Nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong thi công nhà cao tầng xây chen tại khu vực trung tâm thành phố thanh hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

UBND TỈNH THANH HÓA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC

NGUYỄN HỮU VINH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI
ĐƯỜNG KÍNH NHỎ TRONG THI CƠNG NHÀ CAO
TẦNG XÂY CHEN TẠI KHU VỰC TRUNG TÂM
THÀNH PHỐ THANH HÓA

LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG

THANH HÓA, NĂM 2022



BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

UBND TỈNH THANH HÓA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC

NGUYỄN HỮU VINH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI
ĐƯỜNG KÍNH NHỎ TRONG THI CƠNG NHÀ CAO
TẦNG XÂY CHEN TẠI KHU VỰC TRUNG TÂM
THÀNH PHỐ THANH HÓA

LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng
Mã số: 858.02.01

Người hướng dẫn khoa học: TS. Mai Thị Hồng

THANH HÓA, NĂM 2022

i


Danh sách Hội đồng chấm luận văn Thạc sỹ khoa học
(Theo Quyết định số 1148/ QĐ- ĐHHĐ ngày 30 tháng 5 năm 2022
của Hiệu trưởng Trường Đại học Hồng Đức)
Học hàm, học vị
Họ và tên
TS. Nguyễn Văn Dũng

Cơ quan Công tác

Chức danh
trong Hội đồng

Trường ĐH Hồng Đức

Chủ tịch Hội đồng

PGS.TS. Nguyễn Anh Dũng

Trường ĐH Thủy lợi

Ủy viên, Phản biện 1

TS. Nguyễn Đăng Nguyên

Trường ĐH Xây dựng

Ủy viên, Phản biện 2

PGS.TS. Phạm Thái Hồn

Trường ĐH Xây dựng

Ủy viên

TS. Ngơ Sĩ Huy

Trường ĐH Hồng Đức

Ủy viên, Thư ký

Xác nhận của Người hướng dẫn
Học viên đã chỉnh sửa theo ý kiến của Hội đồng
Ngày tháng 8 năm 2022

TS. Mai Thị Hồng

ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này không trùng lặp với các khóa luận, luận văn,
luận án và các cơng trình nghiên cứu đã cơng bố.
Thanh Hóa, tháng

năm 2022

Người cam đoan

Nguyễn Hữu Vinh

i


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS. Mai Thị Hồng người
đã trực tiếp hướng dẫn khoa học, chỉ bảo tận tình và tạo điều kiện tốt nhất giúp
tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn.
Tơi xin được bày tỏ lịng biết ơn tới các thầy cơ bộ mơn Kỹ thuật cơng trình,
các thầy cơ ở khoa Kỹ thuật Cơng nghệ, Phịng Sau Đại học, Trường Đại Hồng
Đức Thanh Hóa đã trang bị tri thức khoa học và tạo điều kiện học tập thuận lợi
cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Sau cùng, tôi xin cảm ơn và không thể quên được sự giúp đỡ tận tình của
các bạn bè, anh, em và sự động viên, tạo điều kiện của những người thân trong
gia đình trong suốt q trình thực hiện luận văn.
Thanh Hóa, tháng
Tác giả

Nguyễn Hữu Vinh

ii

năm 2022


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU………………………………………………………………………...1
1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................................. 1
2. Mục tiêu nghiên cứu....................................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 2
4. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................................... 2
5. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................... 2
6. Cấu trúc nội dung của luận văn ..................................................................................... 2
1.1. Giới thiệu về móng cọc ............................................................................................... 3
1.2. Tổng quan về cọc khoan nhồi .................................................................................... 4
12.1. Khát quát về cọc khoan nhồi ........................................................................ 4
1.2.2. Phân loại móng cọc khoan nhồi .................................................................. 5
1.3. Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ................................................................................ 7
1.3.1. Ưu điểm của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ ............................................ 7
1.3.2. Nhược điểm của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ ...................................... 7
1.3.3. Phạm vi áp dụng của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ ............................... 8
1.4. Tình hình nghiên cứu cọc khoan nhồi đường kính nhỏ ........................................... 9
1.5. Hướng nghiên cứu của luận văn ................................................................................ 9

iii


2.1. Cơ sở lý thuyết tính tốn cọc khoan nhồi đường kính nhỏ ...................................10

2.1.1. Sức chịu tải của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ theo vật liệu làm cọc... 10
2.1.2. Sức chịu tải của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ theo đất nền ................ 10
2.2. Thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ ở Việt Nam và trên Thế giới 11
2.2.1. Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Clo Zironi CR18 ................................ 11
2.2.2. Máy thi công cọc đường kính nhỏ Clo Zironi CR14 ................................ 12
2.2.3. Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Casagrande C6 ................................... 12
2.2.4. Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Stealth T15000 ................................... 13
2.2.5. Máy thi cơng cọc khoan nhồi nhồi đường kính nhỏ sử dụng trong nước . 13
2.3. Phương pháp thi công cọc khoan nhồi ....................................................................13
2.3.1. Phương pháp thi công khô ........................................................................ 13
2.3.2. Phương pháp thi công dùng ống vách ....................................................... 15
2.3.3. Phương pháp thi công ướt ......................................................................... 17

3.1. Đặc điểm địa chất thủy văn Thành phố Thanh Hóa ..............................................19
3.1.1. Vị trí địa lý ................................................................................................ 19
3.1.2. Địa chất thủy văn....................................................................................... 19
3.2. Phân tích lựa chọn chiều dài cọc tương ứng với đường kính cọc khoan nhồi.....20
3.2.1. Tính tốn chọn độ sâu cọc hợp lý với cọc khoan nhồi tiết diện D400...... 21
3.2.2. Tính toán chọn độ sâu cọc hợp lý với cọc khoan nhồi tiết diện D500...... 22
3.2.3. Tính tốn chọn độ sâu cọc hợp lý với cọc khoan nhồi tiết diện D600...... 24
3.3. Áp dụng tính tốn kinh tế cọc khoan nhồi đường kính nhỏ ..................................26
3.3.1. Xác định số lượng cọc sơ bộ cho đài ........................................................ 26
3.3.2. Tính tốn kinh tế với mỗi phương án cọc ................................................. 28
3.4. Quy trình thi cơng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ tại các cơng trình xây chen
tại Thành phố Thanh Hóa ................................................................................................29
3.4.1. Cơng tác chuẩn bị thi công cọc khoan nhồi .............................................. 29
iv


3.4.2. Công tác định vị tim cọc ........................................................................... 29

3.4.3. Hạ ống chống ............................................................................................ 30
3.4.4. Khoan tạo lỗ, kiểm tra địa tầng, kiểm tra độ sâu hố khoan...................... 31
3.4.5.Công tác lấy phôi khoan ............................................................................. 31
3.4.6. Công tác cốt thép và lắp ống đổ ................................................................ 32
3.4.7. Công tác thổi rửa đáy hố khoan ................................................................ 33
3.4.8. Quy trình đổ bê tơng ................................................................................. 34
3.4.9. Rút ống vách.............................................................................................. 34
3.4.10. Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi sau thi công................................... 35

1. Kết luận .........................................................................................................................36
2. Kiến nghị ......................................................................................................................36

v


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Kết quả tính tốn với loại cọc D400 theo sức chịu tải của ................. 21
Bảng 3.2 Kết quả tính tốn với loại cọc D500 theo sức chịu tải của ................. 23
Bảng 3.3 Kết quả tính tốn với loại cọc D600 theo sức chịu tải của ................. 24
Bảng 3. 4 Chiều sâu hạ cọc hợp lý và sức chịu tải tương ứng đối với từng loại
tiết diện cọc khoan nhồi đường kính nhỏ ............................................................ 26
Bảng 3. 5 Số lượng cọc xác định tương ứng đối với từng loại tiết diện cọc khoan
nhồi đường kính nhỏ ........................................................................................... 28
Bảng 3. 6 Bảng giá cọc khoan nhồi đường kính nhỏ tại Thành phố Thanh Hóa
............................................................................................................................. 28
Bảng 3. 7 Tính tốn giá thành cọc khoan nhồi đường kính nhỏ cho 1 đài móng
............................................................................................................................. 28

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Cấu tạo móng cọc .................................................................................. 3
Hình 1.2 Các loại cọc khoan nhồi ........................................................................ 6
Hình 2.1 Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Clo Zironi CR18 .......................... 12
Hình 2.2 Phương pháp thi cơng khơ .................................................................. 14
Hình 2.3 Phương pháp thi cơng dùng ống vách giai đoạn đầu .......................... 15
Hình 2. 4 Phương pháp thi cơng dùng ống vách giai đoạn tiếp theo ................. 16
Hình 2.5 Phương pháp thi cơng ướt ................................................................... 18
Hình 3.1 Định vị tim cọc .................................................................................... 30
Hình 3.2 Gia cơng cốt thép.................................................................................. 32
Hình 3.3 Hạ ống đổ và đổ bê tông ..................................................................... 33

vii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Do nhu cầu phát triển kính tế xã hội, nên việc xây dựng các nhà cao tầng
phục vụ đa mục đích tại các khu vực trung tâm Thành phố Thanh Hóa đang dần
gia tăng. Các cơng trình được xây dựng với mặt bằng thi công chật hẹp mà bên
cạnh chúng là những công trình vẫn đang được sử dụng, do đó việc thi cơng ng
loại cơng trình tại các khu vực trung tâm thành phố có tải trọng lớn cần phải
nghiên cứu để đưa ra giải pháp thi cơng hợp lý. Vì vậy, nhằm đảm bảo khả năng
chịu được tải trọng lớn truyền xuống từ các kết cấu bên trên và các biện pháp
thi công phải hợp lý trong điều kiện mặt bằng thi cơng chật hẹp, nhưng vẫn
phải đảm bảo an tồn và kinh tế trong điều kiện xây chen tại các khu trung tâm
thành phố. Hiện tại, nhiều giải pháp thi cơng móng cọc đã được áp dụng, tuy nhiên
vẫn chưa hiệu quả. Còn xuất hiện các sự cố khi thi cơng trong các cơng trình xây
chen ở khu dân cư, gây ảnh hưởng khơng nhỏ đến các cơng trình lân cận.

Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ đã được nghiên cứu, ứng dụng từ rất lâu
trên thế giới trong thi công móng các cơng trình dân dụng hay các cơng trình
ngầm [8,9,10]. Tuy nhiên ở Việt Nam công nghệ ứng dụng cọc khoan nhồi
đường kính nhỏ mới được quan tâm áp dụng nhiều trong những năm gần đây
và được sử dụng có hiệu quả cho các cơng trình xây chen tại một số đô thị lớn
như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Cần Thơ. Thêm vào đó thiết bị
thi cơng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ nhỏ gọn, cơ động có thể thi cơng trong
khu vực có mặt bằng thi cơng hẹp. Ngồi ra, khi thi cơng theo phương pháp
này sẽ không gây ảnh hưởng đến các công trình lân cận như nứt lún, sập... và
có thể thi cơng cọc ngay sát tường nhà và các cơng trình lân cận. Cọc khoan
nhồi đường kính nhỏ thi cơng an tồn cao hơn so với cọc ép và có thể khoan
xun tầng đất cứng, truyền tải trọng của cơng trình xuống tầng đất chịu lực.
Tuy nhiên, hiện nay tại Thành phố Thanh Hóa, vẫn chưa có nghiên cứu về việc
ứng dụng thi cơng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ tại các khu vực trung tâm
thành phố.. Do vậy việc nghiên cứu: “Nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi đường
1


kính nhỏ trong thi cơng nhà cao tầng xây chen tại khu vực trung tâm thành phố
Thanh Hóa” là yêu cầu thực tế cho ngành xây dựng thành phố Thanh Hóa.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu giải pháp ứng dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ phù hợp
với điều kiện thi cơng cơng trình nhà cao tầng xây chen tại khu vực trung tâm
Thành phố Thanh Hóa.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Móng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ.
- Phạm vi nghiên cứu: Ứng dụng tính tốn móng cọc khoan nhồi đường
kính nhỏ cho cơng trình xây chen ở thành phố Thanh Hóa.
4. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về cọc khoan nhồi.

- Nghiên cứu cơ sở tính tốn sức chịu tải của cọc khoan nhồi
- Nghiên cứu tính tốn cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong thi cơng nhà
cao tầng xây chen tại Thành phố Thanh Hóa.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tổng quan về cọc khoan
nhồi đường kính nhỏ và các phương pháp tính tốn cọc khoan nhồi.
- Phương pháp phân tích số liệu tính tốn.
6. Cấu trúc nội dung của luận văn
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về cọc khoan nhồi
Chương 2: Cơ sở áp dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong thi công nhà
cao tầng xây chen tại Thành phố Thanh Hóa
Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong thi
cơng các cơng trình cao tầng xây chen tại Thành phố Thanh Hóa
Kết luận và kiến nghị

2


Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CỌC KHOAN NHỒI

1.1. Giới thiệu về móng cọc
Móng cọc là một trong những loại móng được sử dụng rộng rãi nhất hiện
nay, có thể đóng, hạ những cây cọc có xuống những tầng đất sâu, nhờ các loại
thiết bị thi cơng thích hợp. Nhằm tăng khả năng chịu tải cho các cơng trình xây
dựng lớn. Do đó, giải pháp móng cọc được ứng dụng nhiều với những cơng trình
có tải trọng lớn và đặc biệt là những cơng trình xây dựng trên nền đất rất yếu.
Móng cọc có cấu tạo gồm ba phần, bao gồm: phần đài, phần cọc, và phần
đất bao quanh cọc. Phần đài cọc để liên kết các cọc lại với nhau tạo thành một
khối vững chắc, từ đó phân phối tải trọng của cơng trình lên các cọc. Phần cọc

là bộ phận chính để truyền tải trọng từ phần phía trên cơng trình xuống phái
dưới lớp đất ở đầu mũi và xung quanh cọc. Cịn phần đất xung quanh cọc có
thể tiếp nhận một phần tải trọng do lực ma sát xung quanh cọc và được phân
bố đều lên đất ở phía đầu mũi cọc.
Hình 1.1 thể hiện cấu tạo móng cọc, trong đó Hình a thể hiện móng cọc
đài thấp, cịn Hình b là móng cọc đài cao. Cịn các số 1- phần cọc; 2- Phần đài;
3- Phần cơng trình xây dựng.

Hình 1.1 Cấu tạo móng cọc

3


Do nhu cầu xây dựng các cơng trình chịu tải trọng lớn ngày càng tăng,
nên việc sử dụng móng cọc rất phổ biến, do vậy các loại cọc cũng rất đa dạng
về chủng loại, bao gồm: vật liệu, kích thước và biện pháp thi công. Cọc được
phân loại như sau:
- Phân loại cọc theo vật liệu làm cọc: Được ra thành các loại cọc, bao gồm:
+ Cọc gỗ: vật liệu sử dụng là gỗ, dài từ 5-7m, đường kính từ 20-30cm;
+ Cọc tre: là loại cọc dùng tre gốc, đặc chắc để đóng xuống nền;
+ Cọc bê tơng: vật liệu để đúc cọc là bê tông, áp dụng cho cọc chịu nén;
+ Cọc bê tông cốt thép: vật liệu chế tạo cọc là bê tông cốt thép;
+ Cọc thép: vật liệu làm cọc bằng thép, có mặt cắt các dạng hình chữ I,
H, C. Do cọc làm bằng thép nên dễ bị gỉ khi tiếp xúc với nước, đặc biệt là nước
mặn.
- Phân loại cọc theo sự làm việc của cọc, bao gồm:
+ Cọc chống: Là cọc có sức chịu tải do lực chống của đầu mũi cọc xuống
tầng đất cứng.
+ Cọc ma sát: Là cọc có sức chịu tải do lực ma sát tiếp xúc giữa mặt bên
của cọc và lớp đất xung quanh thân cọc.

+ Cọc hỗn họp: Là loại cọc có sức chịu tải kết hợp giữa hai loại trên.
- Phân loại theo phương pháp hạ cọc được chia thành các loại cọc sau:
+ Cọc đóng: Là cọc được đúc sẵn và hạ xuống nền đất bằng các thiết bị
như búa treo, búa Diezel hoặc búa máy rung để cọc được đóng sâu xuống tầng đất.
+ Cọc ép: Là cọc được đúc sẵn và hạ xuống đất nền bằng máy ép thủy lực.
+ Cọc khoan nhồi: Là loại cọc bê tông được đổ tại chỗ, trong các lỗ được
tạo bằng phương pháp khoan hoặc ống thiết bị.
1.2. Tổng quan về cọc khoan nhồi
12.1. Khát quát về cọc khoan nhồi
Cọc khoan nhồi khác với cọc bê tông cốt thép, cọc khoan nhồi được đổ
bê tông trực tiếp tại chỗ vào các lỗ khoan được tạo bởi phương pháp khoan tạo
lỗ hoặc ống thiết bị. Việc tạo lỗ có thể thi công bằng nhiều cách khác nhau như:
4


đào thủ công hoặc sử dụng các loại máy khoan hiện đại. Cọc khoan nhồi được
xem là một trong những giải pháp thi cơng móng được áp dụng phổ biến để gia
cố nền móng và giữ ổn định cho cơng trình. Ngồi ra, cọc khoan nhồi cịn được
dùng để gia cố nền đất và liên kết với móng giữ ổn định cho cơng trình. Đây là
giải pháp nhằm đỡ được các cơng trình có tải trọng lớn khi xây dựng trên nền
trên các nền đất yếu được ổn định.
Cọc khoan nhồi thường được áp dụng đối với cơng trình chịu tải trọng
lớn nên chất lượng của cọc là vấn đề được quan tâm. Chất lượng của cọc khoan
nhồi chủ yếu là do q trình thi cơng. Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến q
trình thi cơng bao gồm: kỹ thuật thi công, thiết bị thi công, việc tuân thủ thực
hiện các qui trình cơng nghệ thi cơng và các kinh nghiệm xử lý khi gặp các sự
cố trong các trường hợp cụ thể.
Cọc khoan nhồi có đường kính từ 800÷4000 mm, chiều dài của cọc từ
30÷100m.
1.2.2. Phân loại móng cọc khoan nhồi

Cọc khoan nhồi được phân loại theo 3 cách: kích thước, tác dụng làm
việc và cấu tạo.
1.2.2.1. Phân loại theo kích thước cọc khoan nhồi
Cọc khoan nhồi bê tơng cốt thép đường kính (D) từ 300700 mm được
gọi là cọc khoan nhồi đường kính nhỏ. Được ký hiệu là: D300, D400, D500,
D600, D700.
Cọc khoan nhồi bê tông cốt thép đường kính từ 800mm trở lên được gọi
là cọc khoan nhồi đường kính lớn. Được ký hiệu là: D800, D1000, …
1.2.2.2. Phân loại theo hình thức làm việc giữa đất và cọc
Theo hình thức làm việc giữa đất và cọc, cọc khoan nhồi được chia thành
2 loại cọc:
- Cọc chống: là loại cọc truyền tải trọng từ phía thân cơng trình lên lớp
đất đá có cường độ lớn, do vậy lực ma sát ở xung quanh cọc thực tế khơng có
và cọc chỉ chịu tải do đất đầu mũi cọc xuống nền đất đá.
5


- Cọc treo hay cọc ma sát: là loại cọc có các lớp đất bao quanh cọc là đất
chịu nén và tải trọng được truyền lên nền nhờ lực ma sát tiếp xúc giữa đất và
xung quanh cọc và cường độ của đất đầu mũi cọc.
Như vậy, chiều sâu hạ cọc khoan nhồi lớn, có thể chạm tới tầng đá gốc
hoặc các lớp đất đá có cường độ lớn hơn ở phía dưới.
1.2.2.3. Phân loại theo có mở rộng chân hay khơng

Hình 1.2 Các loại cọc khoan nhồi
Hình 1.2 thể hiện các loại cọc khoan nhồi theo phương pháp mở rộng
chân, trong đó hình a là cọc khoan nhồi đều; hình b, c cọc khoan nhồi có đáy
mở rộng; hình d cọc khoan nhồi khoan đều cắm vào đá.
- Cọc đều (Hình 1.2a): là loại cọc có các mặt cắt ngang trên suốt chiều
dài của cọc đều nhau và được xuyên qua các lớp đất yếu, có đầu mũi cọc tựa

lên lớp đất hoặc đá có cường độ lớn.
- Cọc có đáy mở rộng (Hình 1.2 b,c): là loại cọc đều nhưng đến đầu mũi
cọc chạm vào đất nền ở phía đáy có phần mở rộng, phía đáy này được tựa lên
nền đất có sức chịu tải lớn. Phần đáy mở rộng có thể là dạng vịm hoặc có thể
góc cạnh.

6


- Đầu mũi cọc xuyên vào lớp đá nằm dưới (Hình 1.2 d): Phần mũi cọc
được xuyên vào lớp đá có cường độ lớn ở phía dưới.
1.3. Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ
Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ là loại cọc khoan nhồi có đường kính từ
300700 (mm). Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ được áp dụng hiệu quả cho
cơng trình có diện tích nhỏ hơn và điều kiện thi công không thuận lợi cho việc
đưa các thiết bị thi cơng vào. Tùy thuộc và địa chất cơng trình nơi thi cơng, mỗi
cọc có sức chịu tải từ 30120 tấn.
1.3.1. Ưu điểm của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ
Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ có rất nhiều ưu điểm bao gồm:
- Thiết bị thi công khoan cọc khoan nhồi đường kính nhỏ có kích thước
nhỏ gọn nên có thể thi công trong điều kiện mặt bằng xây dựng chật hẹp và
không gây bất kỳ ảnh hưởng đối với phần nền móng và kết cấu của các cơng
trình kế cận.
- Khi thi cơng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ có thể thi cơng ở sát các
cơng trình lân cận. Do vậy, thi cơng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ có thể thi
cơng trên mọi địa hình, tính an tồn lao động cao hơn cọc ép, có thể khoan
xuyên tầng đất cứng, nhằm đưa tải của cơng trình xuống tầng đất chịu lực.
Nhưng giá thành tương đương cọc ép [1].
- So với cọc ép bê tông cột thép, cọc khoan nhồi đường kính nhỏ có chiều
dài liên tục nên cọc khơng có mối nối.

- Thời gian thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ nhanh.
- Do cọc khoan nhồi có đường kính nhỏ, nên phần đài cọc nhỏ gọn, tránh
hiện tượng đài conson hay còn được biết đến là hiện tượng đài cọc chịu tải trọng
lệch tâm.
1.3.2. Nhược điểm của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ
Cọc khoan nhồi được thi cơng dưới tầng đất, do đó tơng tại các nhược
điểm như:

7


- Trong thi công cọc khoan nhồi, hay gặp các sự cố như: sụt thành vách
lỗ khoan; bê tơng có độ đồng nhất không cao.
- Do thi công cọc được đổ bê tơng dưới nền đất, nên rất khó để kiểm tra
chất lượng bê tơng đổ vào cọc, vì vậy cần giám sát chặt chẽ các quy trình thi
cơng để hạn chế chất lượng thi công cọc khoan nhồi kém..
- Mơi trường thi cơng ở phía dưới dễ sình lầy, dơ bẩn, khó vệ sinh.
1.3.3. Phạm vi áp dụng của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ
Cọc khoan nhồi được kính nhỏ có rất nhiều ưu điểm, nên phạm vi sử
dụng cọc khoan nhồi này cũng đa dạng, bao gồm:
- Móng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ được sử dụng hiệu quả cho các
cơng trình có chiều cao lên đến 12 tầng và đặc biệt được áp dụng cho các cơng
trình trong điều kiện xây chen ở các khu dân cư, có mặt bằng thi cơng chật hẹp
khó đưa các loại thiết bị, máy móc để thi cơng vào. Cọc khoan nhồi đường kính
nhỏ có thể được khoan sâu vào trong lòng đất với chiều sâu lên đến hơn 50m,
như vậy làm giảm được kích thước của đài móng cơng trình với điều kiện mặt
bằng thi công chật hẹp.
- Những công trình xây dựng có tải trọng lớn, nhưng thi cơng cần đảm
bảo an tồn cho các cơng trình lân cận, nhằm không để xảy ra việc đền bù trong
suốt quá trình thi cơng.

- Các cơng trình có nền địa chất phức tạp, xen kẹp và có nhiều vật cản ở
trong lịng đất.
- Ngồi ra, cọc khoan nhồi đường kính nhỏ có thể sử dụng để làm các
tường chắn đất trong thi cơng tầng hầm cơng trình hay gia cố nền. Thích hợp
với thi cơng các nhà cao tầng với nhiều tầng hầm và một số cơng trình ngầm
mà ở đó khơng gian thi cơng bị hạn chế.
Do đó, việc nghiên cứu áp dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong các
cơng trình xây chen tại các khu vực trung tâm Thành phố lớn mang lại hiệu quả
kinh tế cao.

8


1.4. Tình hình nghiên cứu cọc khoan nhồi đường kính nhỏ
Nghiên cứu và phát triển sử dung cọc khoan nhồi đường kính nhỏ đã được
nghiên cứu từ rất lâu [8]. Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ được ứng dụng đầu
tiên để xây móng.
Tại Việt Nam, móng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ đầu tiên được sử
dụng tại thành phố Hà Nội, dần được áp dụng rộng rãi trong xây dựng các nhà
cao tầng chịu tải trọng lớn trong khu vực thành phố Hà Nội và phát triển cho
đến nay. Hiện tại, thi cơng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ đã được áp dụng
cho rất nhiều cơng trình xây dựng dân dụng như nhà ở, khách sạn, văn phòng,
ở nhiều thành phố lớn như Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Hải Phịng, Cần
Thơ... Cơng nghệ thi cơng ngày càng được phát triển là do các cơng trình xây
dựng thường có sức chịu tải lớn và được xây dựng trong thành phố, nơi có mặt
bằng thi cơng chật hẹp, dễ gây ảnh hưởng xấu đến các cơng trình lân cận. Chính
vì vậy, việc lựa chọn giải pháp thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ được
áp dụng phổ biến hiện nay, nhất là các khu đô thi, thành phố lớn.
1.5. Hướng nghiên cứu của luận văn
Sử dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ có rất nhiều ưu điểm là thiết bị

thi cơng nhỏ gọn, cơ động có thể thi cơng ở những nơi có mặt bằng thi cơng
chật chội. Ngồi ra, khi thi cơng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ, sẽ khơng làm
lún nứt, hư hỏng các cơng trình nhà liền kề. Tuy nhiên, việc nghiên cứu ứng
dụng loại cọc khoan nhồi đường kính nhỏ ở khu vực Thành phố Thanh Hóa
đang cịn bị hạn chế hoặc chưa cơng bố. Do vậy luận văn tập trung nghiên cứu
lựa chọn chiều dài cọc hợp lý trên cơ sở địa chất thủy văn khu vực Thành phố
Thanh Hóa, từ đó đề xuất loại cọc khoan nhồi đường kính nhỏ đảm bảo cả về
kỹ thuật và kinh tế.

9


Chương 2. CƠ SỞ ÁP DỤNG CỌC KHOAN NHỒI ĐƯỜNG KÍNH
NHỎ TRONG THI CƠNG NHÀ CAO TẦNG XÂY CHEN TẠI
THÀNH PHỐ THANH HỐ
2.1. Cơ sở lý thuyết tính tốn cọc khoan nhồi đường kính nhỏ
2.1.1. Sức chịu tải của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ theo vật liệu làm cọc
Sức chịu tải của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ tính theo vật liệu làm cọc được
xác định bởi công thức (2-1) [4]:
Pvl = Ru A + Ran Fa

(2- 1)

Trong đó:
Ru - Cường độ của bêtông cọc khoan nhồi, được xác định như sau:
+ Đối

với cọc khoan nhồi đổ bê tông dưới nước hoặc dung dịch sét, Ru =

R/4.5 nhưng không lớn hơn 60 kG/cm2;

+ Đối với cọc khoan nhồi đổ bê tông trong lỗ khoan khô, Ru = R/4.0
nhưng không lớn hơn 70 kG/m2. Với R là mác thiết kế của bê tơng cọc, kG/cm2;
Fb - Diện tích tiết diện cọc
Fa - Diện tích tiết diện cốt thép dọc trục;
Ran - Cường độ tính tốn của cốt thép, xác định như sau:
+ Đối với thép có đường kính nhỏ hơn Φ28mm, Ran = Rc /1.5 nhưng
không lớn hơn 2200 kG/cm2;
+ Đối với thép có đường kính > Φ28mm, Ran = Rc /1.5 yêu cầu không
lớn hơn 2000 kG/cm2, với Rc là cường độ giới hạn chảy của cốt thép, kG/cm2;
2.1.2. Sức chịu tải của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ theo đất nền
Tính sức chịu tải cho phép của cọc theo đất nền được xác định theo TCVN
10304:2014 - Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế [4]:

Qa  1.5NAp  (0.15Nc Lc  0.43N s Ls )  WP
Trong đó:
N - Chỉ số xuyên tiêu chuẩn của đất;

10

(2- 2)


N - Chỉ số xuyên tiêu chuẩn trung bình của đất trong khoảng 1D trên

mũi cọc và 4D dưới mũi cọc. Nếu N > 60, khi tính tốn N lấy N = 60; nếu N
>50 thì lấy N = 50;
Nc - Giá trị trung bình của chỉ số xuyên tiêu chuẩn trong lớp đất rời;
Ns - Giá trị trung bình của chỉ số xuyên tiêu chuẩn trong lớp đất dính;
Ap - Diện tích tiết diện mũi cọc, m2;
Ls - Chiều dài phần thân cọc nằm trong lớp đất dính, m;

Lc - Chiều dài phần thân cọc nằm trong lớp đất rời, m;
 - Chu vi tiết diện cọc, m;
WP - Hiệu số giữa trọng lượng cọc và trọng lượng của trụ đất nền do cọc
thay thế, Tấn.
Nên lựa chọn chiều sâu hạ cọc sao cho sức chịu tải của vật liệu cọc tương đương
với sức chịu tải tính theo điều kiện đất nền [4] .
2.2. Thiết bị thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ ở Việt Nam và trên
Thế giới
Để thi công cọc khoan nhồi phải cần thiết bị thi cơng [2]:
2.2.1. Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Clo Zironi CR18
CR18 là một thiết bị khoan cọc nhồi mini với trọng lượng 10 tấn sử dụng
động cơ được chuyển từ dạng diesel sang động cơ điện với công suất tương đối
cao so với kích thước của nó. Thiết bị này có thể khoan được các cọc khoan
nhồi đường kính nhỏ và với chiều sâu khoan lớn nhất có thể đạt được là hơn
30m.

11


Hình 2.1 Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Clo Zironi CR18
2.2.2. Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Clo Zironi CR14
CR14 là một thiết bị chuyên dụng dùng để khoan cọc khoan nhồi đường
kính nhỏ. Mặc dù có hình dáng gọn trọng lượng nhẹ (8 tấn) nhưng nó có phạm
vi ứng dụng rất rộng. Thiết bị có thể hoạt động hiệu quả trong không gian hẹp
(chiều cao phục vụ thi công chỉ là 3,9m), chiều sâu khoan và đường kính khoan
tối đa có thể đạt được lần lượt là 25.0m và 600mm.
2.2.3. Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Casagrande C6
Máy Casagrande C6 là thiết bị khoan cọc khoan nhồi đường kính nhỏ
được phát triển cho việc thi cơng trong điều kiện chật hẹp. Máy có trọng lượng
11.7 tấn sử dụng hệ bánh xích, bên cạnh đó máy sở hữu bốn chân đỡ ở bốn góc

của máy góp phần nâng cao độ ổn định trong lúc hoạt động. Đường kính lớn
nhất mà cọc có thể khoan được là 450mm tuy nhiên lợi thế của máy là có thể
khoan cọc với nhiều góc nghiêng khác nhau. Máy thích hợp cho việc thi công
đinh đất, tường cọc hàng.

12


2.2.4. Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Stealth T15000
Stealth T15000 sử dụng thiết bị khoan nặng 4,5m và hệ thống bánh xích.
Nó có khả năng thi cơng trong những điều kiện đặc biệt chật hẹp thậm chí nó
có thể di chuyển qua cửa đi của các cơng trình dân dụng thông thường với chiều
rộng khoảng 780mm, chiều cao 1600mm. Các ưu thế khác của T15000 là có
cần khoan có thể thay đổi góc khoan từ -5o đến +90o. Tuy nhiên chiều sâu khoan
tối đa của máy chỉ được là 25m.
2.2.5. Máy thi cơng cọc khoan nhồi nhồi đường kính nhỏ sử dụng trong nước
Hiện tại các đơn vị thi cơng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ ở Việt Nam
đang sử dụng các loại máy khoan được cải tạo từ các thiết bị sẵn có. Loại máy
khoan tạo lỗ được sử dụng phổ biến hiện nay sử dụng máy cơ sở của hãng
Komatsu có khả năng khoan cọc có đường kính từ 350800mm, chiều sâu
khoan lên đến 70m tùy thuộc vào địa chất cơng trình. Bên cạnh đó máy có tính
hợp giàn đỡ cần khoan kép cho phép kết hợp sử dụng máy để hạ lồng thép với
chiều dài tối đa có thể lên đến 11.7m hoặc hơn nữa. Máy được thiết kế với
nhiều tính năng kỹ thuật đặc biệt khác cho phép nó có thể tiến hành hầu như tất
cả các cơng đoạn trong q trình khoan tạo lỗ cũng như đổ bê tông.
2.3. Phương pháp thi công cọc khoan nhồi
Phương pháp thi công phổ biến nhất hiện nay có ba phương pháp chính [2]:
- Phương pháp thi cơng khô;
- Phương pháp thi công ống bao,
- Phương pháp thi công ướt.

2.3.1. Phương pháp thi công khô
Phương pháp thi công khô được áp dụng khi đất và đá ở trên mực nước và
yêu cầu hiện trường thi công đảm bảo không bị sụt lỡ khi tiến hành khoan. Đây
là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện nhất. Sau khi khoan tạo lỗ, đổ bê tông
và đặt lồng cốt thép là đã hoàn thiện xong cọc khoan nhồi.

13


Thiết bị khoan tạo lỗ: Thường khoan lỗ bằng máy khoan guồng xoắn, với
ưu điểm của máy khoan là kết cấu đơn giản, sử dụng tin cậy, thao tác tạo lỗ
hiệu suất cao, chất lượng tốt, không gây chấn động, khơng gây tiếng ồn...

Hình 2.2 Phương pháp thi cơng khơ
14