Nghiên cứu giải pháp móng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ d=400 đến d=600 trong điều kiện đất nền khu vực các quận nội thành thành phố hải phòng

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu giải pháp móng cọc khoan nhồi
đường kính nhỏ d=400 đến d=600 trong điều kiện đất nền khu vực các quận nội
thành thành phố Hải Phòng.” là kết quả nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả đƣợc sử dụng trong luận văn là trung thực, đƣợc trích dẫn từ các nguồn dữ
liệu, báo cáo đáng tin cậy.
Hải Phòng, ngày 07 tháng 10 năm 2016
Tác giả luận văn

Phạm Đức Toàn

i


LỜI CÁM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS. Phạm Văn Thứ, Viện Đào tạo
Sau Đại học – Trƣờng Đại học Hàng hải Việt Nam, gia đình và các đồng nghiệp đã
nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu, thực hiện và hoàn thành luận văn
thạc sĩ.

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan ............................................................................................. i
Lời cám ơn ................................................................................................ ii
Mục lục...................................................................................................... iii
Danh mục các chữ viết tắt và kí hiệu ........................................................ ix
Danh mục các bảng ................................................................................... xi
Danh mục các hình .................................................................................... xiv
Mở đầu ...................................................................................................... 1

1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................. 1
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài ...................................................... 2
3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài ........................................................ 3
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................ 3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ........................................................ 4
6.Nội dung nghiên cứu ........................................................................ 4
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CỌC KHOAN NHỒI, CÔNG NGHỆ
THI CÔNG VÀ ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG HỢP LÝ CỌC KHOAN NHỒI
............................................................................................................................. 5
1.1. Khái niệm chung về cọc khoan nhồi và công nghệ thi công ....... 5
1.1.1 Ƣu điểm, nhƣợc điểm của cọc khoan nhồi ................................ 6
1.1.2 Phƣơng pháp thi công cọc khoan nhồi ....................................... 7
1.2. Tổng quan về cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ............................ 8
1.2.1 Ƣu, nhƣợc điểm của cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ ............... 9
1.2.2. Phạm vi áp dụng của cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ ............. 10
1.2.3. Phân loại cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ................................ 10
1.3. Kỹ thuật xây dựng và vật liệu. ..................................................... 13
1.3.1 Các thiết bị khoan ...................................................................... 14
1.3.2. Các kỹ thuật khoan.................................................................... 14
1.3.3. Các kỹ thuật Khoan qua lớp đá ................................................. 16
1.3.4. Các kỹ thuật khoan hố mở ........................................................ 17
iii


1.3.5. Đổ vữa ....................................................................................... 18
1.3.6. Cốt thép ..................................................................................... 20
1.4. Xác định mức chịu tải của cọc ..................................................... 24
1.4.1 Sức chịu tải cho phép của vật liệu cọc ....................................... 25
1.4.2 Sức chịu tải cho phép của cọc theo đất nền. .............................. 26
1.4.3 Xác định sức chịu tải theo kết quả nén tĩnh ............................... 28

CHƢƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU
VỰC THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG. .................................................................... 32
2.1 Đặc điểm điều kiện địa chất công trình khu vực thành phố Hải Phòng
............................................................................................................................. 32
2.1.1 Vị trí địa lý và địa hình .............................................................. 32
2.1.2 Mặt cắt địa chất công trình đặc trƣng của các dạng nền khu vực nội
thành TP Hải Phòng. ........................................................................................... 40
2.1.2.1 Mặt cắt địa chất điển hình, các chỉ tiệu cơ lý đặc trƣng cho khu
vực dạng nền B-2-b ............................................................................................ 41
2.1.2.2 Mặt cắt địa chất điển hình, các chỉ tiệu cơ lý đặc trƣng cho khu
vực dạng nền B-3-b ............................................................................................ 43
2.2 Tình hình xử lý nền móng các công trình xây dựng khu vực nội thành
HP ........................................................................................................................ 45
2.2.1.Đối với nhà dân dụng từ 2 - 5 tầng; 6 - 8 tầng ; 9 - 11 tầng trên địa
bàn Hải Phòng .................................................................................................... 45
2.2.1.1.Nhà cao từ 2 - 5 tầng ............................................................... 45
2.2.1.2.Nhà cao tầng 6 - 8 tầng ........................................................... 46
2.2.1.3.Nhà cao từ 9 -11 tầng ............................................................. 47
2.2.1.4.Nhà từ 12 - 20 tầng ................................................................ 47
2.2.2.Với nhà công nghiệp và công trình công cộng ......................... 47
2.2.2.1 Các công trình nhà xƣởng, kho có khẩu độ nhỏ, không có cầu
trục. ...................................................................................................................... 47

iv


2.2.2.2 Các công trình nhà xƣởng có dầm cầu trục, các công trình công
cộng có tải trọng chân tƣờng và cột lớn. ............................................................. 48
2.3. Các công trình áp dụng cọc khoan nhồi khu vực nội thành hp.... 49
2.3.1Khu vực Dạng nền B-2-b ............................................................ 49

2.3.2 Khu vực Dạng nền B-3-b ........................................................... 50
2.4 Đánh giá hiệu quả xử lý nền móng cọc khoan nhồi khu vực nội thành
Hải Phòng. ........................................................................................................... 51
CHƢƠNG 3. ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI TIẾT DIỆN
NHỎ CHO CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG KHU VỰC NỘI THÀNH HẢI
PHÒNG ............................................................................................................... 52
3.1 Quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội Hải Phòng giai đoạn tới. ... 52
3.1.1. Quan điểm phát triển ................................................................. 52
3.1.2. Mục tiêu phát triển .................................................................... 53
3.1.3. Định hƣớng phát triển các ngành và lĩnh vực ........................... 55
3.1.3.1 Phát triển các ngành, lĩnh vực kinh tế ..................................... 55
3.1.3.2 Quy hoạch phát triển không gian, lãnh thổ. ............................ 57
3.1.4 Các giải pháp thực hiện Quy hoạch. .......................................... 57
3.1.4.1 Huy động các nguồn vốn đầu tƣ. ............................................ 57
3.1.4.2. Phối hợp chặt chẽ với các tỉnh, thành phố trong vùng........... 58
3.1.4.3 Điều hành và tổ chức thực hiện quy hoạch. ............................ 58
3.2 Quy hoạch chung xây dựng thành phố Hải Phòng đến năm 2025 và
tầm nhìn đến năm 2050 ....................................................................................... 58
3.2.1. Tính chất đô thị ......................................................................... 58
3.2.2. Phạm vi ranh giới, quy mô lập quy hoạch ................................ 59
3.2.3. Quy mô dân số và phân bố dân cƣ đô thị.................................. 59
3.2.4. Quy mô đất xây dựng đô thị ..................................................... 59
3.2.5. Định hƣớng phát triển không gian đô thị Hải Phòng ................ 60
3.2.5.1 Lựa chọn đất xây dựng đô thị. ................................................ 60
3.2.5.2 Phân khu chức năng. ............................................................... 60
v


3.2.6. Quy hoạch xây dựng đợt đầu (giai đoạn từ năm 2009 ÷ 2015):
............................................................................................................................. 64

3.2.7 Danh mục các chƣơng trình, dự án ƣu tiên đầu tƣ thời kỳ 2006 –
2020 ..................................................................................................................... 65
3.2.7.1 Giai đoạn 2006 – 2010. ........................................................... 65
3.2.7.2 Giai đoạn 2011 – 2020. ........................................................... 67
3.3 Sức chịu tải của cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ khu vực nội thành 68
3.3.1 Lựa chọn chiều dài cọc " hợp lý " đối với tiết diện cọc cho trƣớc tại
khu vực có dạng nền B-2-b ................................................................................. 71
3.3.1.1 Tính toán chiều dài cọc hợp lý với cọc ép tiết diện 30x30cm 71
3.3.1.2 Tính toán chiều dài cọc hợp lý với cọc ép tiết diện 35x35cm 83
3.3.1.3 Tính toán chiều dài cọc hợp lý với cọc ống tiết diện D600 .... 75
3.3.1.4 Tính toán chiều dài cọc hợp lý với cọc khoan nhồi tiết diện D400
............................................................................................................................. 76
3.3.1.5 Tính toán chiều dài cọc hợp lý với cọc khoan nhồi tiết diện D500
............................................................................................................................. 78
3.3.1.6 Tính toán chiều dài cọc hợp lý với cọc khoan nhồi tiết diện D600
............................................................................................................................. 80
3.3.1.7 Tổng hợp lại, ta có kết quả chiều dài cọc hợp lý và sức chịu tải
tƣơng ứng đối với từng loại tiết diện cọc ở vùng B-2-b nhƣ sau ....................... 81
3.3.2 Lựa chọn chiều dài cọc " hợp lý " đối với tiết diện cọc cho trƣớc tại
khu vực có dạng nền B-3-b ................................................................................. 82
3.4 Yêu cầu nền móng của các công trình xây dựng khu vực nội thành
............................................................................................................................. 83
3.4.1 Tính toán móng cọc " hợp lý " đối với công trình B-2-b ........... 83
3.4.1.1 Tính toán móng cọc " hợp lý " đối với công trình 5 tầng ....... 83
3.4.1.2 Tính toán móng cọc " hợp lý " đối với công trình 7 tầng ....... 84
3.4.1.3 Tính toán móng cọc " hợp lý" đối với công trình 9 tầng ........ 85
3.4.1.4 Tính toán móng cọc " hợp lý " đối với công trình 11 tầng ..... 86
vi

3.4.1.5 Tính toán móng cọc " hợp lý " đối với công trình 13 tầng ..... 87
3.4.1.6 Giải pháp móng cọc " hợp lý " cho các công trình xây dựng tại
khuc vực Dạng nền B-2-b ................................................................................... 88
3.4.2 Tính toán móng cọc " hợp lý " đối với công trình B-3-b ........... 88
3.4.2.1 Tính toán móng cọc " hợp lý " đối với công trình 5 tầng ....... 89
3.4.2.2Tính toán móng cọc " hợp lý " đối với công trình 7 tầng ........ 90
3.4.2.3Tính toán móng cọc " hợp lý " đối với công trình 9 tầng ........ 90
3.4.2.4Tính toán móng cọc " hợp lý " đối với công trình 11 tầng ...... 91
3.4.2.5Tính toán móng cọc " hợp lý " đối với công trình 13 tầng ...... 92
3.4.2.6 Giải pháp móng cọc " hợp lý " cho các công trình xây dựng tại
khu vực Dạng nền B-3-b ..................................................................................... 93
3.5. Khuyến nghị ứng dụng móng cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ cho các
công trình khu vực nội thành HP ........................................................................ 93
3.5.1 Cọc khoan nhồi là một giải pháp móng có nhiều ƣu điểm sau .. 94
3.5.1.1 Về mặt kết cấu......................................................................... 94
3.5.1.2 Về mặt thi công ....................................................................... 95
3.5.2 Đối với Vùng B-2-b: .................................................................. 95
3.5.2.1 Tổng hợp lại, ta có kết quả chiều dài cọc hợp lý và sức chịu tải
tƣơng ứng đối với từng loại tiết diện cọc ở vùng B-2-b nhƣ sau: ...................... 95
3.5.2.2 Giải pháp móng cọc " hợp lý " cho các công trình xây dựng tại
khuc vực Dạng nền B-3-b ................................................................................... 96
3.5.3 Đối với Vùng B-3-b: .................................................................. 97
3.5.3.1 Lựa chọn chiều dài cọc " hợp lý " đối với tiết diện cọc cho trƣớc
tại khu vực có dạng nền B-3-b ............................................................................ 97
3.5.3.2 Giải pháp móng cọc " hợp lý " cho các công trình xây dựng tại
khu vực Dạng nền B-3-b ..................................................................................... 98
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 99
I. KẾT LUẬN. ........................................................................................... 99
II.KIẾN NGHỊ ........................................................................................... 99
vii

III. CÁC HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP CỦA ĐỀ TÀI .......................... 100
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................... 101

viii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
Chữ viết tắt

Giải thích

AP

Diện tích tiết diện mũi dọc

As

Tổng diện tích mặt bên có thể kể đến trong tính toán

B

Bề rộng của đáy móng quy ƣớc

c

Lực dính của đất

d

Bề rộng tiết diện cọc

dp

Đƣờng kính mũi cọc

ES

Mô - đun biến dạng của đất nền

EP

Mô - đun biến dạng của vật liệu cọc

FS

Hệ số an toàn chung của cọc

FSS

Hệ số an toàn cho ma sát biên của cọc

FSP

Hệ số an toàn cho sức chống tại mũi cọc

G1

Giá trị mô - đun của lớp đất xung quanh thân cọc

G2

Giá trị mô - đun cắt của lớp đát dƣới mũi cọc

L

Chiều dài cọc

IL

Chỉ số sệt của đất

MX,MY

giá trị mô men tác dụng lên đài cọc theo các trục x và y

N

Tải trọng nén tác dụng lên cọc

NK

Tải trọng nhổ tác dụng lên cọc

NH

Tải trọng ngang tác dụng lên cọc

Nc, Nq,Ny

NSPT

Thông số sức chịu tải lấy theo giá trị góc ma sát trong
nền đất
Chỉ số SPT từ thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT)

Qa

Sức chịu tải trọng nén cho phép của cọc

Qak

Sức chịu tải trọng nhổ cho phép của cọc

Qah

Sức chịu tải trọng ngang cho phép của cọc

Qu

Sức chịu tải trọng nén cực hạn của cọc

ix


Quk

Sức chịu tải trọng nhổ cực hạn của cọc

Quh

Sức chịu tải trọng ngang cực hạn của cọc

x


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng
1.1.

Tên bảng

Trang

Các kích thƣớc, độ bền uốn, độ bền cơ bản của

21

các thanh cốt thép chuẩn
1.2.

Các kích thƣớc và cƣờng độ của các dạng, cỡ

23

cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ thông dụng
1.3.

Một số giá trị chuyển vị giới hạn quy ƣớc để

31

xác định sức chịu tải giới hạn
2.1.

Tính chất cơ lý của đá hệ tầng Thái Bình và hệ

34

tầng Hải Hƣng
2.2.

Tính chất cơ lý của đất hệ tầng Vĩnh Phúc

35

2.3.

Tính chất cơ lý của đất hệ tầng Vĩnh Phúc và

36

hệ tầng Hà Nội
2.4.

Tính chất cơ lý của đá hệ tầng Đồ Sơn, hệ tầng

37

Hà Cối và hệ tầng Cát Bà

2.5.

Các dạng mô hình nền tự nhiên khu vực thành

37

phố Hải Phòng
2.6.

Các chỉ tiệu cơ lý đặc trƣng cho khu vực dạng

42

nền B-2-b
2.7.

Các chỉ tiệu cơ lý đặc trƣng cho khu vực dạng

44

nền B-3-b
2.8.

Bảng tổng hợp các công trình đã và đang xây

49

dựng.
2.9.

Bảng tổng hợp các công trình đã và đang xây

50

dựng.
3.1.

Dự kiến tốc độ tăng trƣởng bình quân hàng

54

năm nhƣ sau
3.2.

Kết quả tổng hợp nội lực tại chân cột CT1
xi

69


3.3.

Kết quả tính toán đối với loại cọc 30x30

72

3.4.

Kết quả tính toán đối với loại cọc 35 x 35

74

3.5.

Kết quả tính toán đối với loại cọcD60

76

3.6.

Kết quả tính toán đối với loại cọc D400

77

3.7.

Kết quả tính toán đối với loại cọc D500

79

3.8.

Kết quả tính toán đối với loại cọc D600

81

3.9.

Chiều dài cọc hợp lý và sức chịu tải tƣơng ứng

81

đối với từng loại tiết diện cọc ở vùng B-2-b
3.10.

Chiều dài cọc hợp lý và sức chịu tải tƣơng ứng

82

đối với từng loại tiết diện cọc ở vùng B-3-b
3.11.

Tổng hợp kinh phí 1 cọc đối với công trình

83

B-2-b ( Gồm giá thành cọc, công ép cọc )
3.12.

Tổng hợp kết quả tính toán phƣơng án móng

84

cọc đối với công trình ( CT1 - 5 Tầng )
3.13.

Tổng hợp kết quả tính toán phƣơng án móng

85

cọc đối với công trình : CT1-7 Tầng
3.14.

Tổng hợp kết quả tính toán phƣơng án móng

85

cọc đối với công trình : CT1-9 Tầng
3.15.

Tổng hợp kết quả tính toán phƣơng án móng

86

cọc đối với công trình ( CT1-11 Tầng ):
3.16.

Tổng hợp kết quả tính toán phƣơng án móng

87

cọc đối với công trình : CT1-13 Tầng
3.17.

Tổng hợp kết quả lựa chọn phƣơng án móng

88

cọc đối với dạng nền B-2-b
3.18.

Tổng hợp kinh phí 1 cọc đối với công trình

88

B-3-b ( Gồm giá thành cọc, công ép cọc )
3.19.

Tổng hợp kết quả tính toán phƣơng án móng

89

cọc đối với công trình CT1 - 5 Tầng
3.20.

Tổng hợp kết quả tính toán phƣơng án móng
xii

90


cọc đối với công trình CT1 - 7 Tầng
3.21.

Tổng hợp kết quả tính toán phƣơng án móng

91

cọc đối với công trình CT1 - 9 Tầng
3.22.

Tổng hợp kết quả tính toán phƣơng án móng

91

cọc đối với công trình CT1 - 11 Tầng
3.23.

Tổng hợp kết quả tính toán phƣơng án móng

92

cọc đối với công trình CT1 - 13 Tầng
3.24.

Tổng hợp kết quả lựa chọn phƣơng án móng

93

cọc đối với dạng nền B-3-b
3.25.

Chiều dài cọc hợp lý và sức chịu tải tƣơng ứng

95

đối với từng loại tiết diện cọc ở vùng B-2-b
3.26.

Tổng hợp kết quả lựa chọn phƣơng án móng

96

cọc đối với dạng nền B-2-b
3.27.

Chiều dài cọc hợp lý và sức chịu tải tƣơng ứng

97

đối với từng loại tiết diện cọc ở vùng B-3-b
3.28.

Tổng hợp kết quả lựa chọn phƣơng án móng
cọc đối với dạng nền B-3-b

xiii

98


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hình

Tên hình

Trang

1.1.

Trình tự thi công cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ

9

1.2.

Cọc siêu nhỏ loại 1- Cọc chịu tải trực tiếp

11

1.3.

Cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ loại 2– Mạng

11

lƣới cọc dạng lƣới với khối đất gia cố đƣợc chất
tải hoặc đƣợc kết hợp
1.4.

Bố trí cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ

12

1.5.

Phân loại cọc dựa trên phƣơng pháp đổ bê tông

13

1.6.

Một số thiết bị khoan thủy lực

15

1.7.

Các phƣơng pháp khoan tầng đá (Bruce, 1988)

16

1.8.

Ảnh hƣởng của thành phần nƣớc lên độ bền nén

19

của vữa và tính chất của dòng chảy (Barley và
Woodward, 1992)
1.9.

Các thanh cốt thép với thanh định vị

20

1.10.

Các chi tiết của thanh ren liên tục Dywidag

21

(DSI, 1993)
1.11.

Ống chống bằng thép

23

xiv


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cùng với sự phát triển của đất nƣớc, hệ thống tầu điện ngầm, hầm ngầm
phục vụ cho giao thông, các công trình nhà cao tầng, đã đƣợc xây dựng và phát
triển mạnh mẽ tại các thành phố lớn nhƣ thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí
Minh, Thái Bình, Nam Định, thành phố Hải Phòng,.
Các công trình nhà cao tầng đã giải quyết một vấn đề cấp bách cho thành
phố về nhu cầu sinh hoạt, làm việc và là trung tâm giao dịch văn phòng cho thuê
chỗ ở, , gara đỗ xe.
Trƣớc sự xuất hiện cấp bách đó, nhà cao tầng, hầm ngầm đòi hỏi những yêu
cầu về khảo sát, thiết kế thẩm mỹ và thi công phải đạt đƣợc chất lƣợng tiêu chuẩn
quốc tế .Sự phát triển quá nhanh về xây dựng đã kéo theo sự xuất hiện hang loạt
các kỹ thuật và công nghệ mới của các nhà thầu nƣớc ngoài cũng nhƣ các nhà thầu
trong nƣớc đã nhạy bén tiếp xúc và chuyển giao vào Việt Nam.
Hầu nhƣ các thành phố lớn, do quỹ đất của thành phố có hạn và giá đất ngày
càng cao, các nhà kinh tế và các nhà kiến trúc đã tìm cách cải tạo, xây mới đô thị
của mình với ý tƣởng chung là triệt để khai thác và sử dụng không gian dƣới mặt
đát cho nhiều mục đích khác nhau về kinh tế xã hội, văn hóa, môi trƣờng và cả

phòng vệ dân sự.
Việc xây dựng các loại công trình nói trên theo xu hƣớng hiện nay dẫn đến
xuất hiện hàng loạt công nghệ gia cố nền khác nhau mà để thực hiện chúng ngƣời
thiết kế và thi công đã gặp phải rất nhiều khó khăn trong giải quyết những vấn đề
về sức chịu tải, biện pháp thi công, chắn giữ để bảo vệ thành vách hố đào. Công
nghệ thi công thích hợp về kỹ thuật kinh tế cũng nhƣ an toàn về môi trƣờng và
không gây ảnh hƣởng xấu đến công trình lân cận đã xây dựng trƣớc đó. Thực tiễn
đã đặt ra cho những nhà xây dựng Việt Nam một vấn đề mới, đòi hỏi những nghiên
cứu chặt chẽ về lý thuyết và kinh nghiệm để các công trình bớt xảy ra sự cố, rủi ro.
Hiện nay các công trình khi xây dựng đều dung giải pháp gia cố nền bằng
cọc bê tông cốt thép trừ các công trình nhỏ, các cọc chủ yếu đang đƣợc sử dụng là
1


cọc ép cho các công trình dƣới 11 tâng, cọc đóng cho các công trình dƣới 15 tầng,
cọc nhồi đƣờng kính lớn (D800 - D1500) cho các công trình cao tầng, gần đây
một số công trình siêu cao tầng sử dụng cọc barret. Mỗi giải pháp cọc đang đƣợc
sử dụng hiện nay đều có phạm vi ứng dụng nhất định kèm với nó là các ƣu nhƣợc
điểm.
Ƣu nhƣợc điểm của các giải pháp gia cố nền bằng cọc:

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Việc nghiên cứu đề tài nhằm một số mục đích sau:
- Cọc nhồi đƣờng kính nhỏ đƣợc nghiên cứu, ứng dụng nhƣ một giải pháp
trung gian giữa cọc đóng, ép và cọc nhồi đƣờng kính lớn.Với các ƣu điểm về kỹ
thuật, độ an toàn của cọc nhồi đƣờng kính lớn và giá thành cọc ép, phạm vi áp
dụng của cọc nhồi đƣờng kính nhỏ khá rộng, từ công trình thấp tầng đến cao tầng,
áp dụng trong mọi các điều kiện khác nhau, không ảnh hƣởng đến các công trình
lân cận, có thể sử dụng làm cọc nhổ, cọc chịu uốn ….
- Đặc biệt, thiết bị thi công nhỏ gọn, cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ có thể

2


thi công tốt trong điều kiện mặt bằng chật hẹp và sức chịu tải cao. Cọc khoan nhồi
đƣờng kính nhỏ sẽ là lựa chọn của chủ đầu tƣ, các thiết kế trong hiện tại và tƣơng
lai.
- Nghiên cứu phƣơng pháp tính toán cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ khi xây
dựng, xử lý, gia cố các công trình trên nền đất yếu hoặc trong các điều kiện thi
công khó khăn. Trên cơ sở đó đƣa ra những kiến nghị về phƣơng pháp tính toán
ứng dụng cọc siêu nhỏ phù hợp với điều kiện tại Hải Phòng.
3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Đối tƣợng nghiên cứu:
-

Hiện trạng ứng dụng cọc khoan nhồi trong xử lý nền móng các công

trình xây dựng khu vực nội thành Hải Phòng
-

Đề xuất ứng dụng cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ cho các công trình xây

dựng khu vực nội thành HP
Nhiện vụ cụ thể:
-

Tình hình địa chất khu vực nội thành Hải Phòng

-

Tình hình xử lý nền móng các công trình xây dựng khu vực nội thành

-

Các công trình áp dụng cọc khoan nhồi khu vực nội thành HP

-

Đánh giá hiệu quả xử lý nền móng cọc khoan nhồi khu vực nội thành

-

Quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội HP giai đoạn tới

-

Quy hoạch xây dựng khu vực nội thành giai đoạn tới

-

Yêu cầu nền móng của các công trình xây dựng khu vực nội thành

-

Sức chịu tải của cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ khu vực nội thành

-

Khuyến nghị ứng dụng móng cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ cho các

HP

HP

công trình khu vực nội thành HP
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Tổng hợp các nghiên cứu, thí nghiệm về địa chất khu vực nội thành Hải
Phòng. Các biện pháp xử lý nền móng các công trình tại khu vực nội thành Hải
3


Phòng. Từ đó đánh giá hiệu quả xử lý nền móng theo các phƣơng pháp đã đƣợc
dùng từ trƣớc đến nay, đánh giá hiệu quả xử lý nền móng bằng phƣơng pháp móng
cọc nhồi.
Khảo sát địa chất các công trình khu vực nội thành, yêu cầu nền móng đối
với các khu vực nội thành Hải Phòng. Đánh giá sức chịu tải, tính thực tiễn, kinh tế,
điều kiện thi công đối với cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ tại khu vực nội thành Hải
Phòng.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
-

Ý nghĩa khoa học của đề tài:

Hệ thống hóa cơ sở, phƣơng pháp tính toán cho cọc khoan nhồi nói chung và
cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ nói riêng ứng dụng trong nội thành Hải Phòng.
-

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Đánh giá khả năng chịu lực của cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ và đƣa ra
phƣơng án sử dụng hợp lý cho mỗi khu vực.

6.

Nội dung nghiên cứu

Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Kiến nghị và tài liệu tham khảo, nội dung của
luận văn gồm 3 chƣơng:
Chƣơng 1. Tổng quan về cọc khoan nhồi, công nghệ thi công và điều kiện
áp dụng hợp lý cọc khoan nhồi.
Chƣơng 2. Hiện trạng ứng dụng cọc khoan nhồi trong xử lý nền mong cac
cong trinh xay dựng khu vực nội thành hải phòng.
Chƣơng 3. Đề xuất ứng dụng cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ cho các
công trình xây dựng khu vực nội thành Hải Phòng.

4


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CỌC KHOAN NHỒI, CÔNG NGHỆ
THI CÔNG VÀ ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG HỢP LÝ CỌC KHOAN NHỒI
1.1. Khái niệm chung về cọc khoan nhồi và công nghệ thi công
Cọc nhồi là cọc đƣợc đổ tại chổ trong các hố khoan hoặc hố tạo bằng cách
đóng ống thiết bị
Trong qúa trình sử dụng, nhiều công nghệ thi công thích hợp đã đƣợc áp
dụng nhằm nâng cao sức mang tải của cọc nhồi và làm giảm đáng kể giá thành của
móng. Có thể kể ra đây các bƣớc phát triển sau:
+ Cọc khoan nhồi: là cọc nhồi mà lỗ cọc đƣợc thi công bằng các phƣơng
pháp khoan khác nhau nhƣ khoan gầu, khoan rửa ngƣợc,. . .
+ Cọc khoan nhồi mở rộng đáy : là cọc khoan nhồi có đƣờng kính đáy cọc
đƣợc mở rộng lớn hơn đƣờng kính thân cọc. Sức mang tải của cọc này sẽ tăng hơn
chừng 5-10% do tăng sức mang tải đằng mũi.
+ Cọc barret: là cọc nhồi nhƣng có tiết diện không tròn với các hình dạng

khác nhau nhƣ chữ nhật, chữ thập, chữ I, chữ H,.. và đƣợc tạo lỗ bằng gầu ngoặm.
Sức mang tải của cọc này có thể tăng lên tới 30% do tăng sức mang tải bên.
+ Cọc khoan nhồi có xói rửa và bơm vữa xi măng gia cƣờng đáy: là cọc
khoan nhồi có áp dụng công nghệ rửa sạch đáy (bằng cách xói nƣớc áp lực cao) và
bơm vữa xi măng gia cƣờng đáy (cũng với áp lực cao). Đây là bƣớc phát triển gần
đây nhất trong công nghệ thi công cọc nhồi nhằm làm tăng đột biến sức mang tải
của cọc nhồi (có thể tới 200-300%), cho phép sử dụng tối đa độ bền của vật liệu bê
tông cọc.
Hiện nay, theo kích thƣớc đƣờng kính cọc ngƣời ta gọi cọc lớn khi đƣờng
kính cọc lớn hơn 76 cm, cọc nhỏ khi đƣờng kính cọc từ 30 đến 76 cm.
Các công đoạn chính thi công cọc nhồi bao gồm:
+ Tạo lỗ cọc: có thể bằng khoan, đào;
+ Rửa làm sạch đáy cọc;
+ Lắp dựng cốt thép;
5


+ Kiểm tra và rửa lại đáy cọc (nếu cần);
+ Đổ bê tông cọc.
1.1.1 Ƣu điểm, nhƣợc điểm của cọc khoan nhồi.
+)Ƣu điểm:
- Rút bớt đƣợc công đoạn đúc cọc, do đó không cần các khâu xây dựng bãi
đúc, lắp dựng ván khuôn…
- Do cọc đúc ngay tại móng nên dễ thay đổi kích thƣớc hình học của cọc nhƣ
chiều dài, đƣờng kính cọc để phù hợp với đất nền.
- Có khả năng sử dụng cho mọi loại địa tầng khác nhau, dễ dàng vƣợt qua
các chƣớng ngại vật nhƣ đá, đất cứng bằng cách sử dụng các dụng cụ nhƣ khoan
choòng, máy phá đá, nổ mìn…
- Có khả năng tận dụng hết khả năng làm việc của cọc, giảm số cọc trong
móng và có thể bố trí cốt thép phù hợp với khả năng chịu lực dễ dàng hơn.

- Cho phép kiểm tra trực tiếp các lớp đất lấy mẫu từ các lớp đất đào lên, có
thể đánh giá chính xác điều kiện đất nền, khả năng chịu lực của đất nền dƣới đáy lỗ
khoan.
- Cho phép chế tạo cọc có đƣờng kính lớn và độ sâu lớn, phù hợp với các
công trình cầu lớn.
- Không gây tiếng ồn và tác động đến đô thị, phù hợp để xây dựng các công
trình lớn trong đô thị.
+)Nhược điểm
Bên cạnh những tính năng vƣợt trội của cọc khoan nhồi trình bày phía trên,
cọc khoan nhồi cũng có những nhƣợc điểm chính sau đây :
- Sản phẩm trong suốt quá trình thi công đều nằm sâu trong lòng đất, các
khuyết tật dễ xảy ra
- Đỉnh cọc khoan nhồi thƣờng kết thúc ỏ trên mặt đất nền, có thể kéo dài
thần cọc lên phía trên nhƣng phải làm vòng vây ngăn nƣớc do đó gây tốn kém khi
thi công móng cọc đài cao
- Do công tác thi công cọc tại chỗ, nên dễ xảy ra các khuyết tật ảnh hƣởng
6


tới chất lƣợng cọc nhƣ:
+ Hiện tƣợng co thắt, hẹp cục bộ thân cọc hoặc thay đổi kích thƣớc tiết diện
khi cọc xuyên qua các lớp đất khác nhau
+ Bê tông xung quanh thân cọc dễ bị rửa trôi lớp xi măng khi mặc nƣớc
ngầm hoặc gây ra rỗ mặt thân cọc
+ Lỗ khoan nghiêng lệch, sụt vách lỗ khoan
+ Bê tông đổ thân cọc dễ không đồng nhất và phân tầng
- Quá trình thi công cọc khoan nhồi là tại công trƣờng ngoài trời nên phụ
thuộc nhiều vào thời tiết nhƣ mƣa bão…, mặt khác nó cũng dễ bị lầy lội ảnh hƣởng
trực tiếp đến môi trƣờng.
- Chi phí kiểm tra thí nghiệm với cọc khoan nhồi khá tốn kém

1.1.2 Phƣơng pháp thi công cọc khoan nhồi.
Hiện nay có 3 cách thi công cọc nhồi:
- Thi công trong hố có ống chống vách và ống này sẽ đƣợc rút ra khỏi đất.
- Thi công trong hố có ống chống vách và ống này để lại trong đất không
đƣợc rút ra.
- Thi công trong hố khoan không có ống chống vách
1) Cọc Straux
Là loại cọc nhồi do kỹ sƣ Straux đề xuất năm 1899. Để thi công loại cọc
Straux ngƣời ta tạo hố khoan có ống chống vách với đƣờng kính 30 40cm. Sau
khi khoan đến độ sâu thiết kế ngƣời ta tiến hành vét sạch hố khoan rồi đổ một mẻ
bê tông vào ống chống vách. Mẻ bê tông đổ vào phải tạo thành ở trong ống một lớp
cao đến 1m. Dùng đầm để đầm bê tông và từ từ rút ống lên. Khi rút ống lên phải
chú ý là lớp bê tông còn lại trong ống chống vách phảI không bé hơn 30  40cm để
cho thân cọc khỏi bị phân đoạn. Sau đó đổ mẻ bê tông tiếp theo và công việc lại
tiếp tục nhƣ vậy.
2) Cọc đầm nhanh
Để thi công cọc đầm nhanh, ngƣời ta đóng ống chống vách bằng thép xuống
đất. Loại ống này có đƣờng kính 35  42cm đƣợc bít kín phía dƣới bằng đế gang.
7


Để nƣớc ngầm khỏi chảy vào ống ngƣời ta dùng vòng đệm dày 12mm để lót giữa
ống và đế. Sau đó đóng ống thiết bị đến chiều sâu thiết kế, kiểm tra xem nƣớc có
vào ống không rồi hạ khung cốt thép vào, khung cốt thép gồm 6  8 thanh 18
với đai xoắn 6. Đổ bêtông M200 vào ống vách đến 1/3  1/2 chiều cao ống.
Phần trên của ống vách đƣợc gắn một bộ phận bằng thép nhằm làm chỗ đóng để
rút ống lên. Muốn rút ống lên ngƣời ta đóng vào bộ phận thép đó mấy nhát xuống
rồi lại đóng mấy nhát theo chiều ngƣợc lại. Khi đóng nhƣ vậy ống thiết bị đƣợc hạ
xuống rồi nâng lên, sau mỗi đợt đóng xuống rồi đóng lên nhƣ vậy ống đƣợc nâng
lên 2  2,5cm, sau khi nâng ống chống vách lên đƣợc 1/4 chiều dài của nó thì đổ

mẻ bêtông thứ hai và quá trình đƣợc lặp lại nhƣ vậy. Búa đƣợc dùng ở đây là loại
búa máy có thể thực hiện 60  80 nhát đập/ 1 phút.
3) Cọc Franki
Dùng ống thiết bị đóng xuống đất đến độ sâu thiết kế. Đổ bê tông vào ống
đến độ cao 0,8 1m. hạ búa vào trong ống và đóng mạnh làm bê tông nén vào đất
tạo thành đế mở rộng. Sau đó đặt khung cốt thép vào và đổ bê tông rồi đầm bằng
búa, đồng thời rút ống lên. Vì đất quanh thân cọc đƣợc nén chặt nên đƣờng kính
cọc tăng 10 20% so với đƣờng kính ống thiết bị
4) Cọc Raimond
Đây là loại cọc nhồi có vỏ thép để lại trong đất đƣợc các công ty xây dựng
của Mỹ sử dụng. Ở đây vai trò của ống thiết bị đƣợc thay thế bởi vỏ thép rất mỏng
dạng hình nón đƣợc tăng độ cứng bằng các sƣờn hình sang và cốt xoắn. Vỏ bao
gồm nhiều đoạn đƣợc lồng vào nhau, ở giữa có lõi bằng gỗ. Lõi gỗ có đƣờng kính
lớn hơn đƣờng kính của đoạn vỏ dƣới cùng. Dùng búa đóng lõi gỗ xuống đất, các
đoạn vỏ sẽ nối tiếp nhau xuống theo. Khi đạt đến độ sâu thiết kế, nhổ lõi gỗ ra, bỏ
khung cốt thép vào và tiến hành nhồi bê tông.
1.2. Tổng quan về cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ
Cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ đƣợc thi công bằng cách khoan một lỗ
khoan, đặt cốt thép vào và đổ vữa vào hố khoan nhƣ minh họa trong Hình 1.1.

8


Hình 1.1: Trình tự thi công cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ
Cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ có thể chịu đƣợc tải trọng dọc trục và tải
trọng ngang, nó có thể đƣợc xem là cọc thay thế cho các cọc truyền thống hoặc
nhƣ là một thành phần trong nền đất hỗn hợp tùy thuộc vào khái niệm thiết kế
đƣợc ứng dụng. Các cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ đƣợc thi công bằng nhiều
phƣơng pháp, ít gây ảnh hƣởng đối với các kết cấu xung quanh, đối với đất và môi
trƣờng. Các cọc này có thể đƣợc thi công trong điều kiện môi trƣờng hạn chế ra

vào và trong tất cả các loại đất cũng nhƣ tất cả các điều kiện địa chất.
Do quy trình thi công gây ra rung chấn, độ ồn tối thiểu và có thể đƣợc ứng
dụng với các điều kiện thông khoảng thấp, nên cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ
thƣờng đƣợc sử dụng để xử lý, gia cố móng các kết cấu hiện có. Thiết bị khoan
chuyên dụng thƣờng đƣợc sử dụng để lắp dựng thi công cọc khoan nhồi đƣờng
kính nhỏ trong các công trình tầng hầm, móng hiện có .
1.2.1 Ƣu, nhƣợc điểm của cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ
Ưu điểm:
- Sử dụng tốt trong điều kiện chật hẹp
9


- Chịu đƣợc tải trọng lớn từ 3 – 500 tấn
- Hàm lƣợng cốt thép từ 3% - 8% do đó có thể chịu đƣợc tải trọng ngang tốt
hơn cọc bê tông thông thƣờng
- Có thể thi công trong mọi loại đất nền
- Có thể gia cƣờng móng theo nhiều cách khác nhau
Nhược điểm:
- Năng suất thi công thấp, công nghệ thi công phức tạp và khó kiểm soát
chất lƣợng thân cọc.
- Độ tin cậy thấp do khó đánh giá sức chịu tải của cọc thông qua các số liệu
thi công hiện trƣờng.
1.2.2. Phạm vi áp dụng của cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ
- Gia cƣờng móng công trình cũ, làm móng mới, chịu tải trọng ngang.
- Ổn định mái dốc.
- Gia tăng sức chịu tải của nền, giảm độ lún của nền.
- Ổn định kết cấu
1.2.3. Phân loại cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ
Cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ đƣợc phân loại dựa trên hai tiêu chí:
Phƣơng pháp thiết kế và phƣơng pháp đổ bê tông

a. Phân loại theo phƣơng pháp thiết kế
Loại 1: Là các cọc đƣợc chất tải trực tiếp và tại những nơi mà cốt thép cọc
chịu đƣợc đa số các tải trọng áp dụng (Hình 1.2). Có thể đƣợc sử dụng để thay thế
nhiều loại cọc truyền thống để truyền tải trọng kết cấu sang một địa tầng ổn định
hoặc có đủ khả năng chịu tải hơn, sâu hơn, phù hợp hơn. Các cọc này đƣợc thiết kế
hoạt động đơn lẻ, mặc dù có thể thi công thành các nhóm cọc. Phƣơng pháp bố trí
các cọc loại 1 đƣợc mô tả trong Hình 1.4.
Loại 2: Các chi tiết cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ loại 2 giới hạn và gia cố
bên trong lớp đất, tạo thành một khối đất đƣợc gia cố mà có thể chịu đƣợc tải trọng
ứng dụng (Hình 1.3). Đó gọi là mạng lƣới cọc dạng lƣới. Tải trọng kết cấu đƣợc
ứng dụng với toàn bộ khối đất gia cố, nhƣ đối với các cọc đơn. Cọc khoan nhồi
10


đƣờng kính nhỏ loại 2 đƣợc gia cố nhẹ, do các cọc này không phải chịu tải trọng
đơn lẻ nhƣ các cọc loại 1. Mạng lƣới điển hình của cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ
dạng mắt lƣới đƣợc minh họa trong Hình 1.5.

Hình 1.2: Cọc siêu nhỏ loại 1- Cọc chịu tải trực tiếp

Hình 1.3: Cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ loại 2– Mạng lƣới cọc dạng lƣới với
khối đất gia cố đƣợc chất tải hoặc đƣợc kết hợp

11