“Nghiên cứu áp dụng công nghệ thi công cọc khoan nhồi và tường Barret trong xử lý nền móng nhà cao tầng”

1
LỜI CÁM ƠN
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên nghành Xây dựng Công trình thủy với đề tài
“Nghiên cứu áp dụng công nghệ thi công cọc khoan nhồi và tường Barret trong xử lý nền
móng nhà cao tầng” được hoàn thành với sự giúp đỡ về mọi mặt và tạo điều kiện tốt

nhất của Đảng uỷ, Ban giám hiệu, phòng Đào tạo SĐH & ĐH, Khoa công trình
cùng các thầy giáo, cô giáo, các bộ môn, cán bộ công nhân viên phục vụ của
Trường Đại học Thuỷ lợi, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình.
Đặc biệt, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người hướng dẫn
khoa học của luận văn TS. Dương Đức Tiến đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình
giúp đỡ trong thời gian thực hiện luận văn.
Tác giả cũng xin bày tỏ sự cảm ơn đối với các chuyên gia về cọc khoan nhồi và
tường Barret đã góp ý, cho phép tham khảo các tài liệu liên quan đến lĩnh vực
nghiên cứu trong luận văn này.
Tác giả xin chân thành cám ơn Ban QLDA đầu tư và xây dựng quận Hà Đông
(Nơi tác giả công tác) đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình học
tập công tác.
Sự thành công của luận văn gắn liền với quá trình giúp đỡ động viên nhiệt tình
từ gia đình, bạn bè và đồng nghiệp. Tác giả xin chân thành cảm ơn.
Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, do trình độ và điều kiện thời gian có hạn,
luận văn không thể tránh khỏi những tồn tại, hạn chế. Tác giả rất mong nhận được
sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, bạn bè và đồng nghiệp. Những điều đó sẽ
giúp ích rất nhiều cho cá nhân tác giả trong việc hoàn thiện và phát triển nghề
nghiệp của bản thân trong những giai đoạn tiếp theo của sự nghiệp.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà nội, tháng 11 năm 2010
Tác giả

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


2

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 7
1. Tính cấp thiết của đề tài: ......................................................................... 7
2. Mục đích của đề tài. ................................................................................ 8
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. ............................................ 8
4. Kết quả dự kiến đạt được. ....................................................................... 8
Chương 1 ........................................................................................................... 9
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG BIỆN PHÁP
THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI VÀ TƯỜNG BARRET Ở NƯỚC TA,
NHỮNG TỒN TẠI VÀ YÊU CẦU ĐẶT RA ....................................................... 9
1. 1. Tổng quan về các phương pháp xử lý nền ........................................ 9
1.1.1. Xử lý nền bằng cọc gỗ (hoặc tre): ................................................... 9
1.1.2. Xử lý nền bằng cọc cát:................................................................. 10
1.1.3. Xử lý nền bằng cọc xi măng đất (cọc trộn dưới đất sâu). ............. 11
1.1.4. Xử lý nền bằng cọc bê tông đúc sẵn. ............................................ 12
1.1.5. Xử lý nền bằng cọc nhồi. .............................................................. 13
1.1.6. Xử lý nền bằng tường barret. ........................................................ 13
1.2. Khái niệm chung về móng công trình............................................ 14
1.3. Khái niệm chung về móng cọc, cọc khoan nhồi và tường barret 15
1.4. Tình hình thiết kế và thi công cọc khoan nhồi và tường barret . 16
1.5. Các tồn tại chung trong việc thiết kế và thi công ......................... 17
16 . Kết luận ............................................................................................... 18
Chương 2 .................................................................................................... 19
QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI .......... 19
2.1. Công tác chuẩn bị ................................................................................. 19

2.2. Định vị vị trí đặt cọc ........................................................................... 20
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


3
2.3. Công tác hạ ống vách, khoan và bơm dung dịch bentonite ........... 20
2.3.1. Hạ ống vách................................................................................... 20
2.3.2. Khoan tạo lỗ .................................................................................. 22
2.3.2.1. Khoan cọc nhồi bằng máy khoan tuần hoàn thuận: ............... 26
2.3.2.2. Cọc khoan nhồi bằng máy khoan tuần hoàn nghịch: ............. 27
2.3.2.3. Cọc khoan nhồi bằng máy khoan xung kích: ......................... 28
2.3.3. Dung dịch bentonite ...................................................................... 30
2.4. Xác nhận độ sâu hố khoan và xử lý cặn lắng đáy hố cọc ............... 31
2.4.1. Xác nhận độ sâu hố khoan ............................................................ 31
2.4.2. Xử lý cặn lắng đáy hố khoan ........................................................ 32
2.5. Công tác chuẩn bị và hạ lồng thép ................................................... 36
2.6. Lắp ống đổ bê tông ............................................................................. 40
2.7. Công tác đổ bê tông và rút ống vách ................................................ 42
2.8. Một số sự cố và cách xử lý khi thi công cọc nhồi: ........................... 47
2.9. Đánh giá công tác thi công cọc khoan nhồi và đề xuất qui trình
công nghệ.................................................................................................... 51
2.9.1. So sánh với các phương pháp xử lý nền khác. .............................. 51
2.9.2. Đánh giá công tác thi công. ........................................................... 52
2.9.3. Đề xuất qui trình thi công hợp lý. ................................................. 54
2.10. Kết luận chương. .............................................................................. 55
Chương 3 .................................................................................................... 57
QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ THI CÔNG TƯỜNG BARRET .............. 57
3.1. Đào móng tường ................................................................................. 57

3.2. Chế tạo lồng cốt thép và thả vào hố đào cho tường barret ............ 68
3.3. Đổ bê tông tường barret .................................................................... 68
3.4. Các sự cố đã xẩy ra khi thi công tường barret ................................ 70
3.4.1. Sập thành hố đào: .......................................................................... 70
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


4
3.4.2. Sự cố trong quá trình đổ bê tông: .................................................. 70
3.5. Đánh giá công tác thi công tường barret và đề xuất qui trình công
nghệ ............................................................................................................. 70
3.5.1. Đánh giá công tác thi công ............................................................ 70
3.5.2. Đề xuất qui trình thi công hợp lý .................................................. 71
3.6. Kết luận chương. ................................................................................ 74
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 78

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


5

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Các chỉ số đặc trưng của vữa bentonite ...................................... 31
Bảng 3.1: Một số loại gầu thùng hãng Bachy .............................................. 60
Bảng 3.2: Các thông số kỹ thuật của gầu DH6. Hãng Bauer sản xuất ...... 62

Bảng 3.3: Đặc tính dung dịch bentonite ....................................................... 65

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


6

DANH MỤC HÌNH VẼ, H ÌNH ẢNH
Hình 2.1: Phương pháp hạ ống vách ............................................................ 22
Hình 2.2: Cấu tạo cần khoan và các loại mũi khoan................................... 23
Hình 2.3: Phương pháp khoan tạo lỗ ........................................................... 24
Hình 2.4: Máy đang khoan tạo lỗ tại khu đô thị mới Văn Khê ................... 25
Hình 2.5: Máy đang khoan tạo lỗ tại khu đô thị mới Văn Khê ................... 26
Hình 2.6: Phương pháp nạo vét hố khoan ................................................... 35
Hình 2.7: Phương pháp thổi rửa hố khoan .................................................. 36
Hình 2.8. Phương pháp lắp đặt cốt thép ....................................................... 39
Hình 2.9: Lắp ống đổ bêtông, ống thổi rửa .................................................. 41
Hình 2.10: Gía, ống dẫn vừa được dùng để đổ bê tông ............................... 42
Hình 2.11: Phương pháp đổ bê tông ............................................................. 45
Hình 2.12: Phương pháp rút ống vách tạm .................................................. 46
Hình 2.13: Sơ đồ công nghệ thi công cọc khoan nhồi ................................. 55
Hình 3.1: Gầu ngoạm kiểu dạng thùng có hai cáp treo............................... 59
Hình 3.2: Gầu đào thuỷ lực MASAGO ......................................................... 61
Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ thi công tường barret........................................ 73

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ

7
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Trong hoàn cảnh hiện nay, nhà cao tầng ra đời là một hệ quả tất yếu của
việc tăng dân số đô thị, thiếu đất xây dựng và giá đất cao. Thể loại công trình
này cho phép có nhiều tầng hay nhiều không gian sử dụng hơn, tận dụng được
mặt đất nhiều hơn, chứa được nhiều người và hàng hoá hơn trong cùng một
khu đất. Nhà cao tầng có thể được xem là cỗ máy tạo ra của cải hoạt động
trong nền kinh tế đô thị.
Một bộ phận hết sức quan trọng trong các công trình xây dựng nói chung
và nhà cao tầng nói riêng là móng công trình. Một công trình bền vững có độ
ổn định cao, có thể sử dụng an toàn lâu dài phụ thuộc vào chất lượng móng
công trình. Cọc khoan nhồi là một trong những giải pháp móng được áp dụng
khá phổ biến để xây dựng nhà cao tầng trên thế giới và ở Việt Nam vào
những năm gần đây, bởi cọc khoan nhồi đáp ứng được các đặc điểm riêng biệt
của nhà cao tầng như:
-

Tải trọng tập trung rất lớn ở chân các cột.

-

Nhà cao tầng rất nhạy cảm với độ lún, đặc biệt là lún lệch vì

lún sẽ gây tác động rất lớn đến sự làm việc tổng thể của toàn bộ toà
nhà.
-

Nhà cao tầng thường được xây dựng trong khu vực đông dân

cư, mật độ nhà có sẵn khá dày. Vì vậy vấn đề chống rung động và
chống lún để đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận là một đặc
điểm phải đặc biệt lưu ý trong xây dựng loại nhà này.
Vì vậy, nghiên cứu biện pháp thi công cọc khoan nhồi và tường barret
trong điều kiện ở Việt Nam vừa có ý nghĩa khoa học vừa có giá trị thực tiễn
cao.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


8
2. Mục đích của đề tài.
Mục đích của đề tài đưa ra Biện pháp thi công cọc khoan nhồi, tường
barret tối ưu trên cơ sở đảm bảo hợp lý về điều kiện kinh tế, kỹ thuật.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.
Khảo sát đánh giá biện pháp thi công cọc khoan nhồi, cọc barret ở một số
công trình đã và đang xây dựng ở Việt Nam, kế thừa các thành tựu KHCN về
cọc khoan nhồi, tường barret trong và ngoài nước, từ đó lựa chọn các biện
pháp khả thi để nghiên cứu áp dụng vào điều kiện nước ta.
Khi nghiên cứu kế thừa kinh nghiệm nước ngoài, đề tài ưu tiên chọn các
giải pháp đã được khẳng định và đưa vào tiêu chuẩn, quy chuẩn hoặc thử
nghiệm thành công trên công trình thực tế.
4. Kết quả dự kiến đạt được.
Đưa ra được biện pháp thi công cọc khoan nhồi và tường barret hợp lý.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


9
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG BIỆN
PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI VÀ TƯỜNG BARRET Ở
NƯỚC TA, NHỮNG TỒN TẠI VÀ YÊU CẦU ĐẶT RA
1. 1. Tổng quan về các phương pháp xử lý nền
Móng cọc đã được sử dụng rất sớm từ khoảng 1200 năm trước, những
người dân của thời kỳ đồ đá mới Thụy Sỹ đã biết sử dụng các cọc gỗ cắm
xuống các hồ nông để xây dựng nhà trên các hồ cạn (Sower, 1979). Ngoài ra,
người dân đã biết sử dụng các vật liệu có sẵn như thân cây gỗ đóng thành
hàng cọc để làm tường chắn đất, dùng thân cây, cành cây để làm móng nhà.
Ngày nay, cùng với tiến bộ về khoa học kỹ thuật nói chung móng cọc
ngày càng được cải tiến, hoàn thiện, đa dạng về chủng loại, cũng như phương
pháp thi công, phù hợp với yêu cầu cho từng loại nền móng công trình.
Hiện nay, do khoa học phát triển nên có rất nhiều phương pháp được áp
dụng vào việc xử lý nền đất yếu bằng móng cọc, tuỳ vào từng loại công trình
(cấp công trình, địa hình, địa chất, mật độ dân cư, các công trình liền kề …)
mà ta chọn phương pháp xử lý nền đất yếu bằng loại cọc nào cho phù hợp.
Sau đây là một số phương pháp chính :
1.1.1. Xử lý nền bằng cọc gỗ (hoặc tre):
Được áp dụng với công trình chịu tải trọng nhỏ như (móng nhà dân, các
tường kè nhỏ, cống nhỏ … ).
Cọc gỗ (hoặc tre) chỉ sử dụng được ở những vùng đất luôn ẩm ướt, ngập
nước để không bị mục nước, nếu đóng trong đất khô hoặc khô ướt thay đổi thì
gỗ bị mục nát và làm nền đất yếu đi.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


10
Cọc gỗ (hoặc tre) có ưu điểm là tận dụng được vật liệu địa phương, biện
pháp thi công đơn giản, giá thành thấp, tiến độ thi công nhanh, thường được
người dân sử dụng để xử lý nền khi làm nhà ở
1.1.2. Xử lý nền bằng cọc cát:
Cọc cát là một giải pháp xử lý nền được áp dụng phổ biến đối với các
trường hợp công trình có tải trọng không lớn trên địa tầng có dạng cơ bản với
chiều dày lớp đất yếu tương đối lớn.
Cọc cát có một số đặc điểm sau:
Có tác dụng làm cho độ rỗng, độ ảm của nền giảm đi, trọng lượng thể
tích, môdun biến dạng, lực dính và góc ma sát trong tăng lên do vậy biến dạng
của nền giảm và cường độ nền tăng.
Khi xử lý nền bằng cọc cát nền đất được nén chặt lại, do sức chịu tải của
nền tăng lên, độ lún và biến dạng không đồng đều của nền đất dưới đế móng
các công trình giảm đi một cách đáng kể.
Dưới tác dụng của tải trọng, cọc cát và vùng đất được nén chặt xung
quanh cọc cùng làm việc đồng thời, đất được nén chặt đều trong khoảng giữa
các cọc.
Khi dùng cọc cát quá trình cố kết của nền đất diễn biến nhanh hơn nhiều
so với nền đất thiên nhiên hoặc nền đất dùng cọc cứng. Khi trong nền có cọc
cát thì ngoài tác dụng nén chặt đất, còn làm việc như các giếng cát thoát nước,
nước trong đất có điều kiện thoát ra nhanh theo chiều dài cọc dưới tác dụng
của tải trọng ngoài, do đó cải thiện được tình hình thoát nước của nền đất,
điều này là không thể có được đối với nền đất thiên nhiên hoặc là đối với nền
có sử dụng các loại cọc cứng. Phần lớn độ lún của nền đất có cọc cát thường
kết thúc trong quá trình thi công do đó tạo điều kiện cho công trình mau

chóng đạt được đến giới hạn ổn định.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


11
Vật liệu dùng cọc cát rất thuận lợi, dồi dào và rẻ hơn nhiều so với các loại
vật liệu làm các loại cọc cứng như: gỗ, thép, bê tông, bê tông cốt thép và
không bị ăn mòn nếu nước ngầm có tính xâm thực.
Về mặt thi công, cọc cát có phương pháp thi công tương đối đơn giản,
không đòi hỏi thiết bị phức tạp.
Ở Việt Nam cọc cát đã được áp dụng vào các công trình lớn như:
+ Dự án mở rộng đường Láng – Hoà Lạc đoạn qua các huyện Từ Liêm,
Quốc Oai, Thạch Thất, thành phố Hà Nội.
+ Dự án đường cao tốc thành phố Hồ Chí Minh – Trung Lương đoạn nối
từ Tân Tạo đi chợ đệm (KM0+800 đến LM8+200).
+ Dự án xử lý nền các nhà kho chứa sét của nhà máy xi măng Cái Lân, thị
xã Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh.
Hiện nay hàng loạt các đường cao tốc liên tỉnh đang sử dụng rất thành
công theo phương pháp này.
1.1.3. Xử lý nền bằng cọc xi măng đất (cọc trộn dưới đất sâu).
Cọc xi măng đất là một phương pháp mới dùng để gia cố nền đất yếu, nó
sử dụng xi măng, vôi … để làm chất đóng rắn, nhờ vào máy trộn dưới sâu để
trộn cưỡng bức đất yếu với chất đóng rắn (dung dịch hoặc dạng bột), lợi dụng
một loạt các phản ứng hoá học - vật lý xảy ra giữa chất đóng rắn với đất, làm
cho đất mềm đóng rắn lại thành một thể cọc có tính chỉnh thể, tính ổn định và
có cường độ nhất định.
Phương pháp này thích hợp với các loại đất được hình thành từ các

nguyên nhân khác nhau như đất sét bão hoà, bão hoà bùn nhão, đất bùn, đất
sét và đất sét bột … Độ sâu gia cố từ 50- :-60m nhưng áì hiệu quả nhất cho độ
sâu gia cố từ 15- :-20m và loại đất yếu khoáng vật đất sét có chứa đá cao lanh,
đá cao lanh nhiều nước và đá măng tô thì hiệu quả tương đối cao, gia cố loại

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


12
đất tính sét có chứa đá si lic và hàm lượng chất hữu cơ cao, độ trung hoà pH
tương đối thấp thấp.
Cọc xi măng đất được áp dụng rộng rãi trong xử lý nền móng và nền đất
yếu cho các công trình: Xây dựng giao thông,Thuỷ lợi, Sân bay, Bến cảng …
làm tường hào chống thấm cho đê đập, sữa chữa thấm mang cống và đáy
cống, gia cố đất xung quanh đường hầm, ổn định tường chắn, chống trượt cho
mái dốc, gia cố nền đường, mố cầu dẫn …
Phương pháp thi công nhanh, tiết kiệm thời gian thi công đến 50% do
không phải chờ đúc cọc và đạt đủ cường độ, kỹ thuật thi công không phức
tạp, không có yếu tố rủi ro cao.
Hiệu quả kinh tế cao, giá thành hạ hơn nhiều so với án cọc đóng, rất thích
hợp cho công tác xử lý nền, xử lý móng cho các công trình ở các khu vực nền
đất yếu như bãi bồi, ven sông, ven biển. Thi công được trong điều kiện mặt
bằng chật hẹp, mặt bằng ngập nước.
1.1.4. Xử lý nền bằng cọc bê tông đúc sẵn.
Cọc bê tông đúc sẵn có hai loại: Cọc bê tông đúc sẵn thông thường và cọc
bê tông đúc sẵn dự ứng lực kéo trước. cọc thường có hình vuông, cạnh cọc có
kích thước 0,1 đến 1,0m. Ở Việt Nam hay dùng kích thước 0,2 đến 0,4m, mác
bê tông thường được dùng cho cọc là 250- :-300 Kg/cm2, còn với cọc bê tông

dự ứng lực thường dùng 350- :-450 Kg/cm2.
Ở Việt Nam hiện nay phương pháp xử lý nền bằng cọc đóng được dùng
rất phổ biến, nó được áp dụng cho những công trình có tải trọng không lớn,
chiều sâu lớp đất yếu không quá sâu như nhà dân có chiều cao <5 tầng, móng
trạm bơm, cống tưới tiêu có qui mô lớn, móng cầu có tải trọng nhỏ …
Chính vì tính ưu việt của cọc bê tông cốt thép mà hiện nay ở Việt Nam có
rất nhiều Công ty sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn với chất lượng, kích cỡ
rất đa dạng.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


13
Phương pháp tính toán đã được nhiều tổ chức, cơ quan viết các phần mềm
chuyên dụng để dùng tính toán cho cọc bê tông cốt thép đúc sẵn.
Biện pháp thi công, hiện nay có khá nhiều biện pháp thi công cọc bê tông
cốt thép đúc sẵn với các loại máy móc thiết bị đa dạng. Vì vậy việc thi công
cọc bê tông cốt thép đúc sẵn không gặp nhiều khó khăn, tốc độ thi công
nhanh, đảm bảo diều kiện kinh tế kỹ thuật.
1.1.5. Xử lý nền bằng cọc nhồi.
Cọc nhồi được giới thiệu ở Việt Nam vào năm 1990, kích thước phổ biến
(1-:-2)m, chiều sâu (20 -:-70)m.
Cọc khoan nhồi hiện nay được ứng dụng khá phổ biến ở Việt Nam, nó
thường được sử dụng để gia cố nền đất yếu có chiều sâu và tải trọng công
trình tương đối lớn như các chưng cư cao tầng, các công trình công cộng có
chiều cao lớn và tải trọng lớn, địa chất nền phức tạp và các cầu đường bộ mà
các phương pháp khác như cọc gỗ, cọc thép, cọc bê tông cốt thép, cọc xi
măng đất hay cọc cát đều không thể giải quyết được.
Hiện nay ở Việt nam có rất nhiều công ty mua lại các phần mềm tính toán

nên trong thiết kế việc lựa chọn các đơn vị tư vấn cũng rất phong phú.
Thiết bị thi công nhỏ gọn, nên có thể thi công trong điều kiện xây dựng
chật hẹp. Không gây ảnh hưởng bất kỳ nào đối với nền móng và kết cấu của
các công trình kế cận. Độ an toàn trong thiết kế và thi công cao.
Gía thành rẻ hơn các loại móng cọc bằng bê tông cốt thép nhờ vào khả
năng chịu tải trên mối đầu cọc cao nên số lượng cọc trong móng giảm, do đài
cọc nhỏ gọn nên tránh hiện tượng chịu tải trọng lệch tâm.
Tuy nhiên thi công cọc nhồi tạo nên môi trường sình lầy, dơ bẩn. Chất
lượng cọc tuỳ thuộc vào trình độ và công nghệ đổ bê tông cọc.
1.1.6. Xử lý nền bằng tường barret.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


14
Tường barret thường được dùng cho những công trình có tải trọng rất lớn
và các phương pháp xử lý nền khác đều không đáp ứng được yêu cầu. Nó
thường được dùng cho những toà nhà cao trên 40m, móng các cầu dẫn lớn …
sức chịu tải trên mối đầu cọc từ 600- :-3600 tấn.
Khái niệm chung về móng công trình

1.2.

Móng là phần công trình kéo dài xuống dưới đáy mặt đất làm nhiệm vụ
chuyển tiếp giữa công trình bên trên với nền đất. Móng tiếp nhận tải trọng từ
công trình và truyền vào đất nền thông qua các phần tiếp xúc của nó với đất.
Thông thường, khả năng tiếp nhận tải trọng của các loại vật liệu công trình
lớn hơn của đất nền rất nhiều, do đó móng thường có kích thước mở rộng hơn

so với công trình bên trên để giảm tải trọng lên nền đến mức đất có thể tiếp
nhận được. Sự mở rộng này có thể theo bề ngang, theo chiều sâu hoặc cả hai
hướng. Sự mở rộng theo chiều ngang làm tăng diện tích tiếp xúc của đáy
móng với đất nền do đó làm giảm áp lực đáy móng, trong khi sự mở rộng theo
chiều sâu làm tăng diện tích mặt bên với đất do đó làm tăng diện tích ma sát
bên. Như vậy móng là một bộ phận của công trình có nhiệm vụ đỡ công trình
bên trên, tiếp nhận tải trọng công trình và phân phối tải trọng đó vào đất nền
thông qua phản lực nền và ma sát bên.
Móng thường có hai loại là móng nông và móng sâu:
a.

Móng nông: là loại móng truyền tải trọng công trình vào đất nền chủ

yếu thông qua diện tích tiếp xúc của đáy móng với đất do đó thường có kích
thước mở rộng theo phương ngang. Trong tính toán móng nông, ma sát bên
của móng với đất thường bỏ qua sự tồn tại của lớp đất trên mức đáy móng
được thay thế bằng tải trọng tương đương với tải trọng của bản thân đất.
Móng nông có thể được xây dựng cho riêng từng cấu kiện tiếp đất của công

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


15
trình được gọi là móng đơn, cho nhiều cấu kiện trong một hướng gọi là móng
băng, cho trên cả hai hướng gọi là móng bè.
b.

Móng sâu: là loại móng truyền tải trọng công trình vào đất nền thông

qua cả diện tích tiếp xúc của đáy móng và thông qua ma sát giữa đất nền và
thành bên của móng. Móng sâu thông dụng và hay gặp hơn cả là móng cọc,
móng tường trong đất.
Khái niệm chung về móng cọc, cọc khoan nhồi và tường barret

1.3.

Móng cọc là một loại móng sâu, thường dùng khi tải trọng công trình lớn
có lớp đất tốt nằm sâu dưới lòng đất. Hai loại cọc phổ biến dùng trong móng
cọc là cọc chế tạo sẵn và cọc khoan nhồi.
Cọc đổ tại chỗ thường gọi là cọc nhồi, có dạng hình tròn đường kính cọc
nhồi khoảng 0,6-5,0m. Kích thước hay dùng ở Việt Nam trong khoảng 1,02,0m.
Tường barret là một loại cọc nhồi, không thi công bằng lưỡi khoan hình
tròn mà bằng loại gầu ngoạm hình chữ nhật. Tường barret thông thường là có
tiết diện hình chữ nhật với chiều rộng từ 0,6m-1,5m và chiều dài từ 2,2m đến
6,0m. Tường barret còn có thể có các loại tiết diện khác như: chữ thập (+),
chữ T, chữ I, hình ba chạc …
Vật liệu chủ yếu để làm cọc khoan nhồi và tường barret là bê tông và cốt
thép
+ Bê tông dùng cho cọc khoan nhồi và tường barret là bê tông Mác ≥300,
dùng không ít hơn 400kg xi măng PCB 30 cho 1m3 bê tông.
+ Cốt thép: thép chịu lực là loại thép có đường kính (16÷32mm) loại AII,
AIII; thép đai thường dùng có đường kính (12÷16mm), loại AI, AII.
Việc phát triển nhà cao tầng là xu hướng tất yếu của xây dựng đô thị ở
nước ta. Xây dựng nhà cao tầng đòi hỏi có tầng hầm với các lý do:
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ

16
+ chôn sâu phần móng tạo sự ổn định công trình.
+ thêm diện tích sử dụng cho các phần kỹ thuật.
+ thực hiện đường lối xây dựng hoà bình không mất cảnh giác với chiến
tranh oanh tạc hiện đại.
Cọc khoan nhồi và tường barret là giải pháp hữu hiệu khi phải xây dựng
các tầng hầm của công trình.
1.4.

Tình hình thiết kế và thi công cọc khoan nhồi và tường barret
Hiện nay, do việc phát triển của khoa học công nghệ cũng như các biện

pháp thi công tiên tiến, việc thiết kế và thi công cọc khoan nhồi đã đạt được
những bước tiến nhất định, được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam. Nó thường sử
dụng để gia cố nền đất yếu có chiều sâu và tải trọng lớn như các chung cư cao
tầng, công trình công cộng lớn, công trình cầu dẫn, địa chất nền phức tạp …
Về công tác khảo sát địa chất thuỷ văn công trình: Hiện nay chúng ta vẫn
dùng cách khảo sát thu thập số liệu cho các loại cọc đúc sẵn để áp dụng cho
cọc khoan nhồi nên không phù hợp trong việc thiết kế và thi công cũng như
chưa dự đoán trước được các sự cố có thể xẩy ra cho cọc khoan nhồi.
Về tính toán thiết kế thì trước đây các tiêu chuẩn thiết kế trong nước ta
thường chủ yếu là dựa trên tiêu chuẩn của một số nước, chẳng hạn như
20TCN 21-86 dựa theo tiêu chuẩn thiết kế của Liên Xô, TCXD 195 -1997
dựa theo tiêu chuẩn thiết kế ISO.
Về thi công cọc khoan nhồi và tường barret thì ở Việt Nam và trên thế
giới có rất nhiều công trình đã được thi công như:
- Công trình cầu Mỹ Thuận dùng cọc khoan nhồi có D=2,5m; sâu
100m, Mác M350.
- Công trình cầu Lạc Quần tỉnh Nam Định, dùng cọc có D=1,5m;

L=84m, Mác M350.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


17
- Chưng cư CT1, Khu đô thị mới Văn Khê, dùng cọc nhồi có
D=1,5m; chiều sâu 60m, M350.
- Vietcombank Tower, 98 Trần Quang Khải, Hà Nội có hai tầng hầm
và 22 tầng nổi, dùng tường barret 0,8x2,8m sâu 55m ; Mác bê tông
350 đổ tại chỗ.
- Công trình Toà nhà văn phòng 27 Láng Hạ được dùng cọc barret có
kích thước 2,8x1,5,43,5m và 2,8x1,0x40,5m
Các tồn tại chung trong việc thiết kế và thi công

1.5.

Nước ta thuộc nhóm các nước đang phát triển vì vậy việc thiết kế, thi
công các công trình xử lý nền bằng phương pháp móng cọc nhồi và tường
barret nói chung còn nhiều vấn đề cần giải quyết:
-

Về thiết kế: còn một số sai sót do trình độ chuyên môn chưa cao, đa số

các công trình lớn đều thuê chuyên gia Tư vấn nước ngoài (như Cầu Thanh
Trì, hầm Thủ Thiêm, hầm Kim Liên … ). Mặt khác tài liệu khảo sát nhiều chỗ
còn chưa chính xác dẫn đến thiết kế đôi khi đánh giá sai thực trạng địa chất
của nền. Vì vậy có thể đưa ra những biện pháp xử lý nền không hợp lý. Ngoài

ra việc áp dụng các công nghệ, phần mềm tiến bộ vào trong quá trình thiết kế
còn hạn chế.
-

Về thi công: trình độ nhân lực thi công còn thấp kém, đội ngũ công

nhân chủ yếu là công nhân chưa được đào tạo qua trường lớp hoặc đào tạo rất
sơ lược, vừa làm vừa đào tạo. Vì vậy dễ dẫn đến sai sót trong quá trình thi
công, sản phẩm tạo ra chưa được như mong muốn. Cán bộ giám sát thi công
lực lượng còn thiếu, kinh nghiệm ít không kiểm soát được hết các tình huống,
khi có sự cố thì việc xử lý chậm trễ gây ảnh hưởng đến chất lượng công trình.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


18
16 . Kết luận
Hiện nay nhân loại đang chứng kiến sự phát triển như vũ bão của khoa
học kỹ thuật và công nghệ. Nhiều loại công nghệ mới ra đời và được ứng
dụng rộng rãi trong thực tiễn, trở thành động lực thúc đẩy sự phát triển kinh tế
và xã hội của nhiều quốc gia. Vào cuối thế kỷ XX, công nghệ xử lý nền đất
yếu bằng công nghệ thi công mới như cọc nhồi, tường barret như một sự kết
hợp hài hoà, nhuần nhuyễn giữa các giải pháp về kết cấu, vật liệu xây dựng và
công nghệ thi công. Với hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và tiến độ thi công nhanh
giá thành thấp, các công nghệ xử lý bằng móng cọc đối với kết cấu có tải
trọng lớn và rất lớn nhanh chóng được công nhận và áp dụng vào thực tiễn
trên khắp thế giới.
Việt Nam đã xây dựng nhiều công trình giao thông, dân dụng có qui mô

lớn. nhiều công trình đó được xử lý bằng cọc khoan nhồi và tường barret một
cách có hiệu quả và kinh tế. Hiện nay với trình độ kỹ thuật và điều kiện kinh
tế cho phép, xu hướng xử lý nền bằng các loại móng cọc hiện đại cho các
công trình xây dựng ngày càng nhiều, hàng loạt các công trình xử lý nền đất
yếu bằng móng cọc nhồi đã và đang triển khai như cầu Thanh Trì, cầu Vĩnh
Tuy, Toà tháp Keangnam…
Tuy nhiên đối với công nghệ xử lý nền bằng cọc khoan nhồi và tường
barret ở nước ta mới chỉ đang ở giai đoạn đầu của sự phát triển. Phần lớn là
dựa vào kinh nghiệm thiết kế và thi công của nước ngoài, chưa có những tổng
kết, đánh giá mang tính hệ thống đầy đủ, đặc biệt đối với công trình lớn phải
có sự tham gia của các chuyên gia nước ngoài trong việc thiết kế và thi công.
Chính vì vậy để áp dụng công nghệ thi công cọc khoan nhồi và tường barret
vào Việt Nam một cách an toàn, nhanh chóng, rộng rãi và hiệu quả thì cần
phải có những nghiên cứu sâu sắc phù hợp với điều kiện tự nhiên và xã hội
của Việt Nam.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


19
Chương 2
QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI
Cọc nhồi là một loại móng cọc thuộc loại móng cọc sâu được thi công
ngay tại hiện trường bằng cách đổ bê tông tươi vào hố (lỗ) khoan trước đó. So
với các loại cọc khác, lịch sử cọc khoan nhồi tương đối mới. Trên thế giới cọc
khoan nhồi được thi công từ những năm 1908-:-1920, cọc được khoan có
đường kính nhỏ 0,3m; dài 6-:-12m, được thi công bằng máy khoan chạy bằng
hơi nước. Cuối những năm 1940-:-1950 công nghệ khoan cọc nhồi đã khá
phát triển. Người ta có thể khoan mở rộng chân, khoan phá đá, cũng như đã

biết sử dụng dung dịch bentonite để giữ thành hố khoan.
Ở Việt Nam cọc khoan nhồi hiện đại được giới thiệu vào những năm
1990, kích thước phổ biến )1-2)m; chiều sâu từ 20-:-70m.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp thi công cọc khoan nhồi khác nhau, ở
đây tác giả chỉ trình bày phương pháp thi công điển hình và hay gặp tại Việt
Nam là thi công cọc khoan nhồi theo công nghệ làm lỗ ướt như sau.
2.1. Công tác chuẩn bị
Để việc thi công cọc khoan nhồi đạt hiệu quả cao thì ngoài việc phải
chuẩn bị các loại thiết bị thi công cần thiết phải điều tra khả năng vận chuyển,
áp dụng các biện pháp ngăn ngừa tiếng ồn và chấn động ... còn phải tiến hành
điều tra đầy đủ các mặt về tình hình vi phạm chung xung quanh công trường.
Phải lựa chọn kỹ thiết bị thi công, việc lựa chọn thiết bị thi công căn cứ
vào loại cọc, chiều sâu lỗ khoan, điều kiện địa chất các tầng đất, điều kiện
thoát nước và xử lý bentonite để có quyết định thích hợp. Cần chú ý máy
khoan thuộc loại thiết bị lớn rất nặng nên nhất thiết phải điều tra đầy đủ về
phương án và lộ trình vận chuyển. Phải đảm bảo có đủ diện tích hiện trường
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


20
để lắp dựng thiết bị, ngoài ra còn phải thực hiện gia cố mặt đường và nền đất
trong khu vực thi công để thuận lợi cho công việc lắp dựng thiết bị và xe cộ đi
lại.
Phải có biện pháp hạn chế tiếng ồn của động cơ máy nổ, điện khí hoá
nguồn động lực ...
Chuẩn bị đầy đủ hồ sơ địa chất của khu vực thi công, có đầy đủ tài liệu
thiết kế cọc nhồi cho mặt bằng công trình như vị trí, cấu tạo, cao độ, cốt thép
cọc, thuyết minh hướng dẫn và các yêu cầu về chất lượng.

Có đủ số liệu ghi chép tìm hiểu về các tư liệu thử nghiệm, thực hiện về
khoan tạo lỗ cũng như khả năng kết quả chịu tải của các cọc khoan nhồi các
công trình lân cận quanh vùng đã được thi công trước.
Cấp nước, điện thi công, đường ra vào công trình, chuẩn bị vữa bentonite
và bể lắng bentonite, đường thoát nước, nhà tạm công trường ...
2.2. Định vị vị trí đặt cọc
Đây là công tác hết sức quan trọng và công trình phải xác định vị trí của
các trục, tim của toàn công trường và vị trí chính xác của các giao điểm, của
các trục.
Phải dùng máy kinh vĩ để xác định vị trí đặt cọc. Việc định vị được tiến
hành trong thời gian dựng ống vách có tác dụng đầu tiên.
Vị trí tim cọc từng trụ được xác định trên cơ sở toạ độ của các cọc và hệ
mốc thiết kế được giao bằng hệ máy toàn đạc.
2.3. Công tác hạ ống vách, khoan và bơm dung dịch bentonite
2.3.1. Hạ ống vách
ống vách có tác dụng giữ cho phần vách khoan ở trên không bị sập lại,
ngăn không cho lớp đất trên chui vào hố khoan.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


21
ống vách cọc nhồi nên dùng ống thép chuyên dùng có chiều dày 4-8mm,
ống vách bằng thép phải có độ cứng nhất định không dễ biến dạng, phía trên
ống vách nên bố trí 1– 2 lỗ tràn vữa.
ống vách được cấu tạo bằng các ống nối liền, ống ngắn từng đoạn từ 1,5 :- 3m chúng được đào và đặt sâu trong nền. Chiều sâu chôn ống vách nên căn
cứ vào địa chất (từng loại đất) và chiều sâu mức nước ngầm mà quyết định.
- Đối với đất sét không nhỏ hơn 1m

- Đối với đất cát không nhỏ hơn 1,5m
Cao độ phần trên ống vách phù hợp với các cao độ của mức vữa bentonite
trong ống vách. Chiều sâu hố đào nên sâu hơn chiều sâu chôn ống vách
khoảng 40-50cm, đường kính hố đào cần rộng hơn đường kính ngoài của ống
vách khoảng 80-100cm, trước khi đặt ống vách vào hố đào nên đầm chặt một
lớp đất sét dính dày 40-50cm. Kiểm tra cao độ, vị trí rồi đặt ống vách ăn sâu
vào lớp đất sét đầm chặt, xung quanh ống vách ta tiếp tục đắp đất sét dính và
đầm chặt từng lớp, đỉnh trên của ống vách cao hơn mặt đất khoảng 20-30cm.
Tuỳ điều kiện thực tế do ảnh hưởng của nước dâng cao hoặc do điều kiện
đổ bê tông trong nước bị hạn chế mà ống vách có thể đặt cao hay thấp, có thể
đặt sâu đến tầng lớp đất không thấm nước, ống vách chỉ được tháo bỏ khi
cường độ bê tông của cọc nhồi ≥25% cường độ thiết kế.
Sau khi định vị xong vị trí của cọc thông qua ống vách, quá trình hạ mang
ống vách được thực hiện bằng thiết bị rung. Để tránh hiện tượng rung ảnh
hưởng tới khu vực xung quanh, trước khi hạ ống vách ta đào sẵn một hố tại vị
trí hạ cọc với mục đích bóc bỏ lớp đất mặt để giảm thời gian rung. Trong quá
trình hạ ống vách việc kiểm tra độ thẳng đứng của nó được thực hiện liên tục
bằng cách điều chỉnh vị trí của búa rung thông qua cẩu, ống vách được cắm
xuống sâu.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


22

Hình 2.1: Phương pháp hạ ống vách

2.3.2. Khoan tạo lỗ

Sau khi đặt xong ống vách thì người ta đưa máy khoan vào vị trí khoan, vị
trí đặt máy phải bằng phẳng, máy phải thăng bằng và thẳng đứng, kiểm tra
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


23
máy bằng máy kinh vĩ sao cho chiều đứng cần khoan ở phạm vi sai số <2%.
Sai số vị trí của đầu mũi khoan và tâm ống vách ≤15mm (đối với khoan
xoay), đối với khoan xung kích thì sai số ≤30mm. Sau khi điều chỉnh xong,
tuỳ theo loại đầu khoan mà có biện pháp gá giữ làm cho mũi khoan đúng
hướng mà không phát sinh hiện tượng nghiêng lệch hoặc di chuyển vị trí máy
khi khoan.
Qúa trình khoan được thực hiện sau khi đặt xong ống vách tạm. Đất lấy ra
khỏi lòng cọc được thực hiện bằng thiết bị khoan đặc biệt, đầu khoan lấy đất
có thể là loại guồng xoắn cho lớp đất sét hoặc là loại thùng cho lớp đất cát.
Điểm đặc biệt của thiết bị này là cần khoan, cần có dạng anten gồm 3 ống
lồng vào nhau và truyền được chuyển động xoay của máy khoan. Cần có thể
kéo dài đến độ sâu cần thiết.
Trong khi khoan do cấu tạo nền đất thay đổi hoặc có khi gặp dị vật đòi hỏi
người chỉ huy khoan phải có kinh nghiệm để xử lý kịp thời kết hợp với một số
công cụ đặc biệt như mũi khoan phá, mũi khoan cắt, gầu ngoạm, búa máy ...

Hình 2.2: Cấu tạo cần khoan và các loại mũi khoan

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ

24

Hình 2.3: Phương pháp khoan tạo lỗ

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


25

Hình 2.4: Máy đang khoan tạo lỗ tại khu đô thị mới Văn Khê

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ