ứng dụng cọc khoan nhồi trong thi công nhà cao tầng tại quận 7

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN

ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI
TRONG THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG TẠI QUẬN 7
S

K

C

0

0

3
2

9
6
7

5
2
7

9
3

5

MÃ SỐ: SV2010 – 55

S KC 0 0 2 7 8 4

Tp. Hồ Chí Minh, 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM


ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI TRONG THI
CƠNG NHÀ CAO TẦNG TẠI Q.7
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
MÃ SỐ: SV2010 - 55

THUỘC NHÓM NGÀNH

: KHOA HỌC KỸ THUẬT

NGƯỜI CHỦ TRÌ

: PHẠM DUY THIỆU

NGƯỜI THAM GIA

: NGUYỄN VĂN THẮNG

ĐƠN VỊ

: KHOA XÂY DỰNG VÀ CƠ HỌC ỨNG DỤNG

TP. HỒ CHÍ MINH – 2010


LỜI NÓI ĐẦU:
_____o0o_____
- Một công trình được xây dựng và tồn tại lâu bền phụ thuộc rất nhiều vào
giai đoạn thiết kế và khởi đầu của giai đoạn này là thiết kế nền – móng.
- Với sự đam mê môn học “Nền – móng” và sự gợi ý về đề tài NCKH sinh
viên: “Ứng dụng cọc khoan nhồi trong xây dựng nhà cao tầng tại quận 7
Tp HCM”. Chúng tôi đã mạnh dạn đăng ký tham gia thực hiện đề tài này.
- Đề tài là một sự gợi mở hết sức thú vị cho sinh viên ngành Xây Dựng
Dân Dụng &Công Nghiệp. Thông qua đề tài này, chúng tôi đã có dịp để
củng cố lại kiến thức đã có và tiếp cận thêm những kiến thức mới, đặc
biệt về giải pháp nền móng. Hiểu biết hơn về công việc mình sẽ làm được
sau khi ra trường.
- Chúng tôi xin chân thành cảm ơn:
+ Ban chủ nhiệm khoa XD&CHUD
+ Các giảng viên tại bộ môn XD&CHUD
+ Người thân và bạn bè trong lớp 07114
+ Phòng thiết kế công ty Fino Facific
+ Ths. Nguyễn Quốc Tuyến
Đã tận tình giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Nhóm nghiên cứu.

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

2010

Mục Lục:
Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................................1
I.

ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU: ...................................................................................................... 1

II.

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC: ................................................. 1

1.

Giới thiệu về cọc khoan nhồi: ................................................................................................. 1

2.

Các dạng cọc khoan nhồi : ...................................................................................................... 1

3.

Tình hình nghiêu cứu trong và ngoài nƣớc: (1) ........................................................................ 1

III.

NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI:............................................................................................. 2

Phần 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ ...................................................................................3
I.

MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI: ...................................................................................................................... 3

II.

PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: ............................................................................................... 3

III.

NỘI DUNG: ....................................................................................................................................... 3

1.

Lý thuyết và phân tích thiết kế: ............................................................................................... 3

2.

Tính toán thiết kế cọc khoan nhồi theo từng cấp tải trọng với điạ chấ t cu ̣ thể :..................... 23

2.2 Các bất cập xuất hiện trong tính toán bằng phƣơng pháp đại số ........................................... 26
2.3 Sử dụng phần mềm plaxis ..................................................................................................... 26
3.

So sánh kết quả tính bằng các phƣơng pháp đại số và tính máy ........................................... 35

IV.

KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC: .............................................................................................................. 35

1.

Tính khoa học: ....................................................................................................................... 35

2.

Khả năng triển khai ứng dụng vào thực tế: ................................................................................... 35

3.

Hiệu quả kinh tế, xã hội: ................................................................................................................. 35

Phần 3: KẾT LUẬN ..................................................................................................37
I.

KẾT LUẬN: .................................................................................................................................... 37

II.

KIẾN NGHỊ: ................................................................................................................................... 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO: .......................................................................................38

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

0

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

2010

Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
I.

ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU:
SỬ DỤNG CỌC KHOAN NHỒI TRONG THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG
TẠI KHU VỰC QUẬN 7-Tp. HỒ CHÍ MINH

II. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC:
1. Giới thiệu về cọc khoan nhồi:
- Cọc nhồi là một loại móng sâu đƣợc thi cơng bằng cách đổ bê tơng tƣơi vào hố (lỗ
khoan) trƣớc đó.
2. Các dạng cọc khoan nhồi :
- Cọc nhồi đơn giản: tiết diện hình trụ và khơng thay đổi trên suốt chiều sâu của cọc.
- Cọc nhồi mở rộng đáy : Cọc có hình trụ khoan bình thƣờng nhƣng khi gần đến đáy thì
dùng gầu đặc biệt để mở rộng đáy hố khoan, cũng có thể sử dụng một lƣợng nhỏ thuốc
nổ để mở rộng đáy. Ngƣời ta cũng có thể mở rộng nhiều đợt bằng khoan hoặc thuốc nổ
trên suốt chiều dài thân cọc. Cọc đƣợc mở rộng đáy và cọc đƣợc mở rộng nhiều đợt ở
thân cọc sẽ tăng sức chịu tải hơn
nhiều so với cọc thơng thƣờng.
- Cọc Barrette : Đây là một loại cọc
nhồi có tiết diện hình chữ nhật,
chữ L, chữ I, chữ H thực chất là
những bức tƣờng sâu trong đất bằng
bê tơng cốt thép. Cọc này có sức
chịu tải rất lớn tối đa đến 6000T và
rất ƣu việt khi xây dựng những nhà

có nhiều tầng hầm vì nó là tƣờng cừ
chống sập lở quanh nhà, vừa là
tƣờng cừ chống nƣớc cho các tầng
hầm.
3. Tình hình nghiêu cứu trong và ngồi nƣớc:(1)
- So với các loại cọc khác, cọc nhồi có một lịch sử tƣơng đối mới, năm 1908 -1920, các
lỗ khoan cọc nhồi cỡ nhỏ (Đƣờng kính 0.3m, dài 6-12m) đƣợc thi cơng bằng máy
khoan lỗ chạy bằng hơi nƣớc, thậm chí bằng ngựa. cuối những thập kỉ 40 và đầu thập
kỉ 50, cơng nghệ khoan cọc nhồi đã khá phát triển, ngƣời ta đã có thể làm cọc mở rộng
chân và khoan phá đá, cũng nhƣ đã biết sử dụng dung dịch bentonite để giữ thành hố
khoan.
- Cọc nhồi hiện đại đƣợc giới thiệu vào Việt Nam đầu thập kỉ 90. Kích thƣớc phổ biến
của cọc nhồi ở Việt Nam là đƣờng kính 1-2m, chiều sâu 40-70m.
- Trong gần mƣời lăm năm trở lại đây, cơng nghệ cọc khoan nhồi đã đƣợc áp dụng
mạnh mẽ trong xây dựng cơng trình ở nƣớc ta. Hiện nay, ƣớc tính hàng năm chúng ta
thực hiện khoảng 50 ÷ 70 nghìn mét dài cọc khoan nhồi có đƣờng kính 0,8 ÷ 2,5m, với
chi phí khoảng 300 ÷ 400 tỷ đồng.

(1): Trích: “Giới thiệu về cọc nhồi” – Móng cọc, phân tích và thiết kế - Vũ Cơng Ngữ

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

1


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

2010

III. NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI:

-

Là một giải pháp móng không quá mới và hết sức phổ biến trong hầu hết các công
trình hiện nay về công nghệ thi công cũng nhƣ lý thuyết/ phân tích thiết kế đã có khá
nhiều tiến bộ, phát triển cùng với rất nhiều công trình và đạt độ tin cậy khá cao (Hầu
nhƣ chƣa có nhiều sự cố công trình lớn do việc thiết kế hay thi công cọc khoan nhồi
chƣa đáp ứng yêu cầu). Song song với đó là sự phát triển mạnh mẽ của đô thị tại Việt
Nam, đặc biệt là thành phố Hồ Chí Minhvới những công trình có tải trọng lớn, xây
dựng trên nền đất thiếu ổn định và giải pháp cọc khoan nhồi vẫn là giải pháp mang lại
nhiều ƣu điểm về kinh tế và kỹ thuật. Nhƣng trong thời lƣợng đào tạo có hạn của nhà
trƣờng, sinh viên ngành xây dựng dân dụng & công nghiệp chỉ dừng lại ở “khái niệm”
về cọc khoan nhồi, chƣa có những cái nhìn tổng quát về giải pháp này.

-

Trong môi trƣờng thực tế, khi tham gia các dự án tại khu vực Tp HCM, đặc biệt tại
quận 7 – một quận có quỹ đất trống còn khá lớn so với các quận khác, song nền đất tại
đây hầu nhƣ không đáp ứng đƣợc yêu cầu về cƣờng độ cho các công trình có quy mô
lớn, dịa chất gồm nhiều lớp đất yếu (Lớp bùn có thể sâu tới 40-60m). Việc giới thiệu
một giải pháp móng phù hợp cho khu vực này với những số liệu thực tế sẽ là nguồn tài
liệu tham khảo vô cùng quý giá cho những kỹ sƣ mới ra trƣờng và những sinh viên có
nhu cầu nghiên cứu địa chất, giải pháp nền móng để tích lũy thêm kiến thức cho mình.

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

2


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

2010

Phần 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
I.

MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI:
- Tìm hiểu giải pháp móng mang lại hiệu quả cao trong quá trình phát triển đô thị hoàn
toàn mới trên vùng đất rộng lớn với địa tầng thiếu ổn định.
- Giới thiệu và cung cấp thông tin cho sinh viên ngành xây dựng dân dụng và công
nghiệp những lý thuyết phân tích thiết kế, tính toán theo các tiêu chuẩn hiện hữu và sử
dụng phần mềm tính toán nền móng cũng nhƣ đƣa ra một cái nhìn tổng quát về giải
pháp móng phổ biến này.

II. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
Gồm3 giai đoạn:
 Giai đoạn 1:
Tìm hiểu kỹ thuật tính toán, thi công cọc khoan nhồi (công nghệ, các loại cọc khoan
nhồi, biện pháp thi công, ƣu khuyết điểm, các quy trình tính toán, thiết kế cọc khoan nhồi,
TCVN có liên quan và khả năng ứng dụng của giải pháp này).
 Giai đoạn 2:
Tìm hiểu việc áp dụng kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi tại một số công trình trong
khu vực Quận 7 – Tp.HCM (Thu thập dữ liệu về địa chất, tính toán móng của một số công
trình đã – đang thi công trên địa bàn Quận)
 Giai đoạn 3:
So sánh giữa lý thuyết tính toán và thực tế thi công, đƣa ra những đề xuất mang tính thực
tiễn về việc áp dụng kỹ thuật thi công cọc khoan nhồi trong thi công nhà cao tầng tại khu
vực Quận 7.
III. NỘI DUNG:
1. Lý thuyết và phân tích thiết kế:
1.1 Sơ lƣơ ̣c về phƣơng pháp thiế t kế và thi công co ̣c khoan nhồ i

1.1.1 Ƣu, nhƣợc điểm của công nghệ cọc khoan nhồi
- Với đặc ciểm của nhà cao tầng là tài trọng đứng lớn và tập trung, trọng tâm nhà cách
mặt đất khá lớn lên nhạy cảm với tải trọng ngang nhƣ gió và động đất làm phát sinh
mô men lật cực lớn nên cũng có yêu cầu rất khắt khe với khà năng chịu lực, tính ổn
định và lún lệch.
- Móng cọc có sức chịu tải lớn, khả năng chống chịu những tải trọng phức tạp cũng nhƣ
tính thích ứng tốt với các điều kiện địa chất khác nhau của nền và do đó nó trở thành
hình thức móng lý tƣởng cho nhà cao tầng.
- Cọc khoan nhồi với những ƣu điểm :
 Về mặt kết cấu:


Căn cứ vào tài liệu khảo sát địa chất, ngƣời thiết kế có thể xác định đƣợc chiều sâu cọc
sao cho sức chịu tải của đất nền tƣơng đƣơng với sức chịu tải do vật liệu làm cọc (Pvl≈
Pđn). Điều này với phƣơng pháp cọc đóng, nén tĩnh hoặc ép neo không thực hiện
đƣợc. Đó là điều kiện đƣa đến giải pháp nền móng hợp lý và kinh tế hơn.



Khả năng chịu lực cao hơn 1,2 lần so với các công nghệ khác

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

3


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

2010



Cọc khoan nhồi có thể đƣợc đặt vào những lớp đất rất cứng, thậm chí tới lớp đá mà
cọc đóng không thể tới đƣợc



Có tiết diện và độ sâu mũi cọc lớn hơn nhiều so với cọc chế sẵn do vậy sức chịu tải lớn
hơn nhiều so với cọc chế tạo sẵn.



Số lƣợng cọc trong một đài cọc ít, việc bố trí các đài cọc (Cùng các công trình ngầm)
trong công trình đƣợc rễ ràng hơn.



Sức chịu tải ngang của cọc khoan nhồi là rất lớn, việc thi công cọc nhồi có chấn dung
nhỏ hơn nhiều so với cọc đóng, thi công cọc nhồi không gây hiện tƣợc trồi đất ở xung
quanh, không đẩy các cọc sắn có xung quanh sang ngang.



Thích hợp với các loại nền đất đá, kể cả vùng có hang castơ



Thích hợp với các công trình lớn, tải trọng nặng, địa chất nền móng là đất hoặc có địa
tầng thay đổi phức tạp.



Không gây ảnh hƣởng đến các công trình xây dựng liền kề (lún nứt, hiện tƣợng chồi
đất, lún sụt cuc bộ, ). Xây dựng nhà cao tầng tại các khu dân cƣ đông đúc, nhà xây
chen, nhà xây liền kề mặt phố, nhà biệt thự vì nó khắc phục đƣợc các sự cố lún nứt các
nhà liền kề, lấy lại thăng bằng các nhà đã xây dựng bị nghiêng lún trong khi sử dụng,
gia cố móng nhà bị yếu, có thể thi công tại các địa điểm chật hẹp hoặc trong ngõ ngách
nhỏ.



Công nghệ này tạo ra một khối cọc bê tông đúc liền khối (không phải hàn nối nhƣ
công nghệ đóng cọc khác), cho nên tăng khả năng chịu lực và độ bền co móng của các
công trình công nghiệp, cầu giao thông quy mô nhỏ,..



Công nghệ thi công cọc khoan nhồi đƣờng kính lớn đã giải quýêt các vấn đề kỹ thuật
móng sâu trong nền địa chất phức tạp, ở những nơi mà các loại cọc đóng bằng búa
xung kích hay búa rung có mặt cắt vuông hoặc tròn có đƣờng kính D<60cm.

 Về mặt thi công:


Công nghệ này đảm bảo việc khoan nhồi cọc bê tông theo phƣơng thẳng đứng, không
bị xiên nghiêng nhƣ các phƣơng pháp khác.



Chi phí: giảm đƣợc 20-30% chi phí cho xây dựng móng công trình



Độ chính xác của cọc theo phƣơng thẳng đứng cao hơn so với công nghệ ép cọc khác



Công nghệ thi công cọc khoan nhồi đƣờng kính lớn đã tạo thế chủ động cho ngành xây
dựng công trình giao thông, không những trong thi công các công trình cầu lớn mà cho
cả công trình cầu cảng, cảng biển, cảng sông nhà cao tầng.

 Nhƣợc điểm:
 Đòi hỏi thiết bị tốt và chuyên gia có kinh nghiệm, đầu tƣ cao cho máy móc thi công.
SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

4


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN





2010

Khó kiểm tra chất lƣợng lỗ cọc và thân cọc sau khi đổ bê tông cũng nhƣ sự tiếp xúc
của mũi cọc với lớp đất chịu lực
Công trình kém sạch sẽ
Giá thành khá cao….

1.1.2 Công tác cọc khoan nhồi
a) Công tác chuẩn bị
 Để có đầy đủ số liệu cho thi công cọc đại trà, nhất là trong điều kiện địa chất phức tạp,
các công trình quan trọng, cọc chịu tải trọng lớn, thời gian lắp dựng cốt thép, ống siêu
âm và đổ bê tông một cọc kéo dài, Nhà thầu nên tiến hành thí nghiệm việc giữ thành
hố khoan, thi công các cọc thử và tiến hành thí nghiệm cọc bằng tải trọng tĩnh, kiểm
tra độ toàn khối của bê tông cọc theo đề cƣơng của Thiết kế hoặc tự đề xuất trình chủ
đầu tƣ phê duyệt.
 Trƣớc khi thi công cọc cần tiến hành kiểm tra mọi công tác chuẩn bị để thi công cọc
theo biện pháp thi công đƣợc duyệt, các công việc chuẩn bị chính có thể nhƣ sau:
- Hiểu biết rõ điều kiện địa chất công trình và địa chất thuỷ văn, chiều dày, thế nằm và
đặc trƣng cơ lý của các lớp đất, kết quả quan trắc mực nƣớc ngầm; áp lực nƣớc lỗ
rỗng, tốc độ dòng chảy của nƣớc trong đất, khí độc hoặc khí dễ gây cháy nổ v.v
- Tìm hiểu khả năng có các chƣớng ngại dƣới đất để có biện pháp loại bỏ chúng; đề
xuất phƣơng án phòng ngừa ảnh hƣởng xấu đến công trình lân cận và công trình ngầm;
nếu chƣa có hồ sơ hiện trạng các công trình lân cận và công trình ngầm Nhà thầu phải
yêu cầu Chủ đầu tƣ tiến hành công tác khảo sát, đo vẽ lập hồ sơ; biên bản lập với các
chủ sở hữu các công trình liền kề phải đƣợc các cơ quan có đủ thẩm quyền bảo lãnh.
Chú thích: Nhà thầu tham khảo hồ sơ do Chủ đầu tư cấp là chính, nếu còn thiếu thì bổ
sung trong hồ sơ dự thầu.
- Kiểm tra vật liệu chính (thép, xi măng, vữa sét, phụ gia, cát, đá, nƣớc sạch...) , chứng
chỉ chất lƣợng của nhà sản xuất, và kết quả thí nghiệm kiểm định chất lƣợng;
thi công lƣới trắc đạc định vị các trục móng và toạ độ các cọc cần thi công.
- Thi công các công trình phụ trợ, đƣờng cấp điện, cấp thoát nƣớc, hố rửa xe; hệ thống
tuần hoàn vữa sét (kho chứa, trạm trộn, bể lắng, đƣờng ống, máy bơm, máy tách cát..)
- San ủi mặt bằng và làm đƣờng phục vụ thi công, đủ để chịu tải trọng của thiết bị thi
công lớn nhất, lập phƣơng án vận chuyển đất thải, tránh gây ô nhiễm môi trƣờng.
- Tập kết vật tƣ kỹ thuật và thiết bị, kiểm tra tình trạng máy móc, thiết bị trong tình
trạng sẵn sàng hoạt động tốt, dụng cụ và thiết bị kiểm tra chất lƣợng phải qua kiểm

chuẩn của cơ quan Nhà nƣớc; Chuẩn bị dung dịch khoan, cốt thép cọc, ống siêu âm,
ống đặt sẵn để khoan lấy lõi bê tông (nếu cần) , thùng chứa đất khoan, các thiết bị phụ
trợ (cần cẩu, máy bơm, máy trộn dung dịch, máy lọc cát, máy nén khí, máy hàn, tổ hợp
ống đổ, sàn công tác phục vụ đổ bê tông, xe chở đất khoan) cùng các thiết bị để kiểm
tra dung dịch khoan, lỗ khoan, dụng cụ kiểm tra độ sụt bê tông, hộp lấy mẫu bê tông,
dƣỡng định vị lỗ cọc...
- Lập biểu kiểm tra và nghiệm thu các công đoạn thi công theo mẫu in sẵn.
- Hệ thống mốc chuẩn và mốc định vị trục móng phải đáp ứng điều kiện độ chính xác về
toạ độ và cao độ theo yêu cầu kỹ thuật của công trình. Nhà thầu có trách nhiệm nhận
và bảo quản hệ thống mốc chuẩn trong suốt quá trình thi công cọc.
- Lập biên bản nghiệm thu công tác chuẩn bị trƣớc khi thi công.

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

5


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

2010

b) Dung dịch khoan











-


-


-

-

Tuỳ theo điều kiện địa chất, thủy văn, nƣớc ngầm, thiết bị khoan để chọn phƣơng pháp
giữ thành hố khoan và dung dịch khoan thích hợp. Dung dịch khoan đƣợc chọn dựa
trên tính toán theo nguyên lý cân bằng áp lực ngang giữa cột dung dịch trong hố khoan
và áp lực của đất nền và nƣớc quanh vách lỗ. Khi khoan trong địa tầng dễ sụt lở, áp
lực cột dung dịch phải luôn lớn hơn áp lực ngang của đất và nƣớc bên ngoài.
Khi áp lực ngang của đất và nƣớc bên ngoài lỗ khoan lớn (do tải trọng của thiết bị thi
công hay của các công trình lân cận sẵn có...) thì phải dùng ống vách để chống sụt lở,
chiều sâu ống vách tính theo nguyên lý cân bằng áp nêu trên. Khi khoan gần công
trình hiện hữu nếu có nguy cơ sập thành lỗ khoan thì phải dùng ống chống suốt chiều
sâu lỗ cọc.
Dung dịch bentonite dùng giữ thành hố khoan nơi địa tầng dễ sụt lở cho mọi loại thiết
bị khoan, giữ cho mùn khoan không lắng đọng dƣới đáy hố khoan và đƣa mùn khoan
ra ngoài phải đảm bảo đƣợc yêu cầu giữ ổn định vách hố khoan trong suốt quá trình thi
công cọc. Khi mực nƣớc ngầm cao (lên đến mặt đất) cho phép tăng tỷ trọng dung dịch
bằng các chất có tỷ trọng cao nhƣ barit, cát magnetic ...
Kiểm tra dung dịch bentonite từ khi chế bị cho tới khi kết thúc đổ bê tông từng cọc, kể
cả việc điều chỉnh để đảm bảo độ nhớt và tỷ trọng thích hợp nhằm tránh lắng đáy cọc

quá giới hạn cho phép cần tuân theo các quy định nêu trong mục 9 của tiêu chuẩn này
và các yêu cầu đặc biệt (nếu có) của Thiết kế. Dung dịch có thể tái sử dụng trong thời
gian thi công công trình nếu đảm bảo đƣợc các chỉ tiêu thích hợp, nhƣng không quá 6
tháng.
Khi dùng dung dịch polime hoặc các hoá phẩm khác ngoài các chức năng giữ ổn định
thành hố khoan phải kiểm tra ảnh hƣởng của nó đến môi trƣờng đất -nƣớc (tại khu vực
công trình và nơi chôn lấp đất khoan).
c) Công tác tạo lỗ khoan
Khoan gần cọc vừa mới đổ xong bê tông:
Khoan trong đất bão hoà nƣớc khi khoảng cách mép các lỗ khoan nhỏ hơn 1.5m nên
tiến hành cách quãng 1 lỗ, khoan các lỗ nằm giữa hai cọc đã đổ bê tông nên tiến hành
sau ít nhất 24 giờ từ khi kết thúc đổ bê tông.
Thiết bị khoan tạo lỗ:
Có nhiều thiết bị khoan tƣơng ứng với các kiểu lấy đất đá trong lòng lỗ khoan nhƣ sau:
choòng đập đá; gàu ngoạm; gàu xoay, thổi rửa để hút bùn theo chu trình thuận, nghịch
v.v...Tuỳ theo đặc điểm địa chất công trình, vị trí công trình với các công trình lân cận,
khả năng của Nhà thầu, yêu cầu của thiết kế mà chọn lựa thiết bị khoan thích hợp.
Ống chống tạm:
Ống chống tạm (casing) dùng bảo vệ thành lỗ khoan ở phần đầu cọc, tránh lở đất bề
mặt đồng thời là ống dẫn hƣớng cho suốt quá trình khoan tạo lỗ. Khi hạ ống nên có
dƣỡng định vị để đảm bảo sai số cho phép.Ống chống tạm đƣợc chế tạo thƣờng từ 6 10m trong các xƣởng cơ khí chuyên dụng, chiều dày ống thƣờng từ 6mm.
Cao độ đỉnh ống cao hơn mặt đất hoặc nƣớc cao nhất tối thiểu 0.3 m. Cao độ chân ống
đảm bảo sao cho áp lực cột dung dịch lớn hơn áp lực chủ động của đất nền và hoạt tải
thi công phía bên ngoài.

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

6

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

-


-


-

-













2010

Ống chống tạm đƣợc hạ và rút chủ yếu bằng thiết bị thuỷ lực hoặc thiết bị rung kèm
theo máy khoan, khi không có thiết bị này có thể dùng búa rung đóng kết hợp lấy đất
bằng gầu hoặc hạ bằng kích ép thuỷ lực.
Cao độ dung dịch khoan:

Cao độ dung dịch khoan trong lỗ phải luôn giữ sao cho áp lực của dung dịch khoan
luôn lớn hơn áp lực của đất và nƣớc ngầm phía ngoài lỗ khoan, để tránh hiện tƣợng
sập thành trƣớc khi đổ bê tông. Cao độ dung dịch khoan cần cao hơn mực nƣớc ngầm
ít nhất là 1.5 m. Khi có hiện tƣợng thất thoát dung dịch trong hố khoan nhanh thì phải
có biện pháp xử lý kịp thời.
Đo đạc trong khi khoan:
Đo đạc trong khi khoan gồm kiểm tra tim cọc bằng máy kinh vĩ và đo đạc độ sâu các
lớp đất qua mùn khoan lấy ra và độ sâu hố khoan theo thiết kế. Các lớp đất theo chiều
sâu khoan phải đƣợc ghi chép trong nhật ký khoan và hồ sơ nghiệm thu cọc.
Cứ khoan đƣợc 2m thì lấy mẫu đất một lần. Nếu phát hiện thấy địa tầng khác so với hồ
sơ khảo sát địa chất thì báo ngay cho thiết kế và chủ đầu tƣ để có biện pháp điều chỉnh,
xử lý kịp thời. Sau khi khoan đến chiều sâu thiết kế, dừng khoan 30 phút để đo độ
lắng. Độ lắng đƣợc xác định bằng chênh lệch chiều sâu giữa hai lần đo lúc khoan xong
và sau 30 phút. Nếu độ lắng vƣợt quá giới hạn cho phép thì tiến hành vét bằng gầu vét
và xử lý cặn lắng cho tới khi đạt yêu cầu.
d) Công tác gia công và hạ cốt thép
Cốt thép đƣợc gia công theo bản vẽ thiết kế thi công và TCXD 205-1998. Nhà thầu
phải bố trí mặt bằng gia công, nắn cốt thép, đánh gỉ, uốn đai, cắt và buộc lồng thép
theo đúng quy định.
Cốt thép đƣợc chế tạo sẵn trong xƣởng hoặc tại công trƣờng, chế tạo thành từng lồng,
chiều dài lớn nhất của mỗi lồng phụ thuộc khả năng cẩu lắp và chiều dài xuất xƣởng
của thép chủ. Lồng thép phải có thép gia cƣờng ngoài cốt chủ và cốt đai theo tính toán
để đảm bảo lồng thép không bị xoắn, méo. Lồng thép phải có móc treo bằng cốt thép
chuyên dùng làm móc cẩu, số lƣợng móc treo phải tính toán đủ để treo cả lồng vào
thành ống chống tạm mà không bị tuột xuống đáy hố khoan, hoặc cấu tạo guốc cho
đoạn lồng dƣới cùng tránh lồng thép bị lún nghiêng cũng nhƣ để đảm bảo chiều dày
lớp bê tông bảo hộ dƣới đáy cọc.
Cốt gia cƣờng thƣờng dùng cùng đƣờng kính với cốt chủ, uốn thành vòng đặt phía
trong cốt chủ khoảng cách từ 2.5 3m, liên kết với cốt chủ bằng hàn đính và dây buộc
theo yêu cầu của thiết kế. Khi chuyên chở, cẩu lắp có thể dùng cách chống tạm bên

trong lồng thép để tránh hiện tƣợng biến hình.
Định tâm lồng thép bằng các con kê (tai định vị) bằng thép trơn hàn vào cốt chủ đối
xứng qua tâm, hoặc bằng các con kê tròn bằng xi măng, theo nguyên lý bánh xe trƣợt,
cố định vào giữa 2 thanh cốt chủ bằng thanh thép trục. Chiều rộng hoặc bán kính con
kê phụ thuộc vào chiều dày lớp bảo hộ, thông thƣờng là 5cm. Số lƣợng con kê cần
buộc đủ để hạ lồng thép chính tâm.
Nối các đoạn lồng thép chủ yếu bằng dây buộc, chiều dài nối theo quy định của thiết
kế. Khi cọc có chiều dài lớn, Nhà thầu cần có biện pháp nối bằng cóc, dập ép ống đảm
bảo đoạn lồng thép không bị tụt khi lắp hạ.
Ống siêu âm (thƣờng là ống thép đƣờng kính 60mm) cần đƣợc buộc chặt vào cốt thép
chủ, đáy ống đƣợc bịt kín và hạ sát xuống đáy cọc, nối ống bằng hàn, có măng xông,
đảm bảo kín, tránh rò rỉ nƣớc xi măng làm tắc ống, khi lắp đặt cần đảm bảo đồng tâm.

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

7


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

2010

Chiều dài ống siêu âm theo chỉ định của thiết kế, thông thƣờng đƣợc đặt cao hơn
20cm. Sau khi đổ bê tông các ống đƣợc đổ đầymặt đất san lấp xung quanh cọc 10
nƣớc sạch và bịt kín, tránh vật lạ rơi vào làm tắc ống.
Chú thích:Số lượng ống siêu âm cho 1 cọc thường quy định như sau:
- 2 ống cho cọc có đường kính 60cm;
- 3 ống cho cọc có đường kính 60cm < D 100cm
- 4 ống cho cọc có đường kính, D > 100cm.
e) Xử lý cặn lắng đáy lỗ khoan trƣớc khi đổ bê tông

 Sau khi hạ xong cốt thép mà cặn lắng vẫn quá quy định phải dùng biện pháp khí nâng(
air lift) hoặc bơm hút bằng máy bơm hút bùn để làm sạch đáy. Trong quá trình xử lý
cặn lắng phải bổ sung dung dịch đảm bảo cao độ dung dịch theo quy định, tránh lở
thành lỗ khoan.
 Công nghệ khí nâng đƣợc dùng để làm sạch hố khoan. Khí nén đƣợc đƣa xuống gần
đáy hố khoan 60 cm.4 mm, cách đáy khoảng 50 qua ống thép đƣờng kính khoảng
60 mm, dày 3 Khí nén trộn với bùn nặng tạo thành loại bùn nhẹ dâng lên theo ống đổ
bê tông (ống tremi) ra ngoài; bùn nặng dƣới đáy ống tremi lại đƣợc trộn với khí nén
thành bùn nhẹ; dung dịch khoan tƣơi đƣợc bổ sung liên tục bù cho bùn nặng đã trào ra;
quá trình thổi rửa tiến hành cho tới khi các chỉ tiêu của dung dịch khoan và độ lắng đạt
yêu cầu quy định.
f) Đổ bê tông:
 Bê tông dùng thi công cọc khoan nhồi phải đƣợc thiết kế thành phần hỗn hợp và điều
chỉnh bằng thí nghiệm, các loại vật liệu cấu thành hỗn hợp bê tông phải đƣợc kiểm
định chất lƣợng theo quy định hiện hành. Có thể dùng phụ gia bê tông để tăng độ sụt
của bê tông và kéo dài thời gian ninh kết của bê tông. Ngoài việc đảm bảo yêu cầu của
thiết kế về cƣờng độ, 20 cm. Hỗn hợp bê tông có độ sụt là 18cm
 Ống đổ bê tông (ống tremi) đƣợc 273mm theo tổ hợp 0.5, 1, 2, 3chế bị trong nhà
máy thƣờng có đƣờng kính 219 và 6m, ống dƣới cùng đƣợc tạo vát hai bên để làm cửa
xả, nối ống bằng ren hình thang hoặc khớp nối dây rút đặc biệt, đảm bảo kín khít,
không lọt dung dịch khoan vào trong. Đáy ống đổ bê tông phải luôn ngập trong bê
tông không ít hơn 1.5 m.
 Dùng nút dịch chuyển tạm thời (dùng phao bằng bọt biển hoặc nút cao su, nút nhựa có
vát côn) đảm bảo cho mẻ vữa bê tông đầu tiên không tiếp xúc trực tiếp với dung dịch
khoan trong ống đổ bê tông và loại trừ khoảng chân không khi đổ bê tông.
 Bê tông đƣợc đổ không đƣợc gián đoạn trong thời gian dung dịch khoan có thể giữ
thành hố khoan (thông thƣờng là 4 giờ). Các xe bê tông đều đƣợc kiểm tra độ sụt đúng
quy định để tránh tắc ống đổ do vữa bê tông quá khô. Dừng đổ bê tông khi cao độ bê
tông cọc cao hơn cao độ cắt cọc khoảng 1m ( để loại trừ phần bê tông lẫn dung dịch
khoan khi thi công đài cọc).

 Sau khi đổ xong mỗi xe, tiến hành đo độ dâng của bê tông trong lỗ cọc, ghi vào hồ sơ
để vẽ đƣờng đổ bê tông. Khối lƣợng bê tông thực tế so với kích thƣớc lỗ cọc theo lý
thuyết không đƣợc vƣợt quá 20%. Khi tổn thất bê tông lớn phải kiểm tra lại biện pháp
giữ thành hố khoan.
g) Rút ống vách và vệ sinh đầu cọc:
 Sau khi kết thúc đổ bê tông 15 -20 phút cần tiến hành rút ống chống tạm (casing) bằng
hệ thống day (rút + xoay) của máy khoan hoặc đầu rung theo phƣơng thẳng đứng, đảm
bảo ổn định đầu cọc và độ chính xác tâm cọc.
SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

8


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN










2010

Sau khi rút ống vách 1 -2 giờ cần tiến hành hoàn trả hố khoan bằng cách lấp đất hoặc
cát, cắm biển báo cọc đã thi công cấm mọi phƣơng tiện qua lại tránh hỏng đầu cọc và
ống siêu âm.
h) Kiểm tra và nghiệm thu:

Chất lƣợng cọc đƣợc kiểm tra trong tất cả các công đoạn thi công, ghi vào mẫu biên
bản tham khảo trong phụ lục, lƣu trữ theo quy định của Nhà nƣớc.
Kiểm tra dung dịch khoan
Dung dịch khoan phải đƣợc chuẩn bị trong các bồn chứa có dung tích đủ lớn, pha với
nƣớc sạch, cấp phối tuỳ theo chủng loại bentonite, điều kiện địa chất công trình và địa
chất thuỷ văn của địa điểm xây dựng, đảm bảo giữ thành hố khoan trong suốt quá trình
thi công khoan lỗ, lắp dựng cốt thép, ống kiểm tra siêu âm, ống đặt sẵn để khoan lấy
lõi đáy cọc (nếu có), cẩu lắp ống đổ bê tông và sàn công tác...
Bề dày lớp cặn lắng đáy cọc không quá trị số sau:bCọc chống- 5 cm;
Cọc ma sát + chống - 10 cm;
Kiểm tra dung dịch khoan bằng các thiết bị thích hợp. Dung trọng của dung dịch trộn
mới đƣợc kiểm tra hàng ngày để biết chất lƣợng, việc đo lƣờng dung trọng nên đạt tới
độ chính xác 0.005g/ml. Các thí nghiệm kiểm tra dung dịch tiến hành theo quy định tại
bảng 1 cho mỗi lô bentonite trộn mới. Việc kiểm tra dung trọng, độ nhớt, hàm lƣợng
cát và độ pH phải đƣợc kiểm tra cho từng cọc, hàng ngày và ghi vào biểu nghiệm thu
trong phụ lục. Trƣớc khi đổ bê tông nếu kiểm tra mẫu dung dịch tại độ sâu khoảng 0.5
m từ đáy lên có khối lƣợng riêng >1.25 g/cm3, hàm lƣợng cát > 8%, độ nhớt >28 giây
thì phải có biện pháp thổi rửa đáy lỗ khoan để đảm bảo chất lƣợng cọc.

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

9


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

2010

1.2 Các phƣơng pháp tính sức chịu tải của cọc:
1.2.1 Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cƣờng độ đất nền

 Sức chịu tải cực hạn của cọc tính theo công thức
𝑄𝑢 = 𝐴𝑠 𝑓𝑠 + 𝐴𝑝 𝑞𝑝


Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức
𝑄𝑎 =

𝑄𝑝
𝑄𝑠
+
𝐹𝑆𝑠 𝐹𝑆𝑝

Trong đó :
𝐹𝑆𝑠 - Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên , lấy bằng 1.5-2.0
SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

10


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

2010

𝐹𝑆𝑝 - Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, lấy bằng 2.0-3.0


Công thức tính toán ma sát bên tác dụng lên cọc là:
𝑓𝑠 = 𝐶𝑎 + 𝜎′𝑕 𝑡𝑎𝑛𝜑𝑎
Trong đó :
𝐶𝑎 - Lực díh giữa thân cọc và đất . T/m2

𝜎′𝑕 - ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc T/m2
𝜑𝑎 - góc ma sát giữa cọc và đất



Cƣờng độ chịu tải của đất dƣới mũi cọc tính theo công thức:
𝑞𝑝 = 𝑐𝑁𝑐 + 𝜎′𝑣𝑝 𝑁𝑞 + 𝛾𝑑𝑝 𝑁𝛾
Trong đó:
c- Lực dính của đất ,T/m2
𝜎′𝑣𝑝 - ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lượng
bản thân đất, T/m2
𝑁𝑐 , 𝑁𝑞 , 𝑁𝛾 - Hệ số chịu tải , phụ thuộc vào ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọc,
phương pháp thi công cọc
γ – Trọng lượng thể tích của đất ở độ mũi cọc, T/m3



Sức chịu tải cực hạn của cọc trong đất dính theo công thức :
𝑄𝑢 = 𝐴𝑠 𝛼𝑐𝑢 + 𝐴𝑝 𝑁𝑐 𝑐𝑢
Trong đó:
𝑐𝑢 - sức chống cắt không thoát nước của đất nền
α– Hệ số không thứ nguyên . Đối với cọc nhồi lấy từ 0.3-0.45 cho sét dẻo cứng và
bằng 0.6-0.8 cho sét dẻo mềm.
𝑁𝑐 - hệ số sức chịu tải lấy bằng 6 cho cọc khoan nhồi.

Chú thích:
Hệ số an toàn trong công thức lấy 2.0-3.0
Trị giới hạn 𝛼𝑐𝑢 lấy bằng 1kg/cm3.



Sức chịu tải cực hạn của cọc trong đất rời theo công thức :
𝑄𝑢 = 𝐴𝑠 𝐾𝑠 𝜎′𝑣 𝑡𝑎𝑛𝜑𝑎 + 𝐴𝑝 𝜎′𝑣𝑝 𝑁𝑞

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

11


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

2010

Trong đó:
𝐾𝑠 - Hệ số áp lực ngang trong
đất ở trạng thái nghỉ, lấy theo hình
B2
𝜎′𝑣 - ứng suất hữu hiệu theo
phương pháp thẳng đứng tại mũi
cọc. T/m2
𝜑𝑎 - góc ma sát giữa nền và thân
cọc
𝜎′𝑣𝑝 - ứng suất hữu hiệu trong
đất theo phương pháp thẳng đứng
tại mũi cọc T/m2
𝑁𝑞 - Hệ sức chịu tải, lấy theo
hình B3
Hệ số an toàn áp dụng khi sử
dụng công thức B.6 lấy bằng 2-3.



1.2.2 Xác định sức chịu tải cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh
Xác định theo công thức :
𝑄𝑎 =

𝑄𝑝 𝑄𝑠
+
3
2

Trong đó :
𝑄𝑝 - sức chịu tải cực hạn ở mũi (kPa)
𝑄𝑠 - sức chịu tải cực hạn ở mặt bên cọc (kPa)
SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

12


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

2010

𝑄𝑝 = 𝐴𝑝 . 𝑞𝑝
𝑞𝑝 = 𝐾𝑐 . 𝑞𝑐
𝐾𝑐 - Hệ số mang tải lấy theo bảng
𝑞𝑐 - Sức chống xuyên trung bình , lấy trong khoảng 3d phía trên và 3d phía
dưới mũi cọc
Qs = uΣhsi . fsi
𝑕𝑠𝑖 - độ dài của cọc trong lớp đất thứ I (m)

u – chu vi cọc
𝑓𝑠𝑖 - Ma sát bên đơn vị của lớp đất thứ I và được xác định theo sức chống xuyên
đầu mũi 𝑞𝑐 theo công thức :
𝑓𝑠𝑖 =

𝑞𝑐𝑖
𝛼𝑖

𝛼𝑖 - Hệ số lấy theo bảng C.1

Một số tƣơng quan có thể tham khảo
 Tƣơng quan giũa 𝑞𝑐 và góc ma sat trong của đất đƣợc cho trong bảng C.2
 Tƣơng quan giữa 𝑞𝑐 và sức chống cắt không thoát nƣơc của đất dính 𝐶𝑢 xác định theo
công thức :
𝑞𝑐 − 𝜎𝑣
𝐶𝑢 =
15
Trong đó:
𝜎𝑣 - Áp lực thẳng đứng do tải trọng bản thân của đất nền tại độ sâu đang xét
Bảng C.2: Tƣơng quan giữa 𝑞𝑐 và φ
SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

13


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

𝑞𝑐
(105Pa)

2010

φ ở độ sâu
2m

>5m

10

28

26

20

30

28

40

32

30

70

34

32

120

36

34

200

38

36

300

40

38

Chú thích cho bảng C.2
*Cần hết sức thận trọng khi lấy giá trị ma sát bên của cọc trong đất sét dẻo chảy và
bùn , vì chỉ cần tác dụng một tải trọng nhỏ lên nó , hoặc ngay cả khi với tải trọng bản
thân cũng có thể làm cho loại đất này lún và tạo ra ma sát âm.
**Các giá trị trong ngoặc có thể sử dụng:
Đối với cọc nhồi, thành hố khoan dƣợc giữ tốt khi thi công và bê tông cọc đạt
chất lƣợng cao.
Đối với cọc đóng có tác dụng làm chặt đất khi đóng cọc.

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

14


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

2010

15


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

1.2.3

2010

Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn (SPT)

 Tính theo Meyerhof cho đất rời
𝑄𝑢 = 𝐾1 𝑁𝐴𝑝 + 𝐾2 𝑁𝑡𝑏 𝐴𝑠

Trong đó:
𝑄𝑢 - Sức chịu tải của cọc (kN)
N- Chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc
𝐴𝑝 - Diện ích mũi cọc (m2)
𝑁𝑡𝑏 - Chỉ số SPT trung bình dọc theo thân cọc trong phạm vi lớp đất rời
𝐴𝑠 - Diện tích mặt bên cọc trong phạm vi lớp đất rời
𝐾1 - Hệ số lấy bằng 400 cho cọc đóng và bằng 120 cho cọc khoan nhồi

𝐾2 - Hệ số lấy bằng 2 cho cọc đóng và bằng 1 xho cọc khoan nhồi
Hệ số an toàn dung cho sức chịu tải của cọc thường lấy bằng 3 nghĩa là:
𝑄𝑢𝑡𝑡 =

𝑄𝑢
3

 Tính toán sức chịu tải cọc trong đất dính ( theo David 1979)
𝑄𝑢 = 𝑅𝐹 + 𝑓𝑠 𝐹𝑠
Trong đó:
𝑄𝑢 - Sức chịu tải của cọc ( kN)
F- Diện tích tiết diện ngang của cọc
𝐹𝑠 - Diện tích mặt bên của cọc trong phạm vi đất dính
R- Sức kháng đầu mũi xuyên :
𝑅 = 𝐶𝑢 𝑁𝑐
𝑁𝑐 - Hệ số chịu tải , lấy bằng 9
𝐶𝑢 - Lực dính không thoát nước treo SPT
𝑁

𝐶𝑢 = 1.4 hay 𝐶𝑢 = 7.14𝑁 (kPa)
𝑓𝑠 - Lực ma sát giữa đất dính và thành cọc: 𝑓𝑠 = 𝛼. 𝐶𝑢
α- Hệ số thực nghiệm tra trên đồ thị hình C.3
SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

16


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN



2010

Hệ số an toàn dùng cho sức chịu tải của cọc thƣờng lấy bằng 3, tức là :
𝑄𝑢
𝑄𝑢𝑡𝑡 =
3
Ghi chú: Trong thực tế thường gặp 2 trường hợp:

a)
Khi cọc xuyên qua các lớp đất sét yếu để cắm được vào các tầng đất
cát và cuội sỏi bên dưới ( thí dụ địa tầng Hà Nội) thì có thể dùng công thức của
Meyerhof để xác định sức chịu tải của cọc.
b)
Khi cọc xuyên qua các lớp đất yếu ( sét nhão chảy , cát mịn ) để cắm
vào tầng sét cứng bên dưới ( thí dụ như địa tầng ở thành phố Hồ Chí Minh) thì có
thể dùng công thức của David để xác định sức chịu tải của cọc.

Hình C.3

 Tính toán sức chịu tải của cọc theo công thức của Nhật Bản

Trong đó:
𝑁𝑎 - chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc
𝑁𝑠 - chỉ số SPT của lớp cát nên thân cọc
𝐿𝑠 - Chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát , m
𝐿𝑐 - chiều dải đoạn cọc nằm trong đất sét , m
Α- hệ số phụ thuộc vào phương pháp thi công cọc;
- Cọc bê tông cốt thép thi công bằng phương pháp đóng α=30
- Cọc khoan nhồi α=15

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

17


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

2010

1.2.4 Xác định sức chịu tải của cọc theo công thức động
 Xác định sức chịu tải của cọc theo công thức Gersevanov.
 Sức chịu tải cho phép của cọc:
𝑄𝑎 =

𝑄𝑡𝑐
𝐾𝑡𝑐

Trong đó:
𝑄𝑎 - Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc
𝐾𝑡𝑐 - Hệ số an toàn, lấy như sau:
𝐾𝑡𝑐 =1.25 nếu sức chịu tải của cọc xác định theo kết quả thử động có kể đến biến
dạng đàn hồi của đất .
𝐾𝑡𝑐 = 1.4 nếu sức chịu tải của cọc xác định theo kết quả thử động không kể đến biến
dạng đàn hồi của đất .
 Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc theo thiết kết quả thử động
Xác định theo công thức:
𝑄𝑎 = 𝑚

𝑄𝑢
𝐾𝑑

Trong đó:
m: hệ số điều kiện làm việc, lấy như sau:
-m= 1.0 đối với cọc chịu nén
-m = 0.8 đối với cọc chịu nhổ và độ sâu hạ cọc lớn hơn 4m
-m= 0.6 đối cới cọc chịu nhổ và độ sâu hạ cọc lớn hơn 4m
𝐾𝑑 - hệ số an toàn theo đất, xác định như sau:
-Lấy 𝐾𝑑 =1 và khi số cọc đươc thử ở những điều kiện địa chất như nhau mà ít
hơn 6 cái.
-Nếu số cọc thử lớn hơn 6 cọc , thì 𝐾𝑑 xác định theo phương pháp thống kê.
𝑄𝑢 - Sức chịu giới hạn của cọc
 Sức chịu giới hạn Qu của cọc
Nếu độ chối giả của cọc 𝑒𝑟 α ≥ 0.002m thì 𝑄𝑢 xác định theo công thức:
Э𝑝 𝑊𝑛 + 𝜀 2 (𝑊𝑐 + 𝑊𝑙 )
𝑛𝐹𝑀
𝑄𝑢 =
[ 1+4
.
− 1]
2
𝑛𝐹𝑒𝑓
𝑊𝑛 + 𝑊𝑐 + 𝑊𝑙
Trong đó:
n- hệ số lấy bằng 150/m2 đối với cọc bê tông cốt thép có mũ cọc
F- Diện tích tiết diện ngang cọc (m2)

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

18

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

2010

M- Hệ số, lấy bằng 1,0 khi đóng cọc bằng búa tác dụng va đập , còn khi hạ cọc bằng
phương pháp rung thì M lấy theo bảng II-10
Э𝑝 - Năng lượng tính toán của một va đập của búa (Tm) , lấy theo bảng II-11, hoặc
năng lượng tính toán của máy hạ bằng cách rung lấy theo bảng II-12
𝑒𝑓 - Độ chối thực tế , bằng độ lún của cọc do một va đập của búa ; conh khi dùng
máy rung 𝑒𝑓 là độ lún của cọc do công của máy trong thởi gian 1 phút (tính bằng mét)
𝑊𝑐 - Trọng lượng của cọc và mũi cọc (t)
𝑊𝑙 - Trọng lượng của cọc dẫn (t) (khi hạ bằng rung 𝑊𝑙 =0)
𝑊𝑛 - Trọng lượng của búa hoặc máy rung (t)
𝜀- Hệ số phục hồi va đập . Khi đóng cọc và cọc ống bê tông cốt thép bằng búa tác
động va đập có dùng mũ đệm bằng gỗ thì lấy ε2=0


Nếu độ chối của cọc 𝑒𝑓 < 0.002m thì 𝑄𝑢 xác định theo công thức :
𝑄𝑢 =

Э𝑝 (𝜆𝑓 + 𝐶)
1 2𝜆𝑓 + 𝐶
𝑊
[ 1+8
.
𝜃 − 1]
20 𝜆𝑓 + 𝐶
(𝜆𝑓 + 𝐶)2 𝑊 + 𝑊𝑐

Trong đó:
C- Độ chối đàn hồi của cọc (m), xác định bằng máy đo độ chối
W- Trọng lượng của phần va đập của búa (t)
Các số hạng 𝜆𝑓 , Э𝑝 ,𝑊𝑐 như công thức trên
θ- Hệ số (1/Tấn), xác định theo công thức :
1 𝑛𝑜 𝑛𝑕
𝑊
𝜃= ( + )
4 𝐹
𝛺 𝑊 + 𝑊𝑐

2𝑔 𝐻 − 𝑕

𝑛𝑜 , 𝑛𝑕 -Hệ số chuyển từ sức chịu tải động sang sức chịu tải tĩnh của đất
Đối với đất dưới mũi cọc : 𝑛0 = 0.0025 s.m/T
Đối với đất ở mặt hông cọc :𝑛𝑕 = 0.25 s.m/T
Ω- Diện tích mặt bên cọc tiếp xúc với đất (m2)
g- Gia tốc trọng trường lấy bằng 9.81 m/s2
h- chiều cao nẩy đầu tiên của phần va đập của búa , đối với búa diesel lấy h= 0.5m
H- Chiều cao rơi thực tế của phần động của búa (m)
Chú ý :
Các giá trị của W, 𝑊𝑐 , 𝑊𝑛 và 𝑊𝑙 không có hệ số vƣợt tải

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

19


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

2010

Bảng xác định hệ số M
Loại đất dƣới mũi cọc
1. Sỏi sạn có chất lấp nhép cát
2. Cát thô, cát trung chặt vừa và cát pha cứng
3. Cát mịn, chặt vừa
4. Cát bụi, chặt vừa
5. Sét và sét pha dẻo cứng
6. Sét và sét pha nửa cứng
7. Sét và sét pha cứng

Hệ số M
1.3
1.2
1.1
1
0.9
0.8
0.7

Ghi chú: Đói với cát thô , cát trung , cát mịn , cát mịn, cát bụi ở trạng thái chặt , các giá trị M
trong các mục 2,3,4 đƣợc tăng lên 60%.

Năng lƣợng tính toán Э𝑝 của búa đóng
Kiểu búa

1.Búa treo hoặc tác dụng đơn động
2. Búa diesel ống
3. Búa diesel cần

4. Búa diesel khi đóng kiểm tra từng nhát một

Năng lƣợng
tính toán va
đập của búa
Э𝑝 (T/m)
WH
0.9WH
0.4WH
Q(H-h)

Năng lƣợng tính toán Э𝑝 của búa rung
Lực kích thích của máy rung (t)
Năng lượng tính toán Э𝑝 (T.m)

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

10
4.5

20
9

30
13

40
17.5

50

22

60
26.5

70
31

80
35

20


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN



2010

1.2.5 Phƣơng pháp Hilley
Sức chịu tải giói hạn của cọc
𝑄𝑢 =

𝑊 + 𝑒 2 𝑊𝑐
1
𝜆𝑓 + 2 (𝐶1 + 𝐶2 + 𝐶3 ) 𝑊 + 𝑊𝑐
𝐾𝑊𝑕

.

Trong đó:
K- Hiệu suất cơ học của búa đóng cọc, lấy như sau:
- K=100% đối với búa rơi tự do điều khiển tự động và búa diesel
- K=75% đối với búa rơi tự do nâng bằng cáp tời
- K-75%÷ 85% đối với các loại búa hơi nước đơn động
𝑊𝑐 - Trọng lượng của cọc (t)
W- Trọng lượng của búa (t)
h- Chiều cao búa rơi (m)
e- Hệ số phục hồi, lấy như sau:
- Cọc có đầu bịt bằng thép: e=0.55
- Cọc thép đệm đầu bằng gỗ mềm e=0.40
- Cọc bê tông cốt thép đệm đầu bằng gỗ e=0.25
𝜆𝑓 - Độ chối của cọc khi đóng (m)
𝐶1 – Biến dạng đàn hồi của đầu cọc
𝐶3 - Biến dạng đất nền, thường lấy bằng 0.005m
𝐶2 - Biến dạng đàn hồi của cọc
𝐶2 =

𝑄𝑢 𝐿
𝐴𝐸

Trong đó:



L- Chiều dài cọc (m)
A- Diện tích tiết diện cọc
E- Mô đun đàn hồi cảu vật liệu làm cọc (T/m2)
Sức chịu tải tính toán của cọc

𝑄𝑡𝑡 =

𝑄𝑢
𝐹𝑠

Fs - Hệ số an toàn thường lấy bằng 3

SVTH: Phạm Duy Thiệu – Nguyễn Văn Thắng

21