LUẬN VĂN GIA CỐ THÀNH HỐ ĐÀO SÂU BẰNG DÃY CỌC XI MĂNG ĐẤT PGS TS KS LÊ KIỀU

Bộ giáo dục và đào tạo bộ xây dựng
Trờng đạI học kiến trúc hà nội





Phùng Thị Kim Dung





gia cố thành hố đào sâu bằng dãy
cọc xi măng đất











Luận văn thạc sỹ
Chuyên ngành xây dựng dân dụng & công nghịêp

hà nội - 2008
Bộ giáo dục và đào tạo bộ xây dựng
Trờng đạI học kiến trúc hà nội




Phùng thị kim dung




gia cố thành hố đào sâu bằng dãy
cọc xi măng đất






Luận văn thạc sỹ
Chuyên ngành Xây dựng dân dụng & công nghiệp
Mã số: 60.58.20

Giáo viên hớng dẫn: PGS.Lê Kiều





hà nội - 2008



Mở đầu
Hiện nay, quá trình đô thị hoá đang bùng nổ ở Việt Nam, hàng loạt các
công trình ngầm đô thị nh tầng hầm cho các nhà cao tầng, khách sạn, các
đờng hầm chui qua đờng giao thông, các gara ôtô ngầm dới đất đang đợc
xây dựng ở các thành phố lớn nh Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng,
Đà Nẵng và các khu đô thị khác trên cả nớc. Việc thiết kế, thi công các công
trình ngầm luôn là công việc khó khăn và phức tạp. Một trong những vấn đề
phức tạp trong thi công công trình ngầm là thi công những hố đào sâu có độ sâu
đến hàng chục mét mà việc giữ ổn định và gia cố vách hố đào thờng là hạng
mục khó khăn và tốn kém nhất.
Có nhiều phơng pháp gia cố thành hố đào đợc nghiên cứu, phát triển và
sử dụng rộng rãi trên thế giới và từng bớc đợc ứng dụng thành công ở Việt
Nam, có thể kể đến nh phơng pháp gia cố bằng cọc ván thép hay ống thép,
tờng trong đất, cọc khoan nhồi Các phơng pháp kể trên có nhiều u điểm,
nhng do phải sử dụng vật liệu đắt tiền và các thiết bị thi công chuyên dụng nên
giá thành thờng rất cao. Trong thời gian qua, việc xây dựng các công trình
ngầm ở Việt Nam cho thấy những hố đào sâu có chiều sâu nhỏ hơn 5m thờng
dùng tờng cừ bằng cọc ván thép, những hố đào sâu trên 12m thờng dùng công
nghệ tờng trong đất.

ở một số nớc có công nghệ thi công hố đào sâu nh Trung Quốc, Nhật
Bản, Thuỵ Điển, ngời ta đã áp dụng thành công việc gia cố thành hố đào sâu
đến hàng chục mét trong điều kiện đất yếu bằng dãy cọc xi măng - đất.
Việc nghiên cứu kinh nghiệm của nớc ngoài để đề xuất áp dụng đợc
trong điều kiện của Việt Nam với mong muốn dễ thực hiện và rẻ tiền hơn là một
vấn đề cấp thiết. Do đó, trong luận văn này tôi tìm hiểu biện pháp Gia cố thành
hố đào sâu bằng dãy cọc xi măng - đất. Công nghệ cọc xi măng - đất và công
nghệ trộn sâu đã đợc nhiều đơn vị ở Việt Nam tiếp nhận, thiết kế và thi công có
hiệu quả từ những năm 90 của thế kỉ trớc. Đến nay, do xảy ra nhiều sự cố trong
quá trình thi công hố đào sâu, công nghệ gia cố thành hố đào bằng trụ trộn sâu xi
măng - đất lại tỏ ra phù hợp. Mặt khác, công nghệ này có giá thành rẻ hơn các
công nghệ khác do không tốn nhiều vật liệu, tận dụng đợc vật liệu tại chỗ, thiết
bị thi công không quá phức tạp.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu cơ sở lý thuyết của phơng pháp gia cố
thành hố đào sâu bằng cọc xi măng - đất đợc thi công bằng công nghệ trộn sâu,
đề xuất phơng pháp tính toán cọc và công nghệ gia cố thành hố đào sâu bằng
dãy cọc xi măng - đất, trên cơ sở đó, kiến nghị sử dụng công nghệ cho các công
trình tại Việt Nam.
Phơng pháp nghiên cứu:
Để đạt đợc mục tiêu nghiên cứu nêu trên cần sử dụng tổ hợp các phơng
pháp nghiên cứu sau:
- Phơng pháp nghiên cứu lý thuyết.
- Phơng pháp phân tích t duy hệ thống.
Nội dung nghiên cứu của đề tài:
Nội dung của luận văn gồm ba chơng:
Chơng I: Tổng quan về các giải pháp gia cố thành hố đào sâu.
Chơng II: Cơ sở khoa học và nội dung thiết kế dãy cọc ximăng đất để
gia cố thành hố đào trong điều kiện Việt Nam.
Chơng III: công nghệ thi gia cố thành hố đào sâu bằng cọc xi măng -

đất tại việt nam
Các kết quả nghiên cứu của đề tài luận văn có thể đợc sử dụng làm tài liệu
tham khảo, nghiên cứu và áp dụng cho chuyên ngành địa kỹ thuật, thi công và
xây dựng công trình ngầm đô thị, và nếu đợc hoàn thiện thêm, sẽ là cơ sở khoa
học để kiến nghị sử dụng rộng rãi phơng pháp gia cố thành hố đào bằng cọc xi
măng - đất trong thực tiễn xây dựng các công trình có quy mô ở Việt Nam.
Do trình độ và năng lực có hạn, dù tôi đã cố gắng rất nhiều nhng chắc
chắn nội dung luận văn khó có thể tránh khỏi sai sót, rất mong các thầy, cô giáo,
các bạn đồng nghiệp góp ý.


Chơng I
Tổng quan về các giải pháp gia cố thành hố đào sâu
Khi thi công tầng hầm cho các công trình nhà cao tầng, một vấn đề phức
tạp đặt ra là giải pháp thi công hố đào sâu trong khu đất chật hẹp liên quan đến
các yếu tố kỹ thuật và môi trờng. Thi công hố đào sâu làm thay đổi trạng thái
ứng suất, biến dạng trong đất nền xung quanh khu vực hố đào và có thể làm thay
đổi mực nớc ngầm dẫn đến nền đất bị dịch chuyển và có thể lún, trợt, sập gây
h hỏng công trình lân cận nếu không có giải pháp gia cố thích hợp.
Các giải pháp chống đỡ thành hố đào thờng đợc áp dụng là: tờng cừ
thép (steel sheet pile), tờng cừ cọc xi măng - đất, tờng cừ barrette (tờng bê
tông cốt thép trong đất). Yêu cầu chung của tờng cừ là phải đảm bảo về cờng
độ cũng nh độ ổn định dới tác dụng của áp lực đất và các loại tải trọng do
đợc cắm sâu vào đất, neo trong đất hoặc đợc chống đỡ từ trong lòng hố đào
theo nhiều cấp khác nhau.
Bảng 1.1 dới đây tóm tắt các giải pháp thiết kế, thi công chủ yếu phục vụ
việc chống giữ ổn định thành hố đào sâu:

Bảng 1.1. Lựa chọn giải pháp chống đỡ thành hố đào theo chiều sâu hố đào H
Độ sâu hố đào (m) Giải pháp

H 6m
- Tờng cừ thép (không hoặc 1 tầng chống, neo)
- Cọc xi măng - đất (không hoặc 1 tầng chống, neo)
6m < H 10m
- Tờng cừ thép (1-2 tầng chống, neo)
- Cọc xi măng đất (1-2 tầng chống, neo)
- Tờng vây barrette (1-2 tầng chống, neo) tuỳ theo điều
kiện nền đất, nớc ngầm và chiều dài tờng ngập sâu vào
nền đất.
H > 10m
- Tờng vây barrette (# 02 tầng chống, neo)
- Tờng cừ thép (# 2 tầng chống, neo) nếu điều kiện địa
chất và hình học hố đào thuận lợi.
1.1. gia cố thành hố đào sâu bằng cọc ván thép hình
hoặc ống thép

1.1.1. Giới thiệu về cọc ván thép
Ngày nay, trong lĩnh vực xây dựng, cọc ván thép (các tên gọi khác là cừ
thép, cừ Larssen, cọc bản, thuật ngữ tiếng anh là steel sheet pile) đợc sử dụng
ngày càng phổ biến, từ các công trình thủy công nh cảng, bờ kè, cầu tàu, đê
chắn sóng, công trình cải tạo dòng chảy, công trình cầu, đờng hầm đến các
công trình dân dụng nh bãi đậu xe ngầm, tầng hầm nhà nhiều tầng, nhà công
nghiệp.
Cọc ván thép không chỉ đợc sử dụng trong các công trình tạm thời mà
còn có thể đợc xem nh một loại vật liệu xây dựng, với những đặc tính riêng
biệt, thích dụng với một số bộ phận chịu lực trong các công trình xây dựng.
Cho đến nay, cọc ván thép đợc sản xuất với nhiều hình dạng, kích thớc
khác nhau với các đặc tính về khả năng chịu lực ngày càng đợc cải thiện. Ngoài
cọc ván thép có mặt cắt ngang dạng chữ U, Z thông thờng, còn có loại mặt cắt
ngang Omega (W), dạng tấm phẳng (straight web) cho các kết cấu tờng chắn

tròn khép kín, dạng hộp (box pile) đợc cấu thành bởi 2 cọc U hoặc 4 cọc Z hàn
với nhau.
Tùy theo mức độ tải trọng tác dụng mà tờng chắn có thể chỉ dùng cọc ván
thép hoặc kết hợp sử dụng cọc ván thép với cọc ống thép (steel pipe pile) hoặc
cọc thép hình H (King pile) nhằm tăng khả năng chịu mômen uốn. Thờng dùng
cọc ván thép hình chữ U hoặc Z đợc hạ xuống bằng máy ép thuỷ lực hoặc máy
ép rung, có sử dụng hệ thống bằng dầm thép chữ I hoặc chữ H trong lòng hố đào
(xem các hình từ 1.1 đến 1.6).
Về kích thớc, cọc ván thép có bề rộng bản thay đổi từ 400mm đến
750mm. Sử dụng cọc có bề rộng bản lớn thờng đem lại hiệu quả kinh tế hơn so
với cọc có bề rộng bản nhỏ vì cần ít số lợng cọc hơn nếu tính trên cùng một độ
dài tờng chắn. Hơn nữa, việc giảm số cọc sử dụng cũng có nghĩa là tiết kiệm

thời gian và chi phí cho khâu hạ cọc, đồng thời làm giảm lợng nớc ngầm chảy
qua các rãnh khóa của cọc.
Chiều dài cọc ván thép có thể đợc chế tạo lên đến 30m tại xởng, tuy
nhiên chiều dài thực tế của cọc thờng đợc quyết định bởi điều kiện vận chuyển
(thông thờng từ 9 đến 15m), riêng cọc dạng hộp gia công ngay tại công trờng
có thể lên đến 72m.
Hiện nay bắt đầu dùng dãy cọc ống thép nối liền với nhau tạo thành một
hệ tờng liên tục, có khả năng chịu lực cũng nh ngăn nớc rất tốt, thích hợp cho
các vùng đất yếu hoặc thi công dới nớc.
1.1.2. u, nhợc điểm cọc ván thép trong gia cố thành hố đào sâu
1. u điểm

Có thể liệt kê một số u điểm nổi bật của cọc ván thép nh sau:
- Khả năng chịu ứng suất động khá cao (cả trong quá trình thi công lẫn trong quá
trình sử dụng).
- Khả năng chịu lực lớn trong khi trọng lợng khá bé.
- Cọc ván thép có thể nối dễ dàng bằng mối nối hàn hoặc bulông nhằm gia tăng
chiều dài.
- Cọc ván thép có thể sử dụng nhiều lần, do đó có hiệu quả kinh tế cao.
- Chất lợng của vật liệu làm cọc bản tin cậy do đợc chế tạo trong nhà máy.
- Thi công nhanh, thuận tiện và tơng đối đơn giản trong tầng đất yếu.
- Khả năng ngăn nớc tơng đối tốt.
2. Nhợc điểm
Nhợc điểm của cọc ván thép là tính bị ăn mòn trong môi trờng làm việc
(khi sử dụng cọc ván thép trong các công trình vĩnh cửu). Tuy nhiên nhợc điểm
này hiện nay hoàn toàn có thể khắc phục bằng các phơng pháp bảo vệ nh sơn
phủ chống ăn mòn, mạ kẽm, chống ăn mòn điện hóa hoặc có thể sử dụng loại
cọc ván thép đợc chế tạo từ loại thép đặc biệt có tính chống ăn mòn cao.
Ngoài ra, mức độ ăn mòn của cọc ván thép theo thời gian trong các môi
trờng khác nhau cũng đã đợc nghiên cứu và ghi nhận lại. Theo đó, tùy thuộc
vào thời gian phục vụ của công trình đợc quy định trớc, ngời thiết kế có thể
chọn đợc loại cọc ván thép với độ dày phù hợp đã xét đến sự ăn mòn này.
Để lựa chọn giải pháp gia cố thành hố đào sâu bằng cọc ván thép, ta phải
nghiên cứu các vấn đề sau:
- Xem xét loại đất nền và các chỉ tiêu cơ lý của đất có lợi cho việc đóng và nhổ
cọc hay không.
- Lựa chọn máy thi công thích hợp
- Khống chế tiếng ồn và chấn động đến các công trình và môi trờng xung quanh
Tuỳ theo yêu cầu ta chọn hình thức bố trí cọc cho hợp lý.

1.2. gia cố thành hố đào sâu bằng tờng trong đất
1.2.1. Giới thiệu về tờng trong đất

Tờng trong đất, hay còn đợc gọi là tờng vây barrette, là tờng bêtông
đổ tại chỗ, thờng dày 600-800mm để chắn giữ ổn định hố móng sâu trong quá
trình thi công. Tờng có thể đợc làm từ các đoạn cọc barette, tiết diện chữ nhật,
chiều rộng thay đổi từ 2.6 m đến 5.0m. Các đoạn tờng barrette đợc liên kết
chống thấm bằng gioăng cao su, thép và làm việc đồng thời thông qua dầm đỉnh
tờng và dầm bo đặt áp sát tờng phía bên trong tầng hầm. Trong trờng hợp 02
tầng hầm, tờng barrette thờng đợc thiết kế có chiều sâu 16-20m tuỳ thuộc
vào địa chất công trình và phơng pháp thi công. Khi tờng barrette chịu tải
trọng đứng lớn thì tờng đợc thiết kế dài hơn, có thể dài trên 40m (Toà nhà 59
Quang Trung) để chịu tải trong nh cọc khoan nhồi.
Tờng trong đất bằng bê tông cốt thép quây lại thành đờng khép kín với
các hệ thanh neo sẽ có thể chắn đất, ngăn nớc, rất thuận tiện cho việc thi công
hố móng sâu. Có thể kết hợp tờng trong đất làm tầng hầm cho các nhà cao tầng
hoặc làm kết cấu chịu lực cho công trình.
Tờng trong đất thờng đợc sử dụng khi làm hố móng sâu trên 10m, yêu
cầu cao về chống thấm, chống lún và chống chuyển dịch của các công trình xây
dựng lân cận hoặc khi tờng là một phần của kết cấu chính của công trình hoặc
khi áp dụng phơng pháp Top - down.
Tờng barrette đợc giữ ổn định trong quá trình thi công bằng các giải
pháp sau:
Giữ ổn định bằng hệ dàn thép hình
Số lợng tầng thanh chống có thể là 1 tầng chống, 2 tầng chống hoặc
nhiều hơn tuỳ theo chiều sâu hố đào, dạng hình học của hố đào và điều kiện địa
chất, thuỷ văn trong phạm vi chiều sâu tờng vây.
Ưu điểm: Trọng lợng nhỏ, lắp dựng và tháo dỡ thuận tiện, có thể sử dụng
nhiều lần. Căn cứ vào tiến độ đào đất có thể vừa đào, vừa chống, có thể làm cho
tăng chặt nếu có hệ thống kích, tăng đơ rất có lợi cho việc hạn chế chuyển dịch
ngang của tờng.
Nhợc điểm: Độ cứng tổng thể nhỏ, mắt nối ghép nhiều. Nếu cấu tạo mắt
nối không hợp lý và thi công không thoả đáng và không phù hợp với yêu cầu của

thiết kế, dễ gây ra chuyển dịch ngang và mất ổn định của hố đào do mắt nối bị
biến dạng.
Giữ ổn định bằng phơng pháp neo trong đất
Thanh neo trong đất đã đợc ứng dụng tơng đối phổ biến và đều là thanh
neo dự ứng lực. Tại Hà Nội, công trình Toà nhà Tháp Vietcombank và Khách
sạn Sun Way đã đợc thi công theo công nghệ này. Neo trong đất có nhiều loại,
tuy nhiên dùng phổ biến trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng là neo phụt.
Ưu điểm: Thi công hố đào gọn gàng, có thể áp dụng cho thi công những
hố đào rất sâu.
Nhợc điểm: Số lợng đơn vị thi công xây lắp trong nớc có thiết bị này
còn ít. Nếu nền đất yếu sâu thì cũng khó áp dụng.
Giữ ổn định bằng phơng pháp thi công Top - down
Phơng pháp thi công này thờng đợc dùng phổ biến hiện nay. Để chống
đỡ sàn tầng hầm trong quá trình thi công, ngời ta thờng sử dụng cột chống tạm
bằng thép hình (l đúc, l tổ hợp hoặc tổ hợp 4L ). Trình tự phơng pháp thi công
này có thể thay đổi cho phù hợp với đặc điểm công trình, trình độ thi công, máy
móc hiện có.
Ưu điểm:
- Chống đợc vách đất với độ ổn định và an toàn cao nhất.
- Rất kinh tế;
- Tiến độ thi công nhanh.
Nhợc điểm:
- Kết cấu cột tầng hầm phức tạp;
- Liên kết giữa dầm sàn và cột tờng khó thi công;
- Công tác thi công đất trong không gian tầng hầm có chiều cao nhỏ khó
thực hiện cơ giới.
- Nếu lỗ mở nhỏ thì phải quan tâm đến hệ thống chiếu sáng và thông gió.
1.2.2. Ưu, nhợc điểm của tờng trong đất
Tờng trong đất có u điểm nổi bật là độ cứng lớn, tính biến dạng của kết
cấu rất ít, tính chống thấm tốt, giúp cho phơng pháp này đợc lựa chọn sử dụng

ở nhiều công trình trong những năm gần đây. Bên cạnh việc chống đỡ vách hố
đào, tờng vây barrette còn đợc sử dụng nh một phần kết cấu của công trình
(phơng pháp thi công Top - Down).
Nhợc điểm của tờng vây barrette chủ yếu do công nghệ thi công phức
tạp, khối lợng vật liệu lớn, đòi hỏi máy móc hiện đại và công nhân tay nghề
cao. Tờng trong đất hiện nay đợc sử dụng phổ biến để làm tờng tầng hầm và
đợc thi công theo phơng pháp Top-down, giảm đợc thời gian thi công góp
phần hạ giá thành sản phẩm.
1.2.3. Sơ lợc các bớc trong thi công tờng trong đất
- Xác định chính xác tính chất cơ lý của các lớp đất để chọn đợc lớp sét có hệ
số thấm nhỏ để dựa chân tờng vào đó.
- Lựa chọn máy thi công và các chất xử lý bùn, chất giữ thành hợp lý.
- Luôn kết hợp tờng trong đất làm một phần của kết cấu công trình hoặc tờng
cho các tầng hầm nhà cao tầng.
Ví dụ về thiết bị thi công, trình tự và công trờng thi công tờng trong đất
xem trong các hình từ 1.7 đến 1.14.









Hình1.7. Máy thi công đào tờng
Hình1.8. Đào xong hố tờng

H×nh 1.13. CÈu l¾p dùng
cèt thÐp têng trong ®Êt

1.3. gia cố thành hố đào sâu bằng dãy cọc khoan nhồi
1.3.1. Giới thiệu về cọc khoan nhồi
1. Phơng pháp công nghệ chính
Phơng pháp của công nghệ này là dùng thiết bị tạo lỗ lấy đất lên khỏi lỗ,
đồng thời bơm vào lỗ một loại dung dịch (bentonite) có khả năng tạo màng giữ
thành vách hố đào và có trọng lợng riêng hơi nhỉnh hơn nớc ngầm trong đất
một chút để cân bằng lại áp lực khi lấy đất lên. Tiếp theo làm sạch cặn lắng (bùn
lắng và đất đá rời) rơi dới đáy lỗ, đảm bảo sự tiếp xúc trực tiếp của mũi cọc bê
tông sau này vào vùng đất nền chịu lực tốt, tăng sức kháng mũi của cọc. Sau đó
tiến hành đổ bê tông hay bê tông cốt thép bằng phơng pháp đổ bê tông dới
nớc, nghĩa là đổ bê tông liên tục từ dới đáy lỗ lên, không cho bê tông mới đổ
tiếp xúc trực tiếp với dung dịch giữ thành (ống dẫn bê tông luôn nằm trong lòng
khối bê tông vừa đổ, để bê tông ra khỏi ống dẫn không trực tiếp tiếp xúc với
dung dịch). Khi bê tông cọc đã ninh kết, đóng rắn và đạt một cờng độ nhất
định, tiến hành đào hở phần đỉnh cọc và phá bỏ phần đỉnh cọc này - thờng là
phần bê tông chất lợng kém do lẫn với dung dịch giữ thành khi bắt đầu đổ bê
tông đợc đẩy dần lên đỉnh cọc trong quá trình đổ bê tông đùn dần lên chiếm
chỗ của dung dịch giữ thành, đẩy đung dịch này trào ra ngoài miệng lỗ. Tóm lại,
phơng pháp công nghệ là dùng dung dịch giữ thành hố đào thế chỗ cho đất nền
tại vị trí lỗ cọc rồi lại thay dung dịch này bằng vữa bê tông. Tuy vậy có nhiều
phơng pháp tạo lỗ cọc khác nhau, nên cũng có nhiều công nghệ thi công cọc
nhồi bê tông khác nhau.
2. Các phơng pháp tạo lỗ cọc nhồi bê tông

Tạo lỗ cọc bằng cách đào thủ công

Tạo lỗ cọc bằng thiết bị khoan guồng xoắn và hệ guồng xoắn (tạo cọc
khoan nhồi, tờng vây Diaphragm wall)

Tạo lỗ cọc bằng thiết bị khoan thùng đào (tạo cọc khoan nhồi)

Tạo lỗ cọc bằng thiết bị đào gầu tròn (tạo cọc nhồi tròn)

Tạo lỗ bằng thiết bị đào gầu dẹt cơ cấu thủy lực (tạo cọc Barrette, tờng
vây Diaphragm wall)

Tạo lỗ bằng máy khoan cọc nhồi kiểu bơm phản tuần hoàn

Tạo lỗ bằng phơng pháp sói nớc bơm phản tuần hoàn
3. Phơng pháp bố trí cọc
Khi đào hố móng ở những chỗ không tạo đợc mái dốc, khi độ sâu hố đào
khoảng 8

12m thì có thể dùng hàng cọc nhồi bê tông cốt thép làm kết cấu chắn
giữ. Nếu ở những vùng có nớc ngầm cao thì có thể kết hợp với hàng cọc trộn
hoặc bơm vữa chống thấm.
Khoảng cách của hàng cọc thờng trong phạm vi 1m, chiều sâu chôn cọc
dới đáy hố tơng đơng 0,5 ~ 1,5 lần chiều sâu hố, xác định theo tính toán dựa
vào điều kiện khảo sát địa chất. Trên đầu các hàng cọc phải có dầm liên kết để
tăng cờng sức chịu của cụm cọc. Nếu chất đất kém, thờng còn phải neo gia cố
cọc ngoài hố móng (ngoài mặt trợt của đất). Trong trờng hợp hố móng rất sâu,
hoặc chất đất rất kém dùng cọc khoan nhồi bê tông đờng kính lớn làm cọc giữ
vách càng có hiệu quả.

Để tránh đất ở giữa các cọc bị trợt hoặc bị nớc ma làm xói lở khiến
cho cọc chắn mất tác dụng, thì khoảng không giữa các cọc phải bịt kín (cài tấm
chắn, lớp bảo vệ bằng bê tông đất, hoặc xi măng lới thép).
Cọc hàng theo kiểu dãy cột: Khi đất xung quanh hố đào tơng đối tốt, mực nớc
ngầm tơng đối thấp, có thể lợi dụng hiệu ứng vòm giữa hai cọc gần nhau.
Cọc hàng liên tục: Trong đất yếu thờng không thể hình thành đợc vòm đất,
cọc chắn giữ phải xếp thành hàng liên tục, hoặc khi cờng độ bê tông thân cọc
còn cha hình thành thì làm một cọc rễ cây bằng bê tông không cốt thép ở giữa
hai cây cọc để nối liền cọc hàng khoan nhồi.
Cọc hàng tổ hợp: Trong vùng đất yếu mà có mực nớc ngầm tơng đối cao có
thể sử dụng cọc hàng khoan nhồi tổ hợp với tờng chống thấm bằng cọc ximăng
đất.
1.2.1. Ưu, nhợc điểm của cọc khoan nhồi
1. u điểm
- Khi thi công cũng nh khi sử dụng, cọc khoan nhồi bảo đảm an toàn cho
các công trình hiện có xung quanh.
- Quá trình thi công móng cọc, dể thay đổi các thông số của cọc (chiều sâu,
đờng kính). Tăng sức chịu tải của cọc nhờ việc tăng đờng kính và chiều sâu
cọc, làm giảm bớt số lợng cọc cũng nh thời gian thi công cọc.
- Có thể xuyên qua các tầng sét cứng, cát chặt ở giữa nền đất để xuống các
độ sâu lớn.
- Đầu cọc có thể chọn ở độ cao tùy ý cho phù hợp với kết cấu công trình và
qui hoạch kiến trúc mặt bằng.
2. Nhợc điểm
Khi thi công đòi hỏi thiết bị tốt, đầu t cao cho hệ thống máy thi công, giá
thành cao.
Khi xuyên qua vùng có các tơ hoặc đá nứt nẻ lớn phải dùng ống chống để lại
(không rút lên) sau khi đổ bê tông nên do đó giá thành cọc cao.
Khó kiểm tra chất lợng hố cọc và thân cọc sau khi đổ bê tông.

Hình 1.15. Quy trình thi công cọc khoan nhồi
Tờng cọc khoan nhồi đơn

H×nh 1.17. Têng cäc khoan nhåi t¹i mét c«ng
tr×nh lín ë CHLB §øc





H×nh 1.19. Têng cäc khoan nhåi tiÕp xóc,
c«ng tr×nh ga-ra ngÇm Goetheplatz,
Frankfurt, CHLB §øc
H×nh 1.18. Têng cäc khoan nhåi,
c«ng tr×nh Domberg Freising, CHLB §øc
H×nh 1.20. Têng cäc khoan nhåi ®¬n,
Coburg, CHLB §øc

Hình 1.21. Cọc xi măng - đất có nhồi cốt thép cứng
1.4. Giải pháp gia cố thành bằng dãy cọc xi măng - đất
1.4.1. Giới thiệu cọc xi măng - đất
Cọc vữa xi măng - đất (tên tiếng Anh là Deep Soil Mixing hay DSM) đợc
nghiên cứu ở Nhật bởi giáo s Tenox Kyushu của Đại Học Tokyo vào khoảng
những năm 1960. Loại cọc này sử dụng cốt liệu chính là đất tại chỗ, gia cố với
một hàm lợng xi măng và chất phụ gia nhất định tùy thuộc vào loại và các tính
chất cơ - lý hoá của đất nền. Nó sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao khi địa chất
là đất cát. Cọc xi măng- đất thờng đợc thi công bằng công nghệ trộn sâu hay
gọi tắt là DMM (Deep Mixing Method). Cọc xi măng - đất có thể làm móng sâu,
thay thế cọc nhồi (trong một số điều kiện áp dụng nhất định); làm tờng trong
đất (khi xây dựng tầng hầm nhà cao tầng), gia cố nền. Thông thờng loại cọc này
không có cốt thép, song trong một số trờng hợp cần thiết, cốt thép cứng cũng có
thể đợc ấn vào cọc vữa khi vừa thi công cọc xong.
Sử dụng ximăng trộn cỡng chế với đất nền nhờ các phản ứng hoá học
vật lý xảy ra làm cho nền đóng rắn thành một thể cọc xi măng đất có độ ổn định

cao trở thành tờng chắn có dạng bản liên kết khối.
Khi độ sâu hố móng từ 3-6m mà ứng dụng phơng pháp cọc trộn xi măng
đất làm kết cấu chống giữ sẽ thu đợc kết quả tốt.










1.4.2. Ưu điểm của
cọc xi măng - đất
Một số u điểm của cọc xi măng - đất:
- Tăng khả năng chống tr

ợt của mái dốc
- Tăng c

ờng độ chịu tải của nền đất
- Giảm ảnh h

ởng chấn động đến công trình lân cận
- Tránh hiện t

ợng biến loãng của đất rời
- Cô lập phần đất bị ô nhiễm
- ổn định thành hố đào

- Gim lỳn cụng trỡnh
- Ngăn đợc nớc thấm vào hố đào
- Dùng kiểu tờng trọng lực nên không phải đặt thanh chống, tạo điều kiện thi
công hố móng rất thông thoáng. Cọc trộn xi măng - đất thờng có cờng độ chịu
kéo nhỏ hơn nhiều so với cờng độ chịu nén vì vậy cần triệt để sử dụng kiểu kết
cấu tờng chắn lợi dụng trọng lợng bản thân.
- Thi công đơn giản, nhanh chóng.
- Sử dụng vật liệu có sẵn nên có, cốt liệu chính là đất tại chỗ (cát) nên giá thành
rất thấp, hiệu quả kinh tế cao.
- Thiết bị thi công không quá đắt (giá một thiết bị thi công cọc khoảng 3,5 tỉ
VNĐ cha kể trạm trộn & thiết bị bơm vữa xi măng).
- Quá trình khoan có thể kiểm tra đợc địa chất khoan nhờ thiết bị tự động đo &
ghi mômen xoắn ở đầu cần khoan).
- Khâu thi công đợc tự động hóa gần nh hoàn toàn, sau khi định vị, máy khoan
sẽ tiến hành khoan một cách tự động, hàm lợng vữa xi măng sẽ đợc tự động
điều chỉnh cho phù hợp với tình hình địa chất tùy thuộc mômen xoắn đo đợc ở
đầu cần khoan).
- Chất lợng thi công không phụ thuộc nhiều vào yếu tố con ngời (vì đã đợc tự
động hóa).
- Công trờng thi công không gây ồn ào (vì không dùng cốt liệu nơi khác),
không gây ô nhiễm, mất vệ sinh nh khi thi công cọc nhồi, rất phù hợp cho việc
xây dựng móng nhà cao tầng trong đô thị.

1.4.3. ứng dụng cọc xi măng - đất trên thế giới
Công nghệ trộn sâu tạo cọc ximăng - đất (XMĐ) l công nghệ trộn xi măng
với đất tại chỗ -

d ới sâu. Cọc XMĐ sử dụng khá rộng rãi trong xử lý nền móng
các công trình xây dựng. Mục đích gia cố của công nghệ l l

m tăng c ờng độ,
khống chế biến dạng, giảm tính thấm của đất yếu hoặc đất co ngót hoặc để vệ
sinh các khu nhiễm độc. Nói tóm lại l l

m thay đổi đất, nâng cao chất l ợng
của đất bằng cách cứng hoá tại chỗ.

Những n ớc ứng dụng công nghệ trộn sâu nhiều nhất l Nhật bản v các

n ớc vùng Scandinaver (Bắc Âu). Theo thống kê của hiệp hội cọc trộn sâu CDM
(Nhật Bản), tính chung trong giai đoạn 80~96 có 2345 dự án, sử dụng 26 triệu
m3 hỗn hợp xi măng -

đất. Riêng từ 1977 đến 1993, l ợng đất gia cố bằng trộn
sâu ở Nhật vo khoảng 23.6 triệu m3 cho các dự án ngoi biển v trong đất
liền, với khoảng 300 dự án. Hiện nay hng năm thi công khoảng 2 triệu m3.
Đến 1994, hãng SMW Seiko đã thi công 4000 dự án trên ton thế giới với 12.5
triệu m2 (7 triệu m3).
Tạp chí Tin tức kỹ thuật (ENR)

th ờng xuyên thông báo các thnh tựu của

DM ở Nhật Bản, chẳng hạn số 1983 đăng kết quả ứng dụng cho các công trình

nền móng thi công trong n ớc, số 1989 về tác dụng chống động đất, số 1986 về

các t ờng chống thấm . Hng năm, các hội nghị về các công nghệ gia cố nền

đ ợc tổ chức tại Tokyo, trong hội nghị nhiều thnh tựu mới nhất về khoan phụt
v

DM đã đ ợc trình by.
Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970, mặc dù ngay từ

cuối những năm 1960, các kỹ s Trung Quốc đã học hỏi ph ơng pháp trộn vôi

d ới sâu v CDM ở Nhật bản. Thiết bị trộn sâu dùng trên đất liền xuất hiện
năm 1978 v

ngay lập tức đ ợc sử dụng để xử lý nền các khu công nghiệp ở
Th

ợng Hải. Tổng khối l ợng xử lý bằng trộn sâu ở Trung Quốc cho đến nay
vo khoảng trên 1 triệu m3. Từ năm 1987 đến 1990, công nghệ trộn sâu đã

đ ợc sử dụng ở Cảng Thiên tân để xây dựng 2 bến cập tu v cải tạo nền cho
60 ha khu dịch vụ. Tổng cộng 513000m3

đất đ ợc gia cố, bao gồm các móng

kè, móng của các t ờng chắn phía sau bến cập tầu.
Đến năm 1992, một hợp tác giữa Nhật v Trung Quốc đã tạo ra sự thúc đẩy

cho những b ớc đầu tiên của công nghệ CDM ở Trung Quốc, công trình hợp tác
đầu tiên l cảng Yantai. Trong dự án ny 60.000m3 xử lý ngo

i biển đã đ ợc
thiết kế v

thi công bởi chính các kỹ s Trung Quốc (Tang, 1996)

Một số nghiên cứu khác liên quan tới trộn sâu ở Đông Nam á nh sử dụng
các cột vôi đất xử lý đất hữu cơ ở Trung Quốc (Ho, 1996), các hố đo sâu ở Đi
Loan (Woo, 1991) v một số dự án khác nhau ở Singapore (Broms , 1984).
Tại Châu âu, nghiên cứu v ứng dụng bắt đầu ở Thụy Điển v Phần Lan.
Trong năm 1967, Viện Địa chất Thụy Điển đã nghiên cứu các cột vôi (SLC) theo
đề xuất của Jo. Kjeld Páue sử dụng thiết bị theo thiết kế của Linden- Alimak AB
(Rathmayer, 1997). Thử nghiệm đầu tiên tại sân bay Ska Edeby với các cột vôi

có đ ờng kính 0.5m v chiều sâu tối đa 15m đã cho những kinh nghiệm mới về
các cột vôi cứng hoá (Assarson v nnk, 1974). Năm 1974, một đê đất thử
nghiệm (6m cao 8m d

i) đã đ ợc xây dựng ở Phần Lan sử dụng cột vôi đất,
nhằm mục đích phân tích hiệu quả của hình dạng v chiều di cột về mặt khả
năng chịu tải (Rathmayer v Liminen, 1980).
Từ những năm 1970 v đến những năm 1980, các công trình nghiên cứu
v ứng dụng tập trung chủ yếu v

o việc tạo ra vật liệu gia cố, tối u hoá hỗn
hợp ứng với các loại đất khác nhau. Broms and Boman (1977) tổng kết kinh

nghiệm thu đ ợc từ ph ơng pháp SLC trong quyển sách h ớng dẫn đầu tiên về
công nghệ ny. Sau đó một số nh nghiên cứu khác (Nieminen 1977; Viitanen,
1977; Kujala, 1982) đã nghiên cứu ứng dụng thạch cao, tro bay lm chất độn để
vôi hoá nhanh hơn. Bi báo giới thiệu công nghệ mới của Eggestad (1983) liên
quan đến các hợp chất hoá học dùng để chế tạo chất gia cố sử dụng trong công
nghệ cọc vôi đất.

Xu h ớng phát triển của công nghệ DMM

trên Thế giới hiện nay h ớng
vo việc khai thác mặt mạnh của trộn sâu. Khi mới phát minh, yêu cầu đối với
trộn sâu ban đầu chỉ l

nhằm đạt đ ợc c ờng độ cao v

chi phí thấp; nh ng
gần đây do những nan giải trong xây dựng đã đặt ra những yêu cầu cao hơn về sự
tin cậy v hon chỉnh của công nghệ.

u thế quan trọng của công nghệ ny l
ở chỗ nó cho phép xử lý tại chỗ v cô lập các chất ô nhiễm trong đất, hứa hẹn

cho những nghiên cứu tiếp tục. Trong lĩnh vực chống động đất, ng ời ta đang
tiếp tục nghiên cứu ứng dụng trộn sâu nhằm ngăn chặn sự hoá lỏng đất, tìm ra

những ph ơng án có hiệu quả kinh tế, sử dụng vật liệu có sợi để chịu đ ợc uốn
khi có động đất.

Hình 1.24. Mặt bằng hệ cọc xi măng - đất gia cố vách
hố đào công trình Central Plaza, Thái lan.

1.4.4. ứng dụng cọc xi măng - đất ở Việt Nam

Công nghệ trộn sâu đã đ ợc miêu tả trong quyển Xử lý sự cố nền móng
công trình của GS Nguyễn Bá Kế xuất bản năm 2000. Năm 2002, Viện KHCN