu móng cọc khoan nhồi đường kính D = 100 cm .
Các đặc trưng mặt cắt địa chất cọc như sau :
sù cè tr-ît bóa, tôt èng v¸ch
Bóa khoan
èng v¸ch
GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
18

Trong quá trình thiết kế kỹ thuật cũng phát hiện thấy hệ thống hang động castơ
rất phức tạp ở bên dưới. Trong bước BVTC tiến hành khoan săm địa chất tại tim các
cọc để quyết định cao độ mũi cọc. Kết quả khoan cho thấy cao độ mũi cọc rất khác
nhau. Trong đó cọc dài nhất L = 39m, xuyên qua 3 tầng hang castơ.
Cũng như cầu Troóc, kết quả thí nghiệm nén mẫu đá tại cầu Trạ Ang cho thấy
đá vôi ở đây có cường độ rất cao ( R' = 1400 kG/cm

2
).
II.2.2 Công nghệ :
Việc thi công cọc khoan nhồi tại cầu Trạ Ang cùng lúc sử dụng 2 loại máy
khoan :
- Máy khoan đập cáp CZ -30 của Trung Quốc (như ở cầu Troóc).
- Máy khoan xoay: GPS -15 của Trung Quốc (tuần hoàn thuận).
+ Đường kính lỗ khoan: 0.8m, 1m, 1.2m và 1.5m.
+ Độ sâu lỗ khoan có thể đạt: Đá 50m, tầng phủ 80m.
+ Động cơ điện: Kiểu Y200L-4
- Cả hai loại máy này đều sử dụng ống vách thép để lại để giữ thành lỗ khoan
trong quá trình khoan tạo lỗ. Do đá vôi ở đây có cường độ lớn, rất cứng cho nên
việc khoan bằng máy khoan xoay tỏ ra không có hiệu quả. Cả ngày có khi chỉ khoan
được khoảng 20cm.
II.2.3 Trình tự các bước công nghệ: Giống như cầu Troóc .
II.2.4 Sự cố kỹ thuật :
Do địa tầng đặt móng mố trụ ở cầu Trạ Ang có hệ thống hang động castơ
rất phức tạp. Có những cọc đi qua 3 tầng hang, mặt hang lồi lõm, nghiêng dẫn đến
việc khoan rất khó khăn và thường xuyên xảy ra sự cố. Sự cố hay gặp nhất khi
khoan là sự cố kẹt búa, rơi búa đối với máy khoan đập cáp CZ-30. Trong đó nguy
hiểm nhất là khi búa rơi ở độ sâu hơn 30m (tính từ mặt đất thiên nhiên), việc giải
GS.TS.Nguyn vit Trung, Th.S. Nguyn tun Anh
CC KHOAN NHI TRONG VNG Cể HANG ễNG CAST
19

quyt s c ny mt nhiu
Hình trụ lỗ khoan cầu trạ ang - lk1
Ký hiệu lớp
Cao độ đáy lớp (m)
Độ sâu đáy lớp (m)

Bề dầy lớp (m)
Trụ cắt
hố đào
Mô tả
địa tầng
Lý t r ìn h c ầ u :
Ca o đ ộ l õ k h o a n :
l ỗ k h o a n :
Tỷ l ệ :
Ng à y h o à n t h à n h :
Ng à y k h ở i c ô n g :
Mực n -ớ c d -ớ i đ ất :
Xu ất h iệ n :
ổ n đ ịn h :
Số hiệu mẫu
Độ sâu mẫu (m)
N1 N2 N3
N
SPT
(N
2
+N
3
)
Đồ thị NSPT
Thí nghiệm SPT
Độ sâu (m)
Số búa
trên
15 cm

Đ-ờ n g h ồ c h í min h
đ o ạ n : k h e g á t - u bò ( Km 0 - Km 62)
g ia i đ o ạ n : t h iế t k ế k ỹ t h u ật
LK1
39.080 m
Km 21+464.71
1/ 200
m
m
13/4/2000
20/4/2000
3
36.28 2.80
2.80
S é t mầ u xám nâu, đôi chỗ lẫn đá tả ng
lăn, trạ ng thái cứng
4
28.58 10.50
7.70
S ét mầ u đỏ nâ u loang lổ, lẫn dăm sạn,
mảnh đá phong hoá, trạ ng thái nửa
cứng
5a
27.88 11.20
0.70
26.38 12.70
1.50
26.18 12.90
0.20
25.38 13.70

0.80
24.78 14.30
0.60
21.88 17.20
2.90
17.38 21.70
4.50
6a
14.28 24.80
3.10
Đá vôi mầu xám trắng nứt nẻ nhiều,
trong quá trình khoan đá bị vỡ vụn và
mất n-ớc. Trong lớp có nhiều rãnh
Castơ lấp nhết bởi sét pha dăm sạn.
Dẻo mềm đến dẻo cứng.
13.78 25.30
0.50
10.88 28.20
2.90
6b
5.58 33.50
5.30
Đá vôi liền khối mầ u xám trắng. Cứng
chắc
ND1
1.5 - 1.7
ND2
4 - 4.2
ND3
5.6 - 5.8

ND4
7.4 - 7.6
ND5
10.2 - 10.4
ND6
12.3 - 12.5
ND7
14.5 - 14.7
KND8
17.2 - 17.4
KND9
19.2 - 19.4
KND10
20.4 - 20.6
ND11
22.3 - 22.5
ND12
24 - 24.2
ND13
26.6 - 26.8
ND14
27.6 - 27.8
ND15
29.6 - 29.8
ND16
30.5 - 30.7
ND17
32.6 - 32.8
2.30
2.75

3.0 5.0 10.0 15
4.20
4.65
3.0 7.0 10.0 17
5.80
6.25
3.0 7.0 8.0 15
7.60
8.05
6.0 14.0 10.0 24
10.20
10.65
7.0 26.0 30.0 56
0
10
20
30
40
50

GS.TS.Nguyn vit Trung, Th.S. Nguyn tun Anh
CC KHOAN NHI TRONG VNG Cể HANG ễNG CAST
20

Ký hiệu lớp
Cao độ đáy lớp (m)
Độ sâu đáy lớp (m)
Bề dầy lớp (m)
Trụ cắt
hố đào

Mô tả
địa tầng
Lý t r ìn h c ầ u :
Tỷ l ệ :
Ng à y h o à n t h à n h :
Ng à y k h ở i c ô n g :
Mực n -ớ c d -ớ i đ ất :
Xu ất h iện :
ổ n đ ịn h :
Số hiệu mẫu
Độ sâu mẫu (m)
N1 N2 N3
N
SPT
(N
2
+N
3
)
Đồ thị NSPT
Thí nghiệm SPT
Độ sâu (m)
Số búa
trên
15 cm
LK4
42.110 m
Km 21+464.71
1/ 200
m

m
23/4/2000
30/4/2000
3
37.71 4.40
4.40
S é t mầu xám nâu, đôi chỗ lẫn đá tảng
lăn, trạ ng thái cứng
4
29.61 12.50
8.10
S ét mầu đỏ nâu loa ng lổ, lẫn dăm sạn,
mảnh đá phong hoá, trạng thái nửa
cứng
6a
26.11 16.00
3.50
Đá vôi mầu xám trắng nứt nẻ nhiều,
trong quá trình khoan đá bị vỡ vụn và
mất n-ớc. Trong lớp có nhiều rãnh
Castơ lấp nhết bởi sét pha dăm sạn.
Dẻo mềm đến dẻo cứng.
25.81 16.30
0.30
23.41 18.70
2.40
23.21 18.90
0.20
22.71 19.40
0.50

19.91 22.20
2.80
19.61 22.50
0.30
17.31 24.80
2.30
16.71 25.40
0.60
15.31 26.80
1.40
14.51 27.60
0.80
6b
10.11 32.00
4.40
Đá vôi liền khối mầu xám trắng. Cứng
chắc
ND1
1.8 - 2
ND2
3.5 - 3.7
ND3
5.7 - 5.9
ND4
7.6 - 7.8
ND5
9.8 - 10
ND6
11.8 - 12
ND7

13.6 - 13.8
ND8
15.6 - 15.8
ND9
18.3 - 18.5
KND10
20.6 - 20.8
KND11
21.8 - 22
KND12
23.6 - 23.8
KND13
26.2 - 26.4
ND14
27.4 - 27.6
ND15
29.8 - 30
ND16
31 - 31.2
ND12
31.4 - 31.6
2.00
2.45
4.0 5.0 7.0 12
3.80
4.25
7.0 13.0 18.0 31
5.90
6.35
10.0 20.0 34.0 54

7.80
8.25
5.0 9.0 11.0 20
9.00
9.45
4.0 5.0 8.0 13
10.50
10.95
3.0 5.0 7.0 12
12.00
12.45
2.0 3.0 5.0 8
0
10
20
30
40
50
đ o ạ n : k h e g á t - u b ò ( Km 0 - Km 62)
Hình trụ lỗ khoan cầu trạ ang - lk4
g ia i đ o ạ n : t h iết k ế k ỹ t h u ật
Đ-ờ n g h ồ c h í min h
l ỗ k h o a n :
Ca o đ ộ l õ k h o a n :

gian, dn n thi gian khoan ch riờng cc ny mt gn na nm mi xong. Tuy
nhiờn, quỏ trỡnh khoan cu Tr ang cho thy, i vi a tng hang hc cast m ỏ
gc rt cng thỡ vic s dng mỏy khoan xoay (nh loi GPS - 15) t ra khụng hiu
GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ

21

®¸y cäc ®Æt trªn vßm hang Cast¬
quả, tiến độ rất chậm. Việc sử dụng máy khoan đập cáp tiến độ nhanh hơn nhưng rất
hay gặp sự cố kỹ thuật phải xử lý.
II.3 Cầu Bợ :
Việc khoan thăm dò khảo sát địa chất chưa phản ánh hết thực trạng hang castơ
dưới tầng địa chất dẫn đến việc áp dụng công nghệ chưa phù hợp dẫn đến sự cố kỹ
thuật xảy ra tại cầu Bợ.
Khi khoan cọc nhồi tại cầu Bợ, gặp hang castơ có bùn nhão (dấu hiệu là độ lún
cần khoan tăng lên đột ngột, cao độ dung dịch trong lỗ khoan dâng lên). Việc xử lý
hang castơ ở cầu Bợ cũng mất rất nhiều thời gian.

II.4 Cầu Vĩnh Sơn:

Cầu Vĩnh Sơn thuộc dự án đường Hồ Chí Minh (nhánh đông), vị trí cầu tại
huyện Bố Trạch - tỉnh Quảng Bình.
Quá trình khoan thăm dò địa chất ở bước
thiết kế kỹ thuật không phản ánh hết mức độ
hang castơ dưới địa tầng dẫn đến sự cố phải xử
lý mất thời gian và tốn kém.

Cầu Vĩnh Sơn có sơ đồ nhịp 3x33m, móng
mố trụ sử dụng cọc khoan nhồi đường kính
D=1m (mố 5 cọc, trụ 4 cọc). Sau khi khoan và
đổ bê tông cọc khoan nhồi tại trụ T2. Tiến
hành khoan kiểm tra mùn ở mũi cọc phát hiện
thấy chân cọc đặt trên vòm hang castơ mà trần
hang còn rất mỏng. Sau đó đơn vị thi công đã
phải tiến hành mở rộng bệ móng trụ, khoan bổ

sung cọc. Mất rất nhiều thời gian và lãng phí.

GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
22

II.5 Cầu Đá bạc:
Cầu Đá Bạc Km6+262.98 nằm trong Dự án Cải tạo và nâng cấp QL10 gói thầu
B1, đoạn Bí Chợ ¸ Ninh Bình do Chính phủ Việt Nam nhận vốn vay của Quỹ hợp
tác kinh tế Hải ngoại Nhật bản để thực hiện.
Cầu chính với ba nhịp dầm hộp liên tục sơ đồ 60 + 105 + 30 (m) theo phương
pháp đúc hẫng cân bằng.
Cầu dẫn hai bên nhịp chính gồm 4 nhịp dầm BTCT DUL, L = 35m.
Trong thiết kế kỹ thuật, 2 trụ chính của nhịp liên tục (P5 và P6) được thiết kế
đặt trên móng giếng chìm hở. Tại trụ P5 (đặt gối di động) đường kính giếng chìm là
12m, tại trụ P6 (đặt gối cố định) đường kính giếng chìm là 14m. Còn hai trụ biên
của nhịp chính, các trụ của nhịp dẫn và 2 mố được thiết kế đặt trên nền móng cọc
khoan nhồi đường kính D=1.5m. Do công nghệ thi công giếng chìm phải đầu tư rất
nhiều công nghệ mới nên đơn vị trúng thầu Tổng công ty xây dựng Thăng long đã
xin phép Bộ GTVT đổi móng giếng chìm của 2 trụ chính P5, P6 thành móng cọc
khoan nhồi đường kính 2m đồng bộ với công nghệ thi công móng kết cấu bên dưới
của toàn cầu.
Địa chất tại khu vực xây dựng cầu rất xấu, cấu tạo địa tầng gồm lớp trên là bùn
sét dẻo chảy hoặc sét pha chiều dày trung bình 8 ¸ 12m ngay dưới là lớp đá phong
hoá nứt nẻ mạnh, có rất nhiều hang castơ, xuất hiện tại tất cả các trụ cầu gây ra khó
khăn cho công tác thi công cọc khoan nhồi.
Phương án thi công cọc khoan nhồi:
Dùng máy khoan QJ250-1 trên hệ sàn đạo để khoan cọc khoan nhồi. Các bước
thi công tiến hành bình thường như các công nghệ khác. Tuy nhiên, quá trình khoan
cọc rất khó khăn do gặp các hang castơ sống (mất dung dịch khoan) hoặc các hang

castơ chết tuy không mất dung dịch khoan nhưng việc xử lý bề mặt đá nghiêng rất
phức tạp.
II.6 Nhà máy xi măng Tam Điệp:
Quá trình thi công cọc khoan nhồi tại nhà máy xi măng Tam Điệp gặp rất nhiều
sự cố, đặc biệt trong công đoạn đổ bê tông. Công nghệ khoan tạo lỗ đa số sử dụng
phương pháp khoan xoay ống vách, khi đổ bê tông, ống vách sẽ được rút dần lên.
Mặc dù trước khi khoan tạo lỗ đã khoan thăm dò địa chất và nhà thầu đã sử dụng
các biện pháp để xử lý hang castơ, nhưng do kết quả khoan địa chất không phản ánh
hết hoặc mức độ nứt nẻ của đá vôi quá lớn nên khi đổ bê tông cọc có hiện tượng
mất bê tông so với khối lượng bê tông tính toán theo lý thuyết. Cá biệt tại một số
cọc có hiện tượng khi đang đổ bê tông thì bê tông tươi bị tụt xuống rất nhanh, khối
lượng bê tông thực tế và lý thuyết chênh nhau rất nhiều.
III/ CÁC SỰ CỐ THƯỜNG XẢY RA CHO CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG
HANG ĐỘNG CASTƠ:
Cọc khoan nhồi trong vùng hang động castơ cũng có thể gặp các sự cố thông
thường như cọc khoan nhồi trong vùng địa chất thông thường, có thể tổng kết các
sự cố chính yếu nhất như:
GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
23

III.1 Các dạng sự cố điển hình trong thi công móng cọc khoan nhồi
nói chung:
III.1.1. Trong công đoạn khoan tạo lỗ:
Lựa chọn phương pháp khoan và máy khoan
Phạm vi áp dụng
Phương pháp khoan lỗ
Loại đất Đường
kính lỗ
(cm)

Chiều sâu
(m)
Tác dụng
bentonit
1

Khoan xoay tuần hoàn
thuận
Đất cát, sét, sỏi sạn, cuội
và đá
80 ¸ 200 30 ¸ 100
Làm nổi mùn
và giữ vách
2

Tuần hoàn nghịch Sét, cát, sỏi sạn, cuội và
đá
80 ¸ 200
< 40 Giữ vách
3

Tuần hoàn thuận máy
chìm
Bùn sét, sét, cát, sạn đá
cuội
80 ¸ 150
< 50 Làm nổi mùn
và giữ vách
4

Tuần hoàn nghịch máy
chìm
Sét, cát, sỏi sạn, cuội và
đá
80 ¸ 150
< 40 Giữ vách
5

Đập và ngoạm trong ống
vách
Các loại đất đá
80 ¸ 200
< 40 Không cần
bentonnit
6

Khoan đập Các loại đất đá
80 ¸ 200
< 50 Làm nổi mùn
và giữ vách
Ở vùng có hang castơ nên dùng phương pháp khoan đập và ngoạm có ống vách
xoay liên tục bằng máy khoan LEFFER hay BAUER. Việc lựa chọn công nghệ tạo
lỗ không phù hợp hay xảy ra các sự cố.
- Vị trí khoan bị vướng phải các vật cản như các cọc thép, dầm thép hình, cọc
bê tông cốt thép hay cấu kiện cứng nằm sâu trong lòng đất gây khó khăn cho việc
khoan tạo lỗ, đôi khi không thể trục vớt các vật cản lên được.
- Không hạ ống chống đến cao độ yêu cầu hoặc khoan không xuống: Do gặp đá
mồ côi hoặc các vật cản khác.
- Sập thành vách lỗ khoan.
- Dung dịch bentonit đông tụ nhanh và nhiều xuống đáy lỗ khoan.

- Lớp màng áo sét bám quanh thành vách hố khoan quá dày.
III.1.2. Trong công đoạn gia công cốt thép:
- Không hạ được lồng cốt thép vào lỗ khoan
- ống vách bị lún (do treo lồng thép quá nặng vào ống vách).
III.1.3. Trong công đoạn đổ bê tông cọc:
- Tắc nghẽn bê tông trong ống.
- Mực bê tông bị hạ xuống khi rút ống vách lên.
GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
24

- Khi rút ống vách lên làm kéo theo cả khối bê tông và phần cọc dưới ống vách
cũng bị lồng thép kéo lên theo hoặc tạo thành vòng rỗng trong bê tông.
- Bê tông thân cọc bị phân tầng, rỗ và có vật lạ (như : thấu kính bùn, đất, vữa
bentonit ).
Ngoài ra do tính chất rất phức tạp của địa tầng, cọc khoan nhồi trong vùng hang
động castơ còn có thể gặp phải các sự cố khác, đặc biệt trong công đoạn khoan tạo
lỗ. Có thể kể các sự cố điển hình sau:
III.2 Các dạng sự cố điển hình trong thi công móng cọc khoan nhồi
trong vùng hang động castơ:
III.2.1 Sự cố không rút được đầu khoan lên
- Khái quát công nghệ : Do điều kiện địa chất phía trên chủ yếu là bùn, cát pha,
sét pha, mũi cọc được thiết kế ngập vào tầng đá tối thiểu 50 cm, trong vùng hang
động castơ đá gốc thường rất cứng. Dùng công nghệ khoan ống vách để giữ thành
trong suốt quá trình khoan. ống vách được giữ lại không rút lên.
- Diễn biến sự cố: Do một nguyên nhân nào đó như mất điện máy phát, hỏng
cẩu.v.v làm gián đoạn quá trình khoan cọc, cần phải rút đầu khoan lên ngay ngay
sau khi mất điện thì đầu khoan bị kẹt ở đáy lỗ không cẩu lên được cũng không thể
nhổ lên được. Hoặc đầu khoan bị mắc trong các hang hốc đá, có khi dây cáp bị đứt
làm búa rơi xuống và kẹt vào các khe đá.

III.2.2. Hiện tượng không hạ được ống chống xuống cao độ yêu cầu hoặc ống
chống bị tụt xuống khi thi công:
- Khái quát công nghệ : Do điều kiện địa chất phía trên chủ yếu là bùn, cát pha,
sét pha, phủ bên trên, ngay bên dưới là lớp đá với các hang hốc, bề mặt lồi lõm,
mũi cọc được thiết kế ngập vào tầng đá tối thiểu 50 cm, trong vùng hang động castơ
đá gốc thường rất cứng (cường độ có khi lên đến 1400 kG/cm
2
). Dùng công nghệ
khoan ống vách để giữ thành trong suốt quá trình khoan. ống vách được giữ lại
không rút lên.
- Diễn biến sự cố: ống chống khi hạ xuống mặt đá bị trượt, bị xé rách khi búa
đập đất đá, lại tác dụng vào ống chống làm hư hỏng ống chống hoặc kéo tụt ống
chống xuống.
III.2.3. Sự cố cọc bị xiên do búa khoan vào hang hốc castơ hoặc mặt đá
nghiêng:
GS.TS.Nguyễn viết Trung, Th.S. Nguyễn tuấn Anh
CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG CÓ HANG ĐÔNG CASTƠ
25

- Khái quát công nghệ : Do điều kiện địa chất phía trên là lớp phủ mỏng hoặc
vỉa đá gốc lộ ngay trên bề mặt (như ở trụ T
2
cầu Troóc), bề mặt đá gốc ngiêng hoặc
có các hang castơ, mũi cọc được thiết kế ngập vào tầng đá tối thiểu 50 cm. Dùng
công nghệ khoan ống vách để giữ thành trong suốt quá trình khoan, ống vách được
giữ lại không rút lên hoặc dung công nghệ khoan không sử dụng ống vách.
- Diễn biến sự cố: Khi búa khoan đập đất đá và đóng ống chống bị trượt theo
mặt đá và nghiêng theo mặt đá làm lệch vị trí cọc hoặc làm tim cọc bị nghiêng một
góc so với phương thẳng đứng.
III.2.4. Sự cố không rút được ống vách lên trong phương pháp thi công có ống

vách:
Đây là hiện tượng khá phổ biến trong phương pháp thi công cọc có ống vách, vì
việc rút ống vách khó hay không tuỳ thuộc vào chất đất mà ống vách đi qua và thao
tác rút ống vách. Ngoài ra do bề mặt đá gốc bị nghiêng lệch hoặc các hang hốc
castơ làm cho tim cọc bị nghiêng lệch làm cho thiết bị nhổ ống vách không phát
huy hết được năng lực.
III.2.5. Sự cố sập vách hố khoan
Với phương pháp thi công cọc khoan nhồi khoan lỗ phản tuần hoàn ( dùng dung
dịch giữ thành vách) sự cố xảy ra nhiều hơn so với phương pháp thi công dùng hoàn
toàn ống vách do ngoài nhân tố chủ yếu là địa chất tác động đến quá trình khoan
còn có nhân tố tác động chủ yếu khác là dung dịch giữ thành hố móng, trong đó
việc quản lý dung dịch trong quá trình thi công đóng một vai trò quan trọng. Ngoài
ra còn do tác động chủ yếu khác là do tác động từ thao tác công nghệ gây ra.
Diễn biến sự cố:
+ Trong hố xuất hiện hiện tượng mất dung dịch do khoan qua các hang động
castơ chết.
+ Trong hố xuất hiện hiện tượng dâng cao độ ngột của cột dung dịch do khoan
qua hang hốc castơ sống (có bùn nhão).
IV/ CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY RA SỰ CỐ CỌC KHOAN NHỒI TRONG VÙNG
HANG ĐỘNG CASTƠ:
IV.1 Các nguyên nhân ở khâu quản lý, thiết kế: