Đồ án thử tải cọc bê tông cốt thép đúc sẵn

1. CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐÚC SẴN
1.1. CẤU TẠO CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐÚC SẴN
Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn có nhiều hình dạng khác nhau: vuông, tròn, tam giác,
lục giác có cấu tạo đặc hoặc rỗng ruột, đôi khi cọc được làm bằng bê tông ứng suất trước.
Hiện nay, cọc bê tông cốt thép vuông, đặc rỗng đúc sẵn được sử dụng rộng rãi,
thường có kích thước cạnh cọc b, chiều dài cọc L phụ thuộc vào thiết bị thi công và
phương tiện vận chuyển, được chế tạo với các loại kích thước như sau:
Bảng 1.1. Kích thước và chiều dài cọc bê tông vuông, đặc ruột
Tiết diện, cm
2
20x20 25x25 30x30 35x35 40x40
Chiều dài, m 3-7 3-8 9-12 13-15 >16
Bêtông dùng để chế tạo cọc có mác 200, 300. Cọc bê tông vuông đúc sẵn thường
được bố trí 4 hoặc 8 thanh thép chủ chịu uốn, thép đai chống cắt do cẩu vận chuyển hoặc
cẩu lắp dựng, các vỉ thép ở đầu cọc. Những cọc này được đúc, xử lý và bảo quản trước
khi thi công hạ vào nền.
Chi tiết đầu cọc:
- Dùng thép bản có chiều dày khoảng 7-15mm uốn thành khuôn hình vuông. Cọc
càng to thì bản thép càng dày.
- Các thép chủ được hàn chặt vào khung bản thép
- Chiều cao của bản thép h bằng 1/2-2/3 cạnh cọc.
- Dùng 5 vỉ lưới thép þ 6-8mm, a = 40-50mm hàn vào thép chủ để chịu lực va đầu
cọc đảm bảo cho đầu cọc không bị vỡ khi thi công hạ cọc.
- Chiều dày của tầng bảo vệ bê tông ngoài cốt thép thông thường là 35mm. Nếu
môi trường có tính ăn mòn thì tầng bảo vệ phải dày 50mm.
Chi tiết mũi cọc:
- Các thép dọc được uốn xuống để hàn chụm vào một thanh thép dẫn hướng có
đường kính þ 25-35mm bằng thép loại AII hoặc AIII chịu moment, lực ngang, lực
nhổ và chịu uốn khi vận chuyển. Chiều dài thanh thép dẫn hướng bằng 2-3 đường
kính cọc.
- Cốt thép đai þ 6-8mm bằng thép loại AI, thường dùng thép xoắn.

Chi tiết thân cọc:
- Thép chủ có þ≥14mm, dùng loại AII hoặc AIII, thường được chế tạo như sau:
30x30cm - 4þ14mm, 35x35cm - 4þ18mm, 30x30cm - 8þ16mm, 30x30cm -
8þ20mm.
- Thép đai có þ 6-8mm, khoảng cách a ≤ 1/2d thường dùng a ≥ 200mm.
- Có 2 móc thép để vận chuyển bố trí cách đầu và mũi cọc 0.207L và 1 móc cẩu
đưa cọc lên thiết bị hạ cọc bố trí cách đầu cọc 0.294L.
Cọc được hạ vào đất chủ yếu theo 2 phương pháp: ép và đóng.
MŨI CỌC
ĐAI LÒ SO, MŨI CỌC CÓ GIA CƯỜNG
mũi cọc được gia cường
móc cẩu
mặt bằng cọc
Hình 1.1. Cấu tạo cọc bê tơng cốt thép
1.2. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU NÉN
1.2.1. Sức chịu tải của cọc theo độ bền của vật liệu làm cọc:
Q
v
=
ϕ
(R
b
F
b
+ R
a
F
a
)
Trong đó:

ϕ
- Hệ số uốn dọc của cọc, thơng thường
ϕ
=1. Trường hợp cọc xun qua
các tầng đất đất yếu (than bùn, bùn, sét dẻo mềm - dẻo chảy…) thì
ϕ
lấy theo bảng 1.2.
Bảng 1.2. Giá trị hệ số uốn dọc của cọc
L
tt
/b 14 16 18 20 22 24 26 28 30
ϕ
0.93 0.89 0.85 0.81 0.77 0.73 0.66 0.64 0.59
L
tt
- chiều dài của cọc (khơng kể phần cọc nằm trong các lớp đất yếu).
R
b
, R
a
- cường độ chịu nén tính tốn của bê tơng, thép.
F
b
, F
a
- diện tích tiết diện của bê tơng, cốt thép dọc cọc.
Bảng 1.3. Cường độ chịu nén tính tốn của bê tơng, thép
Mac BT 150 200 250 300
R
b

(kg/cm
2
) 65 90 110 130
Thép VN CT3 AII AIII
R
a
(kg/cm
2
) 2000 2100 2700 3400
1.2.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền:
1.2.2.1. Phương pháp tính tốn theo chỉ tiêu cơ lý đất nền
Tiêu chuẩn VN 205-1998 cho phép tính khả năng chịu tải của cọc đơn theo công thức
của Meyerhof trong đó biểu đồ tra N
q
lấy theo Berezantsev (1961):
Sức chịu tải cực hạn của cọc theo đất nền bao gồm 2 thành phần: ma sát bên và sức
chống dưới mũi cọc:
Q
u
= Q
p
+ Q
s
= A
p
q
p
+ A
s
f

i
Trong đó: Q
u
: sức chịu tải cực hạn của cọc
Q
p
: sức chịu tải cực hạn do mũi cọc
Q
s
: sức chịu tải cực hạn do ma sát bên
f
I
: ma sát bên đơn vị giữa cọc và đất
A
s
: diện tích của mặt bên cọc
q
p
: cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc
A
p
: diện tích mũi cọc
Khả năng chịu tải cho phép sử dụng hệ số an toàn cho mũi F
sp
= 3 và hệ số an toàn
cho ma sát F
ss
= 2-2.5.
∗
Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc:

q
p
= C.N
c
+ σ
vp
.N
q
+ γ’
tb
.D.N
γ
C - lực dính của đất
γ’
tb
: dung trọng trung bình của các lớp đất theo chiều dài cọc
σ
vp
: ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc
ϕ - góc ma sát trong của đất
N
c
, N
q
, N
γ
tra theo ϕ
D - đường kính tiết diện cọc
∗
Ma sát bên đơn vị diện tích mặt bên của cọc f

s
:
f
s
= C
a
+ σ
v
’. K
s
.tgϕ
a
C
a
- lực dính giữa cọc và đất lấy =(0.7-1)C
ϕ
a
- ma sát giữa cọc và đất lấy =(0.7-1)ϕ
Khi ϕ >15
0
thì lấy ϕ
a
= 0.75ϕ + 10
K
s
có thể lấy = 1.2-1.4(1 - sinϕ)
σ
v
’= γ’
tb

.z: áp lực hữu hiệu thẳng đứng tính tại giữa lớp.
1.2.2.2. Phương pháp tính từ kết quả xuyên động tiêu chuẩn (SPT)
* Theo Decourt:
Sức chịu tải cực hạn của cọc:
Q
u
= Q
s
+ Q
p
= uLf
s
+ A
p
K
1
N
t.b
Trong đó: Q
s
= uLf
s
- sức chịu tải do ma sát, hệ số an toàn lấy =3.
Q
p
= A
p
K
1
N

t.b
- sức chịu tải của mũi cọc, hệ số an toàn lấy =2.
N
t.b
- chỉ số SPT trung bình dọc theo thân cọc.
u - chu vi cọc
A
p
- diện tích tiết diện cọc.
L - chiều dài cọc
f
s
= N
tb
/0.3 +10 (kPa) - ma sát dọc theo thân cọc
K
1
- hệ số phụ thuộc vào loại đất được cho bởi trong bảng sau:
Bảng 1.3. Giá trị hệ số K
1
Loại đất K
1
(kPa)
Sét
Sét pha
Cát pha
Cát
120
200
250

400
Khả năng chịu tải cho phép sử dụng hệ số an toàn F
s
= 2.5-3.0
* Theo Meyerhof:
Q
u
(kN) = 400N.F
c
+ 2N
tb
.u.L
c
N - chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi
cọc.
N
t.b
- chỉ số SPT trung bình dọc theo thân cọc.
Khả năng chịu tải cho phép sử dụng hệ số an toàn F
s
= 2.5-3.0
* Theo công thức Nhật Bản:
( )
[ ]
πdLcLN0,2AαN
3
1
Q
CiuSiSipa
a

∑
++=
(tấn)
Trong đó: N
a
- chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc.
N
Si
- chỉ số SPT của lớp đất cát thứ i bên thân cọc.
L
Si
- chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất cát thứ i.
L
Ci
- chiều dài đoạc cọc nằm trong đất sét.
c
u
- lực dính không thoát nước của đất sét, tấn/m
2
.
α
= 30 - hệ số phụ thuộc vào phương pháp thi công.
1.2.2.3. Phương pháp tính từ kết quả xuyên tĩnh (CPT)
Theo tiêu chuẩn TCXD 205:1998, sức chịu tải cực hạn của cọc xác định theo công
thức sau:
Q
u
= Q
p
+ Q

s
= A
p
K
c
q
c
+ u
∑
sisi
fh
Trong đó: u – chu vi tiết diện cọc, m
h
si
– độ dài cọc trong lớp đất thứ i, m
f
si
– ma sát bên đơn vị của lớp thứ i, được xác định theo sức kháng xuyên
đầu mũi q
c
ở cùng độ sâu, theo công thức:
f
si
= q
ci
/
i
α
, hệ số
i

α
lấy theo bảng 1.4.
Bảng 1.4. Hệ số K
c
và
α
Loại đất q
c
(kPa) Hệ số K
c
Hệ số
α
Sét chảy, bùn <2000 0.5 30
Sét cứng vừa 2000-5000 0.45 40
Sét cứng – rất cứng >5000 0.55 60
Cát chảy 0-2500 0.5 80
Cát chặt vừa 2500-10000 0.5 100
Cát chặt – rất chặt >10000 0.4 150
Đá phấn (mềm) >5000 0.3 100
Đá phấn phong hóa, mãnh
vụn
>5000 0.4 60
A
p
– diện tích tiết diện mũi cọc, m
2
q
c
– sức kháng xuyên trung bình, lấy trong khoảng 3d phía trên và 3d phía
dưới mũi cọc.

K
c
– hệ số mang tải, lấy theo bảng 1.4
Sức chịu tải cho phép của một cọc: Q
a
= Q
u
/FS.
Hệ số an toàn FS = 2-3.
2. CỌC ĐÓNG
Cọc đóng là cọc bê tông được đúc sẵn thường b > 30cm, L = 8-20m được hạ theo
phương pháp truyền lực của búa vào cọc (đóng hoặc rung).
Có độ tin cậy cao, chất lượng cọc hoàn toàn kiểm tra được, sự làm việc tương hổ giữa
đất và cọc được bảo đảm.
Cọc có khả năng tiếp thu được lớn nên được dùng phổ biến trong xây dựng công trình
trên nền đất yếu và xây dựng các hạng mục cao tầng.
Trọng lượng cọc lớn, gây khó khăn trong vận chuyển và hạ cọc. Khi đóng cọc thường
gây ồn, gây chấn động, khó xuyên qua các lớp cát trung.
2.1. THIẾT BỊ THI CÔNG HẠ CỌC
Hình 2.1. Thiết bị thi công đóng cọc
Dàn búa: dàn búa bao gồm bộ phận dẫn hướng thông thường là một khung ngang
được lắp với đầu cần trục tại đỉnh và thanh giữ ở đáy, nối đáy của các thanh dẫn với thân
dàn. Bộ phận dẫn hướng đủ cứng để đảm bảo giữ cọc đúng vị trí, duy trì cọc và búa trên
trục thẳng đứng. Thanh giữ có thể được gắn cố định theo chiều dài hoặc có thể lồng vào
nhau nên nó có khả năng điều chỉnh bán kính hoạt động dàn đóng cọc.
Búa: có rất nhiều loại có thể sử dụng để hạ cọc
- Búa rơi tự do: búa được nâng lên bằng tay và sau đó được thả rơi tự do để đập vào
cọc, năng lượng của búa bằng tích của trọng lượng búa với độ cao rơi tự do, hiệu
suất búa khoảng 75%.
- Búa đơn động: búa được nâng lên bằng hơi nước hoặc khí nén sau đó được thả rơi

tự do, hiệu suất búa khoảng 75-85%.
Trọng lượng phần rơi của búa: 1-6tấn.
Chiều cao nâng chày: 0.9-1.5m.
Ap suất hơi nước: 6-8atm.
Số nhát đóng: 10-30nhát/phút.
- Búa song động: búa được nâng lên bằng hơi nước hoặc khí nén tác động kép làm
tăng nhanh quá trình búa rơi trở xuống. Búa song động kích thước nhỏ hơn, có
búa nhẹ hơn khi lực đóng tương tương thì tần số đóng lớn hơn so với búa đơn
động, hiệu suất búa 75-85%.
Trọng lượng phần rơi của búa: 0.2-2.2tấn.
Số nhát đóng: 120-300nhát/phút.
- Búa đóng vi sai: dùng chất lỏng có áp cao hơn nên búa nặng hơn có thể nâng lên
và hạ đóng xuống với thể tích khí hoặc hơi nước thấp hơn so với búa song động
khi tiêu thụ cùng một mức năng lượng, hiệu suất búa khoảng 85%.
Trọng lượng phần rơi của búa: 0.2-0.75tấn.
Số nhát đóng: 50-170nhát/phút.
- Búa đóng rung: dùng cặp vật nặng quay lệch tâm so với tâm quay tạo ra dao động
cơ học hình sin làm cọc xuyên vào đất. Loại búa này sử dụng hiệu quả nhất trong
loại đất không dính hoặc đất dạng hạt.
- Búa diezen kiểu ống hoặc kiểu cần: làm việc theo nguyên tắc động cơ diezen 2
thì, ít tốn nguyên liệu, giá rẻ, hiệu suất đóng 85-100%, ô nhiễm môi trường.
Trọng lượng phần rơi của búa: 0.5-5tấn.
Số nhát đóng: 120-300nhát/phút.
Đe (mũ cọc): là một mũ thép ở trên đỉnh cọc dùng để phân bố sự va đập của búa đều
lên cọc. Đe phải có kích cỡ chính xác để tiếp xúc hoàn toàn với cọc, hình dạng và kích
cỡ của đe phải làm tương tự với cọc.
Đệm búa hoặc đệm đe: bảo vệ búa và cọc khỏi bị hư hại do tác động của các lực lớn
nhất, truyền năng lượng của búa vào cọc có hiệu quả hơn do tính chất đàn hồi, gồm các
loại sau:
- Đệm gỗ: làm bằng gỗ cứng thông thường dày 150mm. Mặt hạn chế của nó là bị

dập hoặc có thể bị cháy trong khi đóng dẫn đến thay đổi tính đàn hồi, vì thế cần
thay đệm thường xuyên trong quá trình đóng cọc.
- Đệm phiến lát mỏng: được chế tạo bằng những lớp đệm phiến mỏng bằng nhôm
và mica từng lớp xen kẽ nhau. Do không biến dạng trong khi tồn tại nên chúng
truyền hầu như toàn bộ năng lượng của búa vào cọc nên hiện nay chúng được
dùng thay cho đệm gỗ.
- Đệm cơ học: làm thành xi lanh, pittông và lò xo, được thiết kế để có tính chất đàn
hồi không đổi trong quá trình đóng cọc. Những loại đệm này giảm lực cao nhất và
kéo dài khoảng thời gian va đập của búa.
Đệm cọc: đặt giữa đỉnh cọc bê tông đúc sẵn và đệm đe, bao gồm những miếng gỗ (gỗ
cứng, ván gỗ mềm, gỗ dán) có tác dụng bảo vệ cọc khỏi bị hư hại đồng thời truyền toàn
bộ năng lượng của búa vào cọc và phân bố đều lực va đập của búa lên đầu cọc.
2.2. QUI TRÌNH THI CÔNG
* Việc lựa chọn thiết bị hạ cọc phù hợp tuỳ theo năng lực thiết bị hiện có, điều kiện
địa chất công trình, chiều sâu hạ cọc và độ chối thiết kế. Nguyên tắc chọn búa như sau:
- Đủ năng lượng để hạ cọc đến chiều sâu thiết kế với độ chỗi thiết kế, xuyên qua
các lớp đất dày kể cả tầng kẹp cứng.
- Ứng suất động gây ra nhỏ hơn ứng suất động cho phép của cọc để hạn chế khả
năng gây nứt cọc.
- Tổng số nhát đập hoặc tổng thời gian hạ cọc liên tục không được vượt quá giá trị
khống chế trong thiết kế để ngăn ngừa hiện tượng cọc bị mỏi.
- Độ chối của cọc không nên quá nhỏ có thể làm hỏng đầu búa.
Búa đóng : lựa chọn búa đóng cọc theo khả năng chịu tải của cọc trong thiết kế và
trọng lượng cọc. Năng lượng cần thiết tối thiểu của nhát búa đập E được xác định theo
công thức:
E
tt
= 1.75aP
Trong đó: E
tt

- năng lượng đập của búa, kGm.
a - hệ số = 25 kGm/tấn.
P - khả năng chịu tải của cọc quy định trong thiết kế, tấn.
Loại búa được chọn với năng lượng nhát đập E
tt
phải thoả mãn điều kiện:
k
E
qQ
tt
n
≤
+
Trong đó: Q
n
- trọng lượng toàn phần của búa, kG.
q - trọng lượng cọc (gồm trọng lượng mũ và đệm đầu cọc), kG.
k - hệ số quy định trong bảng sau:
Bảng 2.1. Giá trị hệ số k theo kiểu búa
Loại ba Hệ số k
Ba diezen kiểu ống v ba song động
Ba đơn động v diezen kiểu cần
Ba treo
6
5
3
Đối với búa diezen, giá trị tính toán năng lượng đập lấy bằng:
Đối với búa ống: E
tt
= 0.9 QH

Đối với búa cần: E
tt
= 0.4 QH
Trong đó: Q - trọng lượng phần đập của búa, kG.
H - chiều cao rơi thực tế phần đập búa khi đóng ở giai đoạn cuối: H = 2.8m
đối với búa ống; H lần lượt bằng 1.7, 2, 2.2m tương ứng với búa cần
có trọng lượng phần đập là 1250, 1800, 2500kG.
Độ chối của cọc có thể kiểm tra theo công thức động Hilley rút gọn sau:
0
5.0 e
Q
HW
e
u
r
−=
ζ





=
ep
pr
EA
LHW
e
ζ
2

0
Trong đó: e - độ chối của cọc (tính trung bình cho 20cm cuối cùng), m.
ξ
- hiệu suất cơ học của búa đóng, được kiến nghị như sau:
- ba rơi tự do điều khiển tự động,
ξ
= 0.8
- ba diezen,
ξ
= 0.8
- ba rơi tự do nng bằng cp tời,
ξ
= 0.4
- ba hơi đơn động,
ξ
= 0.6;
H - chiều cao rơi của búa, m.
W
r
- trọng lượng của búa đóng, T.
Q
u
- sức chịu tải cực hạn của cọc, thường lấy với hệ số an toàn Fs ≥ 3
L
P
- chiều dài cọc, m
A
p
- diện tích tiết diện cọc, m
2

.
E
e
- môđun đàn hồi của vật liệu cọc, T/ m
2
.
Khi cần phải đóng xuyên qua các lớp đất chặt nên dùng các búa có năng lượng đập
lớn hơn các trị số tính toán hoặc có thể dùng biện pháp khoan dẫn trước khi đóng hoặc
biện pháp xói nước (hệ số chọn búa tăng thêm 1.5 lần).
Dùng mũ cọc và đệm cọc phù hợp với tiết diện ngang của cọc. Các khe hở giữa mặt
bên của cọc và thành mũ cọc mỗi bên không nên quá 1cm.
Búa rung: loại búa rung hạ cọc chọn theo tỷ số K
0
/ Q
t
tuỳ thuộc vào điều kiện đất
nền và chiều sâu hạ cọc, trong đó K
0
là momen lệch tâm (Tcm) và Q
t
là trọng lượng toàn
phần gồm trọng lượng cọc, búa rung và đệm đầu cọc (T). Giá trị của tỷ số này khi dùng
búa rung với tốc độ quay bánh lệch tâm 300-500 vòng/phút, ≥ trị số cho trong bảng sau:
Khi các thông số búa rung ổn định, cọc không gặp chướng ngại thì tốc độ hạ cọc,
biên độ dao động và công suất máy sẽ bị giảm do ma sát bên của cọc tăng dần theo chiều
sâu. Để tăng chiều sâu hạ cọc nên tăng công suất động cơ cho đến công suất thiết kế. Khi
tốc độ hạ cọc giảm tới 2-5cm/phút và biên độ dao động khoảng 5mm thì cọc sẽ khó
xuống tiếp, cần phải chạy hết công suất động cơ và tiến hành xói nước hoặc lấy đất lòng
cọc.
Bảng 2.2. Tỷ số K

0
/Q
t
Tính chất đất m
cọc xuyn qua
Phương php hạ
K
0
/Qt khi độ su hạ cọc
< 15 m >15 m
* Ct no nước, bn, st dẻo
mềm v dẻo chảy
* Ct ẩm, đất st, st dẻo
mềm, cứng
* St cứng, nửa cứng, ct,
sỏi, sạn
Khơng xĩi nước v lấy đất ra
khỏi cọc
Xĩi nước tuần hồn v lấy đất
khỏi lịng cọc ống
Xĩi nước v lấy đất khỏi lịng
cọc thấp hơn cả mũi cọc
0.80
1.10
1.30
1.0
1.30
1.60
Tiến hành ghi chép nhật ký, số liệu trong quá trình thi công hạ cọc:
• Trong giai đoạn đầu: khi đóng cọc bằng búa đơn động nên ghi số nhát búa và độ

cao rơi búa trung bình để cọc đi được 1m; khi dùng búa hơi thì ghi áp lực hơi
trung bình và thời gian để cọc đi được 1m và tần số nhát đập trong một phút. Độ
chối phải đo với độ chính xác 1mm. Độ chối kiểm tra được đo cho 3 loạt búa cuối
cùng. Đối với búa diezen thì 1 loạt là 10 nhát; đối búa hơi thì 1 loạt là số nhát búa
trong thời gian 2 phút; đối với búa rung thì 1 loạt là thời gian búa làm việc trong 2
phút.
• Vào cuối quá trình đóng cọc khi độ chối gần đạt tới trị số thiết kế: khi đóng bằng
búa đơn động phải tiến hành từng nhát để theo dõi độ chối cho mỗi nhát; khi đóng
bằng búa hơi song động cần phải đo độ lún của cọc, tần số đập của búa và áp lực
hơi cho từng phút; khi dùng búa diezen thì độ chối được xác định từ trị trung bình
của loạt 10 nhát sau cùng.
3. CỌC ÉP
Cọc ép là cọc bê tông được đúc sẵn b = 20-35cm, L = 4-8m được hạ vào đất nền bằng
máy ép thủy lực.
Ưu điểm : không gây ồn, không rung động, độ tin cậy cao, dễ kiểm tra chất lượng cọc và
tác dụng tương hổ đất - cọc.
Nhược điểm : khó xuyên qua các lớp sét cứng, cát chặt xen kẽ nhau trong nền, sức chịu
tải tương đối thấp do sự hạn chế của thiết bị ép.
3.1. THIẾT BỊ THI CÔNG HẠ CỌC
Việc lựa chọn thiết bị ép cọc cần đảm bảo công suất của thiết bị lớn hơn khoảng 1.4 lần
lực ép thiết kế, lực ép của thiết bị phải đảm bảo đúng dọc trục tâm cọc khi ép từ đỉnh cọc và
tác dụng đều lên các mặt bên cọc khi ép, không gây ra lực ngang lên cọc.
Hệ phản lực cho công tác ép cọc được lựa chọn dựa vào điểm hiện trường, đặc điểm
công trình, đặc điểm địa chất công trình, năng lực của thiết bị và đảm bảo tổng trọng lượng
không nhỏ hơn 1.1 lần lực ép thiết kế lớn nhất có các dạn sau:
- Neo xoắn chặt trong lòng đất, neo trong móng công trình (dùng trọng lượng công
trình làm hệ phản lực).
- Dàn chất tải bằng vật liệu nặng trên mặt đất.
- Dàn chất tải kết hợp với các neo trong móng công trình đặt trên mặt đất.
3.2. QUI TRÌNH THI CÔNG

Tiến hành kiểm tra định vị, thăng bằng của thiết bị ép cọc:
- Trục của thiết bị tạo lực phải trùng với tim cọc.
- Mặt phẳng hoạt động của sàn ép phải nằm ngang.
- Phương nén của thiết bị tạo lực thẳng đứng, vuông góc với sàn ép.
Tiến hành cho thiết bị chạy thử để kiểm tra toàn bộ hệ thống với tải khoảng 10-15% tải
trọng thiết kế của cọc sau khi đã hoàn tất công tác địnhvị, lắp đặt thiết bị.
Lắp dựng đoạn mũi cọc cẩn thận, kiểm tra theo 2 phương vuông góc sao cho độ lệch tâm
< 10mm. Tiến hành tác dụng lực lên cọc tăng từ từ sao cho tốc độ xuyên không quá 1cm/s
và căn chỉnh sao cho đảm bảo cọc không bị nghiêng.
Kiểm tra bề mặt hai đầu đoạn cọc, sửa chữa cho thât phẳng và kiểm tra chi tiết mối nối
khi lắp dựng cọc tiếp theo.
Lắp dựng đoạn cọc tiếp theo vào vị trí ép sao cho trục tâm đọn cọc trùng với trục mũi
cọc, độ nghiêng theo phương thẳng đứng < 1%. Tiến hành gia tải lên cọc khoảng 10-15% tải
trọng thiết kế suốt thời gian hàn nối để tạo tiếp xúc giữa hai bề mặt bê tông. Tăng dần lực ép
để các đoạn cọc xuyên vào đất với vận tốc < 2cm/s.
Tiếp tục ép các đoạn cọc tiếp theo. Cọc được xem là ép xong khi thoả mãn đồng thời 2
điều kiện sau:
•
Chiều dài cọc đã ép vào đất nền trong khoảng L
min
≤ L
c
≤ L
max
Trong đó: L
min
, L
max
- chiều dài ngắn nhất và dài nhất của cọc được thiết kế dự báo theo
điều kiện đất nền.

L
c
- chiều dài cọc đã hạ vào đất so với cốt thiết kế.
•
Lực ép trước khi dừng (Pep)
min
≤ (Pep)
KT
≤ (Pep)
max

Trong đó: (Pep)
min
- lực ép thiết kế nhỏ nhất.
(Pep)
max
- lực ép thiết kế lớn nhất.
(Pep)
KT
- lực ép tại thời điểm kết thúc. Trị số này được duy trì với vận tốc
xuyên < 1cm/s trên chiều sâu không ít 3b.
Trong quá trình ép cọc thì tiến hành ghi chép lực ép theo nhật ký cho từng mét chiều dài
cọc cho đến khi đạt tới (Pep)
min
thì bắt đầu ghi nhận cho từng 20cm cho đến khi kết thúc.
Trong quá trình hạ cọc cần lưu ý đến hiện tượng ôm cọc trong tầng sét, không nên ngừng
thi công trong tầng đất sét cứng quá lâu.
4. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH THỬ CỌC
(TEST METHOD FOR PILES UNDER AXIAL COMPRESSIVE LOAD)
4.1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA THÍ NGHIỆM

Phương pháp thí nghiệm nén tĩnh là tăng tải từng cấp lên cọc thử và đo độ lún cho đến
khi đạt giá trị cực hạn của tải tác động. Đây quá trình tăng tải tương đối chậm làm cho gia
tốc của cọc, đất phát sinh ra rất nhỏ do đó hiệu ứng quán tính có thể bỏ qua và các bộ phận
của cọc - đất luôn luôn ở trạng thái cân bằng tĩnh lực. Cọc sẽ chuyển vị (lún) khi chịu tác
động của tải trọng lên đầu cọc, do đó ta sẽ có đường cong quan hệ giữa tải trọng và chuyển
vị Q-s cho, đường cong thay đổi độ lún của đầu cọc theo thời gian dưới tác động của mỗi
cấp tải trọng.
Thí nghiệm nén tĩnh của cọc ở hiện trường là phương pháp cơ bản và tin cậy nhất để xác
định sức chịu tải nén dọc trục của cọc. Thí nghiệm nén tĩnh cọc có thể được thực hiện ở giai
đoạn thăm dò thiết kế và kiểm tra chất lượng công trình. Thí nghiệm nén tĩnh cọc ở giai
đoạn thăm dò thiết kế được tiến hành trước khi thi công cọc đại trà nhằm xác định các số
liệu cần thiết về cường độ, biến dạng và mối quan hệ tải trọng - chuyển vị của cọc làm cơ sở
cho thiết kế hoặc điều chỉnh đồ án thiết kế, chọn thiết bị và công nghệ thi công cọc phù hợp.
Khi đã biết rõ điều kiện đất nền và có kinh nghiệm thiết kế cọc khu vực lân cận thì không
cần phải tiến hành thí nghiệm thăm dò. Thí nghiệm nén tĩnh cọc ở giai đoạn kiểm tra chất
lượng công trình được tiến hành trong thời gian thi công hoặc sau khi thi công xong cọc
nhằm kiểm nghiệm lại các phương pháp tính toán sức chịu tải cho cọc và để chọn giá trị
chịu tải chính xác của cọc.
Vị trí cọc thí nghiệm thường được chọn tại những điểm có điều kiện đết nền tiêu biểu.
Trong trường hợp điều kiện nền phức tạp hoặc ở khu vực tập trung tải trọng lớn thì chọn cọc
thí nghiệm tại vị trí bất lợi nhất. Số lượng cọc thí nghiệm được quyết định tuỳ theo mức độ
quan trọng của công trình, mức độ phức tạp của điều kiện đất nền, kinh nghiệm thiết kế,
chủng loại cọc sử dụng và chất lượng thi công cọc ở hiện trường; thông thường được lấy
bằng 1% tổng số cọc của công trình nhưng không được ít hơn 2 cọc.
4.2. THÍ BỊ THÍ NGHIỆM
Thiết bị gia tải thuỷ lực (hydraulic jack): dùng một hoặc nhiều kích thuỷ lực cùng chủng
loại ghép song song để gia tải phù hợp với yêu cầu thí nghiệm và đảm bảo có khả năng giữ
tải ổn định không ít hơn 24 giờ.
Thiết bị phản lực gia tải: kích tuỳ theo điều kiện thực tế chọn một trong 3 dạng sau:
• Phản lực cọc neo: dầm chính kết hợp với hệ dầm chịu lực liên kết với neo, dùng cọc

công trình làm cọc neo (ít nhất là 4 cọc) hoặc neo vào trong đất. Chiều sâu mũi neo
không lớn hơn chiều sâu mũi cọc thí nghiệm.
• Phản lực sàn chất tải: dầm chính kết hợp với dàn chất tải, lượng chất tải lớn hơn tải
trọng dự kiến phá hoại của cọc thí nghiệm khoảng 1.2 lần. Chất tải một lần trước khi
thí nghiệm, tải đều đặc, chắc chắn, cân đối trên sàn. Vật liệu chất tải có thể là gang,
khối bê tông hoặc bao cát.
• Phản lực liên hợp cọc neo và chất tải: bố trí đối trọng trên cọc neo hoặc trên dầm
chính phụ để cọc neo và đối trọng cùng làm việc.
Đồng hồ đo áp lực (pressure gauge): dùng đồng hồ áp lực có độ chính xác cao nối với
kích để đo áp lực dầu đã chuyển đổi thành tải trọng theo đường cong kiểm định của kích.
Đồng hồ đo chuyển vị (dial gauge): dùng đồng hồ bách phân có khoảng ghi số ít nhất là
50mm. Bố trí 4 cái đối xứng ở hai phía vuông góc với đường kính cuả cọc. Cọc đường kính
nhỏ có thể lắp đặt 2 hoặc 3 đồng hồ bách phân.
Tấm đệm đầu cọc và đầu kích: bằng thép bản có đủ cường độ và độ cứng bảo đảm phân
Hình: S d ng c c neo làm i tr ng.ử ụ ọ đố ọ
Hình: S d ng kh i n ng làm i tr ngử ụ ố ặ đố ọ
(ASTM, 1986)
Hình 4.1. S l p t thi t b ph n l c c c neoơ đồ ắ đặ ế ị ả ự ọ
Hình 4.2. S l p t thi t b ph n l c sàn ch t t iơ đồ ắ đặ ế ị ả ự ấ ả
bố tải trọng đồng đều của kích lên đầu cọc.
Hệ thống đo đạc quan trắc: Dụng cụ kẹp đầu cọc, dầm ngang cố định và dầm đỡ đồng hồ
bách phân, máy thuỷ chuẩn (dùng để kiểm tra dịch chuyển, chuyển vị của gối kê dàn tải, hệ
thống neo, dầm chuẩn gá lắp đồng hồ đo chuyển vị, độ võng của dầm chính…).
4.3. CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM
Phải đảm bảo cọc thí nghiệm có thời gian nghỉ sau khi hoàn tất công tác thi công sau
khoảng thời gian là:
- Ít nhất là 7 ngày đối với cọc đặt ở nền đất cát
- Ít nhất là 10 - 12 ngày đối với nền lẫn đất sét và cát
- Ít nhất là 15 ngày đối với nền đất sét
- Ít nhất là 25 ngày đối với bùn hoặc đất có bùn.

Trong khoảng thời gian nghỉ của cọc, không được tiến hành các việc làm nhiễu môi
trường, tăng áp lực nước lỗ rỗng trong phạm vi 30m khu vực cọc thí nghiệm.
Tải tác dụng phải đúng tâm, đảm bảo kích tiếp xúc tốt với cọc và đối trọng. Đầu cọc thí
nghiệm có thể được cắt bớt hoặc nối thêm để khoảng cách từ đầu cọc đến dầm chính đủ để
lắp đặt kích và thiết bị đo. Mặt đầu cọc được làm bằng phẳng và vuông góc với trục cọc, đầu
cọc được gia cố thêm bằng cách đổ bê tông mac cao sau khi bổ sung đai thép để đảm bảo
không bị phá huỷ dưới tác dụng của tải trọng.
Hệ phản lực phải lắp đặt theo nguyên tắc cân bằng, đối xứng qua trục cọc, bảo đảm
truyền tải trọng dọc trục, chính tâm lên đầu cọc, đồng thời tuân thủ các quy định sau:
- Dàn chất tải được lắp đặt trên gối kê ổn định, hạn chế tối đa độ lún các gối kê.
- Dầm chính và hệ dầm chịu lực phải được kê lên các trụ đỡ hoặc các gối kê.
- Khi sử dụng nhiều dầm chính, các dầm nhất thiết phải liên kết cứng với nhau bằng
hàn chịu lực, bảo đảm truyền tải trọng đồng đều lên đầu cọc.
- Việc chất đối trọng phải cân bằng, nhẹ nhàng, tránh các xung lực.
- Bố trí neo (cọc neo hoặc neo đất) đối xứng qua cọc.
- Đảm bảo đầu cọc không bị nén trước trước khi thí nghiệm.
Các dầm chuẩn được đặt song song hai bên cọc thí nghiệm, các trụ đỡ dầm được
chôn chặt xuống đất. Đồng hồ đo chuyển vị được lắp đối xứng hai bên đầu cọc và được
gắn ổn định lên các dầm chuẩn, chân của các đồng hồ được tựa lên dụng cụ kẹp đầu cọc
hoặc tấm đệm đầu cọc (hoặc có thể lắp ngược lại).
Khoảng cách lắp dựng thiết bị được quy định như sau:
- Từ tâm cọc thí nghiệm đến tâm cọc neo hoặc cánh neo đất ≥3D nhưng ≥2m.
- Từ cọc thí nghiệm đến điểm gần nhất của các gối kê ≥3D nhưng ≥1.5m.
- Từ cọc thí nghiệm đến các gối đỡ dầm chuẩn ≥1.5m.
- Từ mốc chuẩn đến cọc thí nghiệm, neo và gối kê giàn chất tải ≥5D nhưng ≥ 2.5m.
4.4. QUI TRÌNH GIA TẢI THEO TIÊU CHUẨN TCXDVN 269:2002
Trước khi thí nghiệm, tiến hành gia tải trước với tải trọng tác dụng khoảng 5% tải trọng
thiết kế sau đó giảm toàn bộ tải nhằm kiểm tra hoạt động của thiết bị và tạo tiếp xúc tốt giữa
thiết bị và đầu cọc.
Tải thí nghiệm bằng 250% - 300% tải trọng thiết kế đối với cọc thí nghiệm thăm dò,

150% - 200% tải trọng thiết kế đối với cọc thí nghiệm kiểm tra. Mỗi cấp gia tải không lớn
hơn 25% tải trọng thiết kế. Tăng cấp tải khi tốc độ lún đầu cọc đạt ổn định quy ước: không
quá 0.25mm/h đối với cọc chống vào lớp đất hòn lớn, đất cát, đất sét dẻo - dẻo cứng và
không quá 0.2mm/h đối với cọc ma sát trong đất sét dẻo mềm - dẻo chảy nhưng không quá
2 giờ. Giữ cấp tải lớn nhất cho đến khi độ lún đầu cọc đạt ổn định quy ước hoặc trong 24
giờ, lấy thời gian nào lâu hơn. Sau khi kết thúc gia tải, nếu cọc không bị phá hoại thì tiến
hành giảm tải, mỗi cấp giảm tải bằng 2 lần cấp gia tải và thời gian giữ tải mỗi cấp là 30
phút, riêng cấp tải 0 có thể lâu hơn nhưng không quá 6 giờ. Cọc thí ngiệm được xem là phá
ghoại khi tổng chuyển vị đầu cọc vượt quá 10% đường kính hoặc chiều rộng tiết diện cọc có
kể đến biến dạng đàn hồi của cọc khi cần thiết hoặc vật liệu cọc bị phá huỷ hoặc tổng
chuyển vị đầu cọc dưới tải trọng thí nghiệm lớn nhất và biến dạng dư của cọc vượt quá qui
định thiết kế. Các giá trị thời gian, tải trọng và chuyển vị đầu cọc được đo đạc và ghi chép
ngay sau khi tăng hoặc giảm tải và theo các khoảng thời gian sau:
Trong quá trình thí nghiệm, trị số cấp gia tải có thể được tăng ở các cấp đầu khi cọc lún
không đáng kể hoặc giảm khi gia tải gần đến tải trọng phá hoại để xác định chính xác tải
trọng phá hoại. Trường hợp cọc có dấu hiệu bị phá hoại dưới cấp tải trọng lớn nhất theo dự
kiến thì có thể giảm về cấp tải trọng trước đó và giữ tải như quy định.
Khi có yêu cầu thí nghiệm chu kì thì thực hiện theo quy trình gia tải sau:
• Chu kỳ thứ nhất: gia tải đến tải trọng quy định (thông thường đến 100% tải trọng
thiết kế), sau đóm giảm tải về 0. Giá trị mỗi cấp gia tải, giảm tải và thời gian giữ tải
như quy trình gia tải tiêu chuẩn.
• Chu kỳ thứ hai: gia tải lại đến cấp tải cuối của chu kỳ thứ nhất, thời gian giữ mỗi cấp
tải là 30 phút. Tiếp tục gia tải đến cấp tải cuối của chu kỳ thứ hai, sau đó giảm tải về
0. Giá trị mỗi cấp gia tải, giảm tải và thời gian giữ tải cho chu kỳ thứ hai như quy
trình gia tải tiêu chuẩn.
• Chu kỳ tiếp theo: chu kỳ gia tải tiếp theo được lặp lại như chu kỳ thứ hai đến tải
trọng phá hoại hoặc tải trọng lớn nhất theo dự kiến, theo nguyên tắc cấp tải cuối của
chu kỳ sau lớn hơn chu kỳ trước đó. Có thể tăng gấp đôi cấp gia tải hoặc gia tải một
lần đến cấp cuối của chu kỳ trước đó khi gia tải lại của chu kỳ sau
Bảng 4.1. Thời gian theo dõi độ lún và ghi chép số liệu

Cấp tải trọng Thời gian theo dõi và đọc số liệu
Cấp gia tải
Không quá 10 phút một lần cho 30 phút đầu
Không quá 15 phút một lần cho 30 phút sau đó
Không quá 1 giờ một lần cho 10 giờ tiếp theo
Không quá 2 giờ một lần cho 12 giờ sau cùng
Cấp gia tải lại và cấp
giảm tải
Không quá 10 phút một lần cho 30 phút đầu
Không quá 15 phút một lần cho 30 phút sau đó
Không quá 1 giờ một lần cho thời gian >1 giờ
4.5. QUI TRÌNH GIA TẢI THEO TIÊU CHUẨN ASTM D1143 - 81
• Phương pháp thử tải duy trì chậm cho cọc hoặc nhóm cọc (Thí nghiệm SM):
Tải tác dụng lên cọc phải bằng 200% tải trọng thiết kế cho cọc đơn hoặc 150% tải trọng
thiết kế cho nhóm cọc. Gia tải tăng dần theo từng cấp 25% tải thiết kế cho cọc đơn hoặc
nhóm cọc (8 cấp tải). Khi cọc hoặc nhóm cọc chưa bị phá huỷ, mỗi cấp tải được duy trì đến
trạng thái ổn định tương đối với độ lún cuả cọc mỗi giờ nhỏ hơn 0.25mm nhưng thời gian
duy trì cấp tải không quá 2 giờ, tiếp tục tăng cấp tải. Ghi nhận chuyển vị của cọc hoặc nhóm
cọc ứng với mỗi cấp tải lần lượt theo các khoảng thời gian là 10 phút nữa giờ đầu, 20 phút
cho phần còn lại. Duy trì cấp tải lớn nhất trong 24 giờ rồi bắt đầu giảm tải. Ghi nhận chuyển
vị của cọc hoặc nhóm cọc ứng với cấp tải cuối lần lượt theo các khoảng thời gian là 20 phút
cho 2 giờ đầu, 1 giờ cho 10 giờ kế tiếp và 2 giờ cho 12 giờ còn lại. Mỗi cấp tải giảm là 25%
tổng tải trọng thí nghiệm, khoảng thời gian giảm tải là 1 giờ và ghi nhận chuyển vị của cọc
hoặc nhóm cọc ứng theo khoảng thời gian là 20 phút. Sau khi giảm toàn bộ tải được 12 giờ
thì ghi nhận chuyển vị của cọc hoặc nhóm cọc sau.
Khi cọc hoặc nhóm cọc bị phá huỷ, tiếp tục duy trì cấp tải đó đến khi chuyển vị của cọc
đạt đến 15% đường kính hoặc kích thước đường chéo của cọc, Ghi nhận ngay chuyển vị của
cọc hoặc nhóm cọc ứng với cấp tải đó rồi bắt đầu giảm tải.
Phương pháp này được xem như là phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn của ASTM và
được dùng phổ biến trong việc khảo sát hiện trường tyrước khi thực hiện hạ cọc và có quyết

định cuối cùng. Nhược điểm của phương pháp này là tốn thời gian (thời gian thí nghiệm 40-
70 giờ).
• Phương pháp thử tải duy trì nhanh cho cọc đơn (Thí nghiệm QM):
Mỗi cấp gia tải bằng 10 - 15% tải trọng thiết kế cho cọc đơn và thời gian tăng tải cố định
là 2 phút 30 giây hoặc giá trị phù hợp khác tuỳ theo khả năng ghi nhận. Khi đạt đến mức tải
tối đa, ghi nhận biến dạng theo khoảng thời gian 2 phút 30 giây, 5 phút rồi tiến hành giảm
toàn bộ tải. Tiếp tục ghi nhận biến dạng theo khoảng thời gian 2 phút 30 giây, 5 phút sau khi
đã giảm toàn bộ tải.
Phương pháp thí nghiệm này nhanh (thời gian tiến hành thí nghiệm từ 3-5 giờ) và kinh
tế. Phương pháp thí nghiệm này gần như là phương pháp thí nghiệm không thoát nước,
không thể dùng để đánh giá độ lún.
• Phương pháp thử tải với tốc độ xuyên không đổi cho cọc đơn (Thí nghiệm CRP):
Bơm thuỷ lực phải có van điều chỉnh lưu lượng để điều chỉnh tốc độ gia tải. Tốc độ
xuyên của cọc là 0.25-1.25mm trong đất dính, 0.75-2.5mm trong đất rời. Theo dõi và ghi
nhận giá trị tải trọng, biến dạng với khoảng thời gian là 30 giây hoặc giá trị thích hợp khác
tuỳ theo khả năng ghi nhận. Ngừng xuyên khi chuyển vị của cọc đạt đến 15% đường kính
hoặc kích thước đường chéo của cọc (tải trọng tác dụng có thể duy trì tốc độ xuyên) hoặc
ngừng khi đạt đến tải trọng tối đa (không thể tiếp tục xuyên). Tiếp tục ghi nhận giá trị tải
trọng, biến dạng trong 1 giờ sau khi giảm tải toàn bộ.
Ưu điểm chính của phướng pháp này là nhanh (2-3 giờ) và rẻ. Phương pháp này có giá
trị đặc biệt đối với cọc ma sát, không thể dùng cho cọc chống (lực xuyên rất lớn).
• Phương pháp thử tải theo chu kỳ của Thuỵ Điện (Thí nghiệm SC):
Tải tác dụng lên cọc phải bằng 150% tải trọng thiết kế cho cọc đơn hoặc 100% tải trọng
thiết kế cho nhóm cọc. Tải trọng tác dụng lên cọc lấy bằng 1/3 tải trọng thiết kế rồi tiến
hành giảm tải còn 1/6 tải trọng thiết kế. Thời gian giữ cấp tải tăng và giảm là 5 phút. Lặp lại
gia tải và giảm tải 20 lần. Sau đó gia tải đến cấp tải lớn hơn 1/6 tải trọng thiết kế và thực
hiện như các bước trước đó. Tiếp tục cho đến khi đạt đến tải trọng phá hoại. Trong quá trình
tăng và giảm tải, tiến hành ghi chép các số liệu ngay trước và sau khi gia tải mỗi cấp. Tại tải
trọng lớn nhất, ghi chép các số liệu khi ngừng gia tải và sau đó tại các thời điểm 2.5 phút và
5 phút. Tiến hành ghi chép số liệu ngay sau khi giảm tải hoàn toàn về 0 và sau đó tại các

thời điểm 2.5 phút và 5 phút.
Phương pháp này tiêu tốn thời gian và ứng xử của cọc chịu thay đổi theo chu kỳ sẽ khác
với ứng xử của cọc nguyên. Người ta khuyến khích chỉ dùng phương pháp này cho những
dự án đặc biệt khi mà tải trọng thay đổi theo chu kỳ giữ vai trò rất quan trọng.
• Phương pháp thử tải với số gia chuyển vị không đổi cho cọc đơn:
Tác dụng tải thích hợp sao cho chuyển vị đầu cọc tăng bằng 1% đường kính hoặc kích
thước đường chéo của cọc. Không tác dụng thêm tải trong lúc đang di trì sự chuyển vị của
cọc cho đến khi tốc độ thay đổi tải để di trì sự chuyển vị của cọc < 1% tổng tải trọng tác
dụng trong 1 giờ. Ghi nhận giá trị tải trọng. Tiếp tục tăng tải cho đến khi chuyển vị của cọc
đạt đến 10% đường kính hoặc kích thước đường chéo của cọc. Tiến hành giảm tải trong 4
lần, di trì mỗi cấp giảm tải cho đến khi tốc độ phục hồi của cấp tải trước < 0.3% đường kính
hoặc kích thước đường chéo của cọc trong 1 giờ. Ghi nhận số liệu tại thời điểm thích hợp để
xác định tốc độ thay đổi tải trọng nhằm duy trì số gia chuyển vị không đổi và tốc độ phục
hồi. Sau khi giảm toàn bộ tải, tiến hành đo độ phục hồi sau 12 giờ.
• Phương pháp thử tải thời gian không đổi:
Gia tải và giảm tải từng cấp, mỗi cấp bằng 20% tải trọng thiết kế cho cọc đơn hoặc nhóm
cọc. Thời gian giữ mỗi cấp gia tải và giảm tải là 1 giờ. Theo dõi và ghi chép số liệu theo
quy trình thí nghiệm SM.
4.6. XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THEO TCXDVN 269:2002
Từ các số liệu thí nghiệm, thành lập các biểu đồ quan hệ sau:
- Biểu đồ quan hệ tải trọng - chuyển vị.
- Biểu đồ quan hệ chuyển vị - thời gian của các cấp tải.
- Biểu đồ quan hệ tải trọng - thời gian.
- Biểu đồ quan hệ chuyển vị - tải trọng - thời gian.
4.6.1. Sức chịu tải giới hạn của cọc đơn
Từ kết quả thí nghiệm, sức chịu tải giới hạn của cọc đơn có thể được xác định được bằng
nhiều phương pháp. Giá trị sức chịu tải giới hạn xác định theo phương pháp khác nhau thì
khác nhau.
1. Phương pháp đồ thị dựa trên hình dạng đường cong quan hệ tải trọng - chuyển vị:
Sức chịu tải giới hạn được xác định dựa trên hình dạng đường cong quan hệ tải trọng -

chuyển vị S = f(P), logS = f(logP), trong nhiều trường hợp cần kết hợp với các đường cong
khác như S = f(logt), P = f(S/logt)…
Trường hợp đường cong biến đổi nhanh, thể hiện rõ điểm tại đó độ dốc thay đổi đột ngột
(điểm uốn) thì sức chịu tải giới hạn bằng tải trọng tương ứng với điểm đường cong bắt đầu
biến đổi độ dốc hoặc đường cong gần như song song với trục chuyển vị.
Trường hợp đường cong biến đổi chậm, khó hoặc không thể xác định chính xác điểm
uốn thì căn cứ vào cách gia tải và quy trình thí nghiệm để chọn phương pháp xác định sức
chịu tải giới hạn khác. Tùy thuộc vào quy trình gia tải, loại cọc thí nghiệm và điều kiện đất
nền mà có thể áp dụng một trong các phương pháp đồ thị sau:
• Phương pháp De Beer, phương pháp Chin, tiêu chuẩn 80% của Brinch Hansen là các
phương pháp thích hợp xác định sức chịu tải từ kết quả thí nghiệm theo qui trình thử
tải duy trì chậm.
• Phương pháp Davission, phương pháp Fuller và Hoy, phương pháp Butler và Hoy là
các phương pháp thích hợp xác định sức chịu tải từ kết quả thí nghiệm theo qui trình
thử tải duy trì nhanh.
• Tiêu chuẩn 90% của Brinch Hansen là phương pháp thích hợp xác định sức chịu tải
từ kết quả thí nghiệm theo qui trình thử tải với tốc độ xuyên không đổi.
a. Phương pháp Davission: dùng cho thí nghiệm QM, có thể dùng như một tiêu chuẩn
chấp nhận cho cọc thí nghiệm thu nhỏ.
- Vẽ đường tải trọng - chuyển vị.
- Xác định chuyển vị đàn hồi
∆
= (Q
va
)L/AE của cọc, trong đó Q
va
là tải trọng tác
dụng, L là chiều dài cọc, A là diện tích mặt cắt ngang của cọc và E là mođun đàn hồi
của vật liệu làm cọc.
- Dựa trên phương trình chuyển vị đàn hồi, vẽ đường thằng OA, xác định

∆
.
- Vẽ đường thẳng BC song song với OA cách 1 đoạn bằng x = 0.15 + D/120, D là
đường kính cọc tính bằng in.
- Tải trọng phá hoại là tải trọng ứng với giao điểm của BC với đường tải trọng -
chuyển vị (điểm C).
b. Phương pháp Chin: dùng cả cho thí nghiệm QM và SM.
- Vẽ đường thẳng quan hệ
∆
/Q
va
= C
1
∆
+ C
2
, trong đó
∆
là chuyển vị và Q
va
là tải
trọng tác dụng tương ứng. Các quan hệ này đã thừa nhận rằng đường tải trọng -
chuyển vị gần đúng là đường hyperbol.
- Tải trọng cực hạn (Q
v
)
u
= 1/C
1
.

c. Phương pháp De Beer: dùng cho thí nghiệm SM.
- Vẽ đường tải trọng - chuyển vị trên giấy tỷ lệ logarit.
- Các giá trị sẽ nằm trên 2 đường thẳng.
- Tải trọng phá hoại là tải trọng ứng với giao điểm của 2 đường tằhng này.
d. Tiêu chuẩn 80% của Brinch Hansen: dùng cho cả thí nghiệm QM và SM, tiêu chuẩn
phá hoại rất phù hợp với phá hoại xuyên.
- Vẽ đường thẳng quan hệ
va
Q/∆
= C
1
∆
+ C
2
, trong đó
∆
là chuyển vị và Q
va
là tải
trọng tác dụng tương ứng. Phương pháp này đã thừa nhận rằng đường tải trọng -
chuyển vị gần đúng là đường parabol.
- Tải trọng cực hạn (Q
v
)
u
và chuyển vị phá hoại
∆
u
được tính như sau:
1

2
21
,
2
1
)(
C
C
CC
Q
uuv
=∆=
e. Phương pháp Fuller và Hoy: dùng cho thí nghiệm QM, không thích hợp cho cọc dài
vì chúng có các chuyển vị đàn hồi lớn dẫn đến độ nghiêng 0.05in/tấn sẽ xẩy ra sớm
hơn.
- Vẽ đường tải trọng - chuyển vị.
- Tìm tải trọng phá hoại (Q
v
)
u
trên đường này tại nơi tiếp tuyến với đường tải trọng
-chuyển vị nghiêng 0.05in/tấn.
f. Phương pháp Butler và Hoy: dung cho thí nghiệm QM
- Vẽ đường tải trọng - chuyển vị.
- Tải trọng phá hoại ứng với giao điểm của đường nghiêng 0.05in/tấn, hoặc là với đoạn
thẳng đầu tiên của đường tải trọng - chuyển vị, hoặc là với đường thẳng song song
với đường hồi phục, hoặc là với đường đàn hồi xuất phát từ gốc toạ độ.
g. Tiêu chuẩn 90% của Brinch Hansen: Đây là phương pháp dùng để thử và có sai số,
dùng cho thí nghiệm CRP mà không quan tâm tới loại đất.
- Vẽ đường tải trọng - chuyển vị.

- Tìm tải trọng phá hoại (Q
v
)
u
,
∆
u
và 90% tải trọng (Q
v
)
u
ứng với 0.5
∆
u
,
∆
u
là 2 lần
chuyển vị của đầu cọc.
2. Phương pháp dùng chuyển vị giới hạn tương ứng với sức chịu tải giới hạn:
Trên đường cong quan hệ tải trọng - chuyển vị, sức chịu tải giới hạn P
gh
là tải trọng
quy ước ứng với chuyển vị giới hạn quy ước S
gh
bằng 10% đường kính hoặc chiều rộng
cọc.
3. Xét theo tình trạng thực tế thí nghiệm và cọc thí nghiệm:
Sức chịu tải giới hạn được lấy bằng cấp tải trọng trước cấp tải gây ra phá hoại vật liệu
cọc. Trong trường hợp phải dừng thí nghiệm sớm hơn dự kiến do điều kiện gia tải hạn chế

thí sức chịu tải giới hạn bằng tải trọng lớn nhất khi dừng thí nghiệm.
4.6.2. Sức chịu tải cho phép của cọc đơn
Sức chịu tải cho phép của cọc đơn thẳng đứng thường được xác định bằng sức chịu tải
giới hạn hoặc tải trong phá hoại chia cho hệ số an toàn. Thông thường hệ số an toàn Fs = 2,
tuy nhiên việc áp dụng hệ số an toàn cao hơn hoặc thấp hơn tuỳ thuộc vào mức độ quan
trọng của công trình, điều kiện đất nền, đặc điểm cọc và phương pháp thí nghiệm.
Hệ số an toàn Fs > 2 thường được áp dụng cho các trường hợp sau:
- P
gh
xác định từ đường cong quan hệ tải trọng - chuyển vị phát triển chậm, khó xác
định điểm uốn.
- Cọc ma sát trong đất dính từ dẻo mềm đến dẻo chảy.
- Cọc xiên sử dụng kết quả sức chịu tải xác định theo thí nghiệm cọc thẳng đứng.
- Số lượng cọc thí nghiệm hạn chế trong đềiu kiện đất nền phức tạp, địa tầng theo đổi
mạnh.
- Công trình quan trọng đòi hỏi cao về yêu cầu độ lún.
Hệ số an toàn Fs <= 2 có thể được áp dụng cho các trường hợp sau:
- P
gh
xác định từ điểm uốn rõ ràng trên đường cong tải trọng - chuyển vị .
- Cọc thí nghiệm kiểm tra trong điều kiện thuận lợi phù hợp với điều kiện thiết kế.
- Cọc thí nghiệm có kết quả gần phù hợp với các phương pháp khác.
- Điều kiện đất nền đồng nhất, kết quả thí nghiệm cọc sai lệch không đáng kể.
- Đã có kết quả đo chính xác chuyển vị mũi cọc và dọc thân cọc.
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THỬ TĨNH CỌC BTCT
Công trình: NHÀ LÀM VIỆC CHI NHÁNH ĐIỆN CAO LÃNH
Địa điểm: THỊ TRẤN MỸ THỌ - HUYỆN CAO LÃNH - TỈNH ĐỒNG THÁP
Số hiệu cọc: M3
Kích thước cọc: 25 x 25 cm
Chiều dài cọc: 16.0m

Ngày thí nghiệm: 26/08/2005 - 30/08/2005
Tải trọng thiết kế: Ptk = 24.00 tấn
Tải trọng thí nghiệm tối đa: Ptt = 49.43 tấn
Đối trọng thử tĩnh P = 65.00 tấn
Thí bị thí nghiệm:
• Kích thủy lực sản xuất tại Nhật, khả năng tạo lực tối đa Pmax = 100 tấn, phạm vi đo
của áp kế 0 - 600 kG/cm
2
, giá trị vạch chia 600 kG/cm
2
. Kích được bơm bằng bơm
tay.
• Đồng hồ đo lún MITUTOYO sản xuất tại Nhật: có biên độ 50mm, độ chính xác
0.01mm. Đồng hồ được đặt 4 cái tại 4 cạnh của cọc để đo độ lún trung bình.
• Thử tải bằng hệ đối trọng đặt trên khung dầm. Đặt khung dầm tại vị trí sao cho cọc
thử nằm tại vị trí trung tâm. Khung dầm được đặt trên bệ đở bằng bêtông, mép trong
của bệ đỡ cách tim cọc thử tối thiểu là 5D (D: là cạnh lớn nhất của tiết diện ngang
cọc thử và > 1.5m). Đối trọng được đặt đối xứng trên khung dầm.
• Các thiết bị thí nghiệm: kích thủy lực, đồng hồ áp suất và đồng hồ đo lún đều có giấy
chứng nhận hiệu chuẩn của Trung Tâm Kỹ Thuật Tiêu Chuẩn Đo Lường Chất Lượng
3.
Phương pháp gia tải:
• Thí nghiệm được thực hiện theo qui trình gia tải và giảm tải từng cấp (gia tải tiêu
chuẩn). Cấp tải mới chỉ được tăng hoặc giảm khi chuyển vị (độ lún) hoặc độ phục hồi
đầu cọc đạt ổn định qui ước hoặc đủ thời gian qui định.
• Gia tải theo 2 chu kỳ:
Chu kỳ 1: Các cấp gia và giảm tải như sau: 0 - 5.32 - 10.64 - 15.92 - 19.89 - 25.19 -
15.92 - 5.32 - 0 tấn. Cấp tải mới chỉ được tăng khi tốc độ lún đầu cọc đạt độ ổn định qui
ước. Giữ cấp tải trọng 25.19 tấn 24 giờ. Thời gian giữ tải ở các cấp giảm tải là 30 phút ,
riêng cấp tải 0 tấn giữ tải trong 1 giờ.

Chu kỳ 2: Các cấp gia và giảm tải như sau: 0 - 5.32 - 10.64 - 15.92 - 19.89 - 25.19 -
28.43 - 33.60- 38.77 - 44.23 - 49.43 - 38.77 - 28.43 - 19.89 - 10.64 - 0 tấn. Từ cấp tải 0 đến
25.19 tấn: thời gian gia tải mỗi cấp là 30 phút, sau đó tiếp tục gia tải đến 49.43 tấn Giữ cấp
tải trọng 49.43 tấn 24 giờ. Thời gian giữ tải ở các cấp giảm tải là 30 phút , riêng cấp tải 0 tấn
giữ tải trong 1 giờ.
Chu kỳ Cấp tải Tải trọng (tấn) Thời gian giữ
tải
Độ lún (mm)
1
1
2
3
4
5
6
7
8
5.32
10.64
15.92
19.89
25.19
15.92
5.32
0
2h00’
2h00’
2h00’
2h00’
24h00’

30’
30’
1h00’
0.40
0.71
1.07
1.55
2.89
2.55
1.49
0.72
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
5.32
10.64
15.92

19.89
25.19
28.43
33.60
38.77
44.23
49.43
38.77
28.43
19.89
10.64
0
30’
30’
30’
30’
30’
2h00’
2h00’
2h00’
2h00’
24h00’
30’
30’
30’
30’
1h00’
0.96
1.29
1.70

2.04
2.57
3.18
3.90
5.53
7.66
11.59
11.22
10.13
9.03
7.78
5.19
ĐỒ THỊ XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỰC HẠN
y = 0.0066x + 0.0106
y = 0.0147x + 0.0025
0
0.0050
0.0100
0.0150
0.0200
0.0250
0.0300
0.0350
0.0400
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
Chuyển vò S (in)
Phương pháp 80% của Brinch Hansen
Phương pháp Chin
Phương pháp tính tốn:

Theo TCXDVN 269:2002, sức chịu tải cho phép của cọc được xác định từ kết qủa thí
nghiệm thử tải tĩnh cọc bằng một trong các phương pháp sau:
- Sức chịu tải giới hạn bằng tải trọng tương ứng với chuyển vị đầu cọc 10% chiều rộng
cọc bằng 20mm: chuyển vị cọc = 11.59mm ứng với tải trọng tối đa Q
u
= 49.43 tấn.
- Sức chịu tải giới hạn bằng tải trọng lớn nhất khi dừng thí nghiệm: Q
u
= Ptt = 49.43
tấn.
Sức chịu tải cực hạn của cọc theo phương pháp Chin: Q
u
= 1/0.0147 = 68.03 tấn.
Sức chịu tải cực hạn của cọc theo phương pháp 80% của Brinch Hansen:
Q
u
= 0.5/(0.0066*0.0106)
1/2
= 65.76 tấn.
Kết quả thí nghiệm:
Sức chịu tải cực hạn của cọc là Q
u
= Ptt = 49.43 tấn.