SỨC CHỊU TẢI CỌC ĐÓNG THEO ĐẤT NỀN

Công ty CP T vn Xây dng 533  77 Nguyn Du, à nng
Mt s vn  trong tính toán sc chu ti cc óng theo tiêu chun 22TCN 272-05. Trang:1/5
T S VN  TRONG TÍNH TOÁN SC CHU TI
C ÓNG THEO TIÊU CHUN 22TCN 272-05
KS. Nguyn Huy Hoàn
KS. Nguyn Dng
Công ty CP T vn Xây dng 533
Tóm tt: Bài vit tóm tt mt s kinh nghim ca tác gi trong quá trình áp dng tính
toán sc chu ti cc óng, qua ó nêu lên nhng khó khn trong vic áp dng tiêu
chun 22TCN 272-05 ng thi nghiên cu  xut mt s phng pháp và công thc
có th áp dng trong tính toán thit k, nhm giúp các k s tr có th tip cn d
dàng và làm ch c nhng kt qu tính toán ca mình.
Abstract: This paper summarizes some experience in calculation of driven pile’s load
bearing capacity, the difficulties in applying the specification 22TCN 272-05 and
proposes some methods and formulas for design calculation in order to hepl the
young engineers to approach this new specification and control their calculation
results.
Khái quát chung
Vic tính toán sc chu ti (SCT) ca cc theo các tiêu chun trc ây (Quy
trình thit k cu cng theo trng thái gii hn 22TCN 18-79; Móng cc tiêu chun
thit k 20TCN 21-86; Móng cc tiêu chun thit k TCXD 205-98) thng không
gây khó khn nhiu cho ngi thit k. Ni dung tính toán SCT cc theo các tiêu
chun này ng in gin và d hiu; tra bng  có ma sát n v cng nh cng
 mi cc ph thuc vào loi t (t sét thì da vào  st I, t cát thì cn c vào
trng thái t) và  sâu lp t phân b ri áp vào công thc tính toán SCT là xong.
Tuy nhiên, trong quá trình áp dng tiêu chun 22TCN 272-05 thì mc dù các k
s thit k không mc bt k sai sót nào trong thc hin các phép tính toán hc nhng
khi tính toán xong vn có cm giác bn khon, trn tr và cha hài lòng vi các kt
qu tính toán. Nhng câu hi bn khon ca nhng ngi cha có kinh nghim trong
tính toán, kiu nh: “ Không bit ã tính toán úng cha? Tính theo phng pháp này
thì không t nhng theo phng pháp khác li tha rt nhiu? Bn khon la chn

gia các công thc tính, phng pháp tính”. Vi mong mun làm sáng ta nhng bn
khon trên, tác gi ã nghiên cu tip cn h thng quy tình, tiêu chun theo trit lý
thit k hin i, tham kho trao i và tip thu kinh nghim tính toán ca mt s n
v t vn ln, mt s tác gi vit sách trong và ngoài nc kt hp vi hiu bit ca
bn thân thông qua mt s công trình ã thit k, thi công và có kt qu c th. 
thng nht trong tính toán, ng thi to ra c hi trao i rng rãi ca các ng
nghip cng nh vic t vn cho CT hay thuyt phc c Thm nh, bài vit i
sâu vào vic phân tích các khó khn khi áp dng 22TCN 272-05 và kin ngh mt s
phng pháp, công thc trong tính toán. Cng lu ý rng, trong bài vit này ch  cp
n SCT ca cc óng theo t nn, còn vic tính toán sc chu ti cc theo vt liu là
tng i n gin có th xem iu 5.7.4 ca tiêu chun 22TCN 272-05
1. Nhng khó khn khi áp dng tiêu chun 22TCN 272-05 trong tính toán.
1.1. S lc v sc kháng dc trc ca cc óng theo tiêu chun 22TCN 272-05.
Khái quát: Sc kháng  ca cc có th c c tính bng cách dùng các
phng pháp phân tích hay phng pháp thí nghim hin trng. Sc kháng cc bao
gm sc kháng thành bên và sc kháng mi cc. Trong tính toán, t nn c chia
Công ty CP T vn Xây dng 533  77 Nguyn Du, à nng
Mt s vn  trong tính toán sc chu ti cc óng theo tiêu chun 22TCN 272-05. Trang:2/5
làm 2 nhóm chính là t dính (các loi t sét) và t ri (các loi t cát, bùn không
do). Các h s sc kháng tng ng c ly theo bng 10.5.5-2 ca tiêu chun, cng
trong bng này cn chú ý n h s λ
v
ph thuc vào bin pháp thi công và kim tra
cc ngoài hin trng, giá tr ca λ
v
thay i t 0,80 n 1,00
Phng pháp phân tích lý thuyt (c tính na thc nghim): Phng pháp này
c tính toán da trên s liu ng  kháng ct không thoát nc ca t Su, xác
nh bng thí nghim nén 3 trc không c kt – không thoát nc theo tiêu chun
ASTM D2850 hoc AASHTO T234. Phng pháp này ch áp dng cho t dính, sc

kháng là hàm ca S
u
. V sc kháng thành bên tiêu chun a ra 3 phng pháp (chi
tit tng phng pháp tham chiu tiêu chun) là phng pháp α, phng pháp β,
phng pháp λ.
Phng pháp hin trng (da trên các thí nghim hin trng): Phng pháp
này s dng kt qu SPT hoc CPT và ch áp dng cho t ri.
1.2. Mt s khó khn khi áp dng tiêu chun trong tính toán.
Mt s bt cp: Nhn thy, theo tiêu chun thì phng pháp na thc nghim
ch dùng c cho t dính, còn phng pháp thc nghim ch dùng c cho t ri
nh vy trong mt công trình cn phi có c s liu thí nghim S
u
và va phi có s
liu thí nghim SPT thì mi tính toán c; iu này nh hng n giá thành công
trình. Nh vy nu d án không có s liu S
u
t thí nghim mà ch có s liu SPT thì
vic tính toán cho lp t dính theo tiêu chun s phi quy i t SPT sang S
u
(công
thc tham kho tài liu [5], [6] và mt s sách nc ngoài) iu này dn n kt qu
không còn chính xác na.
Mt s khó khn trong tính toán: Phng pháp α ch ra trong tiêu chun
22TCN 272-05 (theo Tomlinson 1987), theo phng pháp này thì h s α ph thuc
vào S
u
, các lp a cht và chiu sâu ngàm cc trong tng chu lc. Xác nh α da
vào 3 trng hp trong hình 10.7.3.3.2a-1 (theo Tomlison 1987) ca [1] là rt khó
khn, nhiu khi mang tính ch quan và ph thuc nhiu vào quan nim ca tng ngi
thit k. Mt s khó khn có th k n nh sau: Th nht là vic quan nim các lp

t sao cho úng, trong thc t cc thng xuyên qua s lp t nhiu hn hai lp;
nhng trng hp này u phi quy v mt trong ba trng hp ca Tomlison (ây
chính là mt hn ch mà [1] không ch ra, cng theo [7] thì iu kin bt buc khi s
dng phng pháp α – Tomlinson là s lp t <
2 (lp) và lp t di mi cc phi
là lp t sét cng), vy  iu kin a cht Vit Nam còn có mt s trng thái t
khá ph bin nh sét na cng, do cng hay á sét thì sao? Th hai là trong ba trng
hp ca Tomlinson thì giá tr α ch ph thuc vào giá tr S
u
vi ba trng hp c th
ca D
B
là D
B
<10D, D
B
= 20D và D
B
>40D, vi D
B
là chiu dài on cc ngàm trong
tng chu lc, D là ng kính hay b rng ca cc óng; còn các trng hp trung
gian thì [1] cng không nêu rõ. Vn  này tác gi cng ã  cp vi ngi vit tài
liu [5] và có câu tr li là “các giá tr trung gian thì ni suy”, tuy nhiên vic ni suy
ây là rt khó khn, thiu chính xác và mang tính ch quan bi vì ng cong ca
Tolinson là ng cong thc nghim, các giá tr ph thuc không phi là tuyn tính.
Cn lu ý rng, bn thân Tomlinson tác gi cun sách Pile design and construcstion
practice cng ã vit rng qua h α và Su là có xu hng bo th (nguyên vn: tend to
conservative results), tài liu [5] dùng t “rt k d”  cp ti vn  này.
Công ty CP T vn Xây dng 533  77 Nguyn Du, à nng

Mt s vn  trong tính toán sc chu ti cc óng theo tiêu chun 22TCN 272-05. Trang:3/5
2. Mt s phng pháp và công thc tính toán ngoài tiêu chun.
 khc phc nhng bt cp và khó khn ã nêu  trên, tác gi  ngh mt s
phng pháp và công thc tính toán mi có th tham kho áp dng trong quá trình tính
toán làm c s so sánh, rút ra kt lun cn thit và ôi khi là phng pháp không th
thay th.
2.1. Phng pháp lý thuyt.
Phng pháp α-Tomlinson 1980: Trong nhiu trng hp (có nhiu lp t
xem kp nhau ln ln) có th áp dng phiên bn c ca Tomlinson (1980), trong phiên
bn này Tomlinson ch a ra mt trng hp duy nht, (khác vi Tomlinson 1987 có
3 trng hp) xem phn 2.5.1.1 ca tài liu [5].
Phng pháp a–API (American Petrolium Institute): ây là phng pháp ca
Vin du khí Hoa K, phng pháp này s dng c ng sut tng và ng sut hu
hiu. Ta vn dùng phng trình tính toán nh ca Tomlinson 1987 nhng h s α
c tính toán bng công thc nh sau:
α = 0.5 ψ
-0.5
nu ψ <
1.0; α = 0.5 ψ
-0.25
nu ψ > 1.0 và α
max
=1
Vi ψ = S
u
/δ’
v
; δ’
v
(hay p’) là ng sut hu hiu ti im gia phân t cc ang xét.

Tuy phng pháp α–API ít c mi ngi bit n nh phng pháp α-
Tomlinson, nhng nó có nhng u im nh sau: phng pháp α-API n gin, d lp
trình (vì có dng công thc, không phi ni suy nên vic tính giá tr α là khá d dàng);
qua so sánh vi thí nghim nén tnh cho thy α-API có  tin cy cao hn α-
Tomlinson; c bit nu ta biu th quan h α và f
i
= α.S
u
trên  th vi nhng giá tr
ng sut hu hiu nht nh thì không còn thy “im k d” nh ca α-Tomlinson,
iu này phn ánh úng thc t hn.
2.2. Phng pháp hin trng.
Trong phng pháp hin trng, bài vit ch  cp n s dng kt qu xuyên
tiêu chun SPT, vì ây là phng pháp ph bin hin nay hay dùng. Trong tiêu chun
22TCN 272-05  cp ti vn  này nhng ch dành cho t ri (xem iu 10.7.3.4).
Di ây, tác gi xin trình bày thêm v phng pháp ca Meyerhof ã c tp th
nhiu tác gi (Schmertmanm, Lai, Graham, Mac Veight…) sa i b sung liên tc
trong hn 10 nm qua  áp dng cho mi loi cc úc sn, trong mi loi t và vi
 tin cy cao hn. Cách tính này ban u c t tên là SPT91, SPT94 ri SPT97; t
nay  thng nht ngi ta gi là Cách tính Schmertmanm
Sc kháng thành bên và sc kháng mi ca cc c d báo trên kt qu thí
nghim N
60
, N
60
là s nhát p  ng SPT i c 30cm ã hiu chnh v 60% nng
lng hu ích trong thí nghim xuyên tiêu chun SPT; N
60
= N.C
E

vi: N là tr s
SPT, C
E
= E
h
/60; E
h
là t l phn trm nng lng hu ích ca thit b SPT (thng E
h
=30-:-60). Chú ý vi N
60
< 5 thì ly N
60
= 0 (b qua ma sát thành bên khi t yu) và
N
60
> 60 thì ly N
60
= 60
t nn c chia làm 4 nhóm: Nhóm 1 là t sét; nhóm 2 là hn hp sét bi
cát, cát có nhiu bi, bi; nhóm 3 là cát và nhóm 4 là á vôi mm, cát ln nhiu v sò,
v hn (vic phân nhóm t nn chi tit hn so vi [1] ch có t dính và t ri). Sc
kháng là hàm ca tr s SPT N
60
(xem bng 1 và bng 2). Sc kháng mi cc c ly
Công ty CP T vn Xây dng 533  77 Nguyn Du, à nng
Mt s vn  trong tính toán sc chu ti cc óng theo tiêu chun 22TCN 272-05. Trang:4/5
giá tr trung bình ca 2 im cách phía trên mi cc mt on là 8D và cách phía di
mi cc mt on là 3,5D; vi D là ng kính hay b rng ca cc.
Lu ý, theo cách tính Schmertmanm thì không dùng c h s sc kháng nh

bng 10.5.5-2 ca tiêu chun [1], cng theo phng pháp này có thêm khái nim sc
chu ti huy ng. Sau khi tính c sc kháng thành bên n v q
s
và sc kháng mi
n v q
p
, ta nhân vi din tích thành bên A
s
và din tích mi cc A
p
ta c tng sc
kháng thành bên Q
s
và tng sc kháng mi cc Q
p
. Khi ó sc chu ti huy ng s
c tính theo công thc:
Q

= Q
s
+ Q
p
/3 : i vi cc bê tông và cc thép ch H
Q

= Q
s
+ Q
p

/2 : i vi cc ng thép
Và sc chu ti cho phép c coi là: [Q] = Q

/2 ; nh vy có th thy h s
sc kháng thành bên ϕ
s
= 1/2 và sc kháng mi ϕ
p
= 1/6 i vi cc óng bê tông.
Bng 1: Sc kháng thành bên f
i
hay q
s
(kPa), cách tính Schmertmanm SPT
Ký
hiu
Loi t Cc Bê tông Cc thép ch H Cc ng thép
1 t sét 2.N(110-N)/41,84 2.N(110-N)/55,72 18,58+20,93Ln(N)
2
Hn hp sét-
bi-cát; cát có
nhiu bi; bi
2.N(110-N)/47,86
-2,17+3,16N-
0,044N
2
+2,36.10
-4
N
3

23,27+10,08Ln(N)
3 Cát 1,82.N 1,11.N 5,55+14,56Ln(N)
4
á vôi mm;
cát ln nhiu
v sò, hn
0,96.N 0,73.N 1,72+12,83Ln(N)
Bng 2: Sc kháng mi cc q
p
(kPa), cách tính Schmertmanm SPT
Ký
hiu
Loi t Cc Bê tông và cc thép ch H Cc thép ch H
1 t sét 67.N 46.N
2
Hn hp sét-bi-cát; cát
có nhiu bi; bi
153.N 92.N
3 Cát 306.N 126.N
4
á vôi mm; cát ln
nhiu v sò, hn
345.N 184.N
(Chú ý: trong bng 1 và bng 2,  cho gn khi trình by, N
60
c vit là N)
Công ty CP T vn Xây dng 533  77 Nguyn Du, à nng
Mt s vn  trong tính toán sc chu ti cc óng theo tiêu chun 22TCN 272-05. Trang:5/5
t lun và kin ngh.
i vi ngi làm công tác thit k nn móng cn thu trit mt lun im rng

mi tính toán móng cc theo lý thuyt u ch là d tính, kt qu phi c kim
nghim qua thc t th ti hin trng vì thc t sc chu ti ca cc ph thuc nhiu
vào tng v trí xây dng, nh hng ca quá trình thi công; cng nh tính chính xác
ca các s liu thit k.
Trong quá trình tính toán, thit k cn kt hp tính bng nhiu phng pháp,
nhiu công thc khác nhau  qua ó có th so sánh các kt qu và rút ra kt lun cn
thit.
Trong tính toán c bit lu ý ti th nguyên ca các i lng nêu trong công
thc.
Vì tm quan trng ca h s sc kháng ct không thoát nc (S
u
) khi thit k
móng cc trong t dính theo h thng tiêu chun mi nên trong công tác kho sát a
k thut cng nh khi tin hành các thí nghim trong phòng phi c bit coi trng
phng pháp thí nghim và tính bt buc phi có cng nh tính chính xác ca thông s
này.
Tài liu tham kho
[1] – Tiêu chun thit k cu 22TCN 272-05; B GT VT
[2] – Quy trình thit k cu cng theo trng thái gii hn 22TCN 18-79; B GT VT
[3] – Móng cc tiêu chun thit k 20TCN 21-86
[4] – Móng cc tiêu chun thit k TCXD 205-98; B Xây Dng.
[5] – Móng cc phân tích và thit k; Gs Ts. V Công Ng/ Ts. Nguyn Thái, Nhà XB
Khoa hc và k thut, nm 2006
[6] – Thí nghim t hin trng và ng dng trong phân tích nn móng; Gs Ts. V
Công Ng/ Ts. Nguyn Thái, Nhà XB Khoa hc và k thut, nm 2003.
[7] - Thông tin kho sát thit k s 4 nm 2005; TEDI.
[8] – Foundation analysis and design; fourth edition, Joseph E. Bowles.
[9] - National Cooperative Highway Research Program; report 507, Load and
Resistance Factor Design for Deep Foundations, Washington D.C. 2004