Nghiên cứu ứng dụng công nghệ cọc bê tông ly tâm ứng lực trước trong thi công công trình ngân hàng việt nam thương tín, tỉnh sóc trăng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LÝ THANH TRUNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CỌC BÊ TÔNG LY
TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC TRONG THI CÔNG CÔNG TRÌNH
NGÂN HÀNG VIỆT NAM THƯƠNG TÍN, TỈNH SÓC TRĂNG

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số: 60 – 58 – 02 – 04

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN QUANG TUẤN

HÀ NỘI - 2017



LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kêt quả nêu
trong luận văn là trung thực và kết quả tính toán được nêu trong luận văn là trung thực
và chưa từng được sử dụng trong bất kỳ công trình nào khác..
Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đều được cảm ơn và các thông tin
trích dẫn trong luận văn đều được ghi gõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017

Người làm luận văn

Lý Thanh Trung

i


LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô của trường Đại học Thủy Lợi Hà
Nội, đặc biệt là những thầy cô thuộc bộ môn Địa kỹ thuật và những thầy cô đã trực
tiếp giảng dạy cho tôi trong thời gian theo học vừa qua.
Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Quang Tuấn đã tận tình hướng dẫn tôi
hoàn thành luận văn này.
Nhân đây, tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến những người thân trong gia đình, bạn
bè và đồng nghiệp đã khích lệ, ủng hộ, động viên về mọi mặt để tôi hoàn thành luận
văn này.
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng để hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và sự
hiểu biết của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu xót, rất mong nhận
được những đóng góp quý báo của quý thầy cô và các bạn
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017

Người làm luận văn

Lý Thanh Trung

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................. vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ .......................... ix
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC CỌC BÊ TÔNG, CỌC BÊ TÔNG ỨNG LỰC
TRƯỚC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC BÊ
TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC ........................................................................................... 4
1.1.Phân loại cọc:............................................................................................................. 4
1.1.1.Cọc bê tông cốt thép thường: ................................................................................. 4
1.1.2.Cọc khoan nhồi: ...................................................................................................... 5
1.1.3.Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước: .......................................................................... 6
1.2.Phạm vi ứng dụng: ..................................................................................................... 6
1.2.1.Cọc bê tông cốt thép thường: ................................................................................. 6
1.2.2.Cọc khoan nhồi: ...................................................................................................... 7
1.2.3.Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước: .......................................................................... 8
1.3.Ưu điểm và nhược điểm của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước : .............................. 9
1.3.1. Ưu điểm: ................................................................................................................ 9
1.3.2. Nhược điểm: ........................................................................................................ 10
1.4.Các phương pháp kiểm tra khả năng chịu tải của cọc đơn: ..................................... 10
1.4.1. Phương pháp tra bảng thống kê: .......................................................................... 10
1.4.2. Phương pháp tính theo cường độ: ...................................................................... 12
1.4.3. Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên động (SPT). ............................ 13
1.4.4. Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh. ......................................... 13
1.4.5. Phương pháp xác định từ thí nghiệm nén tĩnh cọc. ............................................ 14
1.4.6. Phương pháp xác định từ thí nghiệm thử động: ................................................. 15
1.5.Ảnh hưởng của quá trình thi công cọc đến sức chịu tải của cọc: ............................ 16

1.6. Một số dạng hư hỏng thường gặp của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước:.............. 17
1.6.1. Cọc bị nứt, gãy khi cẩu vận chuyển: .................................................................. 17
1.6.2. Cọc bị nứt dọc theo thân:.................................................................................... 18
1.6.3. Cọc bị vỡ đầu trong quá trình ép cọc: ................................................................ 19

iii


1.6.4. Cọc bị nghiêng lệch quá mức cho phép trong quá trình ép: ............................... 21
1.6.5. Cọc gặp vật cản: ................................................................................................. 22
1.7. Kết luận chương 1: ................................................................................................. 23
CHƯƠNG 2. LÝ THUYẾT VỀ BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC , PHƯƠNG PHÁP
XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC , THI CÔNG CỌC BÊ TÔNG LY TÂM
ỨNG LỰC TRƯỚC. .................................................................................................... 24
2.1.Khái niệm về bê tông ứng lực trước:....................................................................... 24
2.2 Các phương pháp gây ứng lực: ............................................................................... 25
2.2.1.Phương pháp căng trước: ..................................................................................... 25
2.2.2.Phương pháp căng sau:......................................................................................... 26
2.3.Vật liệu sử dụng cho bê tông ứng lực trước: ........................................................... 27
2.3.1.Bê tông cường độ cao:.......................................................................................... 27
2.3.2.Thép cường độ cao: .............................................................................................. 27
2.4. Đánh giá tổn hao ứng suất trong các giải pháp ứng lực: ........................................ 28
2.5 Lý thuyết cấu kiện chịu nén lệch tâm ứng suất trước: ............................................ 29
2.5.1.Trường hợp lệch tâm bé: ...................................................................................... 29
2.5.2.Trường hợp lệch tâm lớn: .................................................................................... 29
2.6.Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước:........................................................................... 29
2.6.1.Phân loại cọc: ....................................................................................................... 29
2.6.2.Hình dáng cọc: ..................................................................................................... 30
2.6.3. Ký hiệu quy ước: ................................................................................................. 31
2.6.4 Bê tông sử dụng cho cọc ly tâm ứng lực trước: ................................................... 31

2.6.5 Tính toán khả năng chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước: ..................... 31
2.6.6. Quy trình sản xuất cọc bê tông ly tâm dự ứng lực: ............................................ 33
2.7 Phương pháp thi công và nghiệm thu cọc bê tông ly tâm ứng lực trước: .............. 38
2.7.1 Công tác kiểm tra chất lượng cọc khi đưa vào công trường: .............................. 38
2.7.2. Công tác chuẩn bị mặt bằng và phương tiện cơ giới:.......................................... 39
2.7.3.Các phương pháp thi công hạ cọc hiện hành: ...................................................... 40
2.8. Các sự cố liên quan đến thi công cọc ly tâm ứng lực trước: .................................. 45
2.9. Giải pháp hạn chế và khắc phục các sự cố: ............................................................ 47
2.10. Kiểm soát chất lượng thi công: ............................................................................ 48
2.11. Kết luận chương 2: ............................................................................................... 48
iv


CHƯƠNG 3. ÁP DỤNG TÍNH TOÁN ĐỂ XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
LY TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC TRONG THI CÔNG CÔNG TRÌNH NGÂN HÀNG
VIỆT NAM THƯƠNG TÍN, TỈNH SÓC TRĂNG ....................................................... 49
3.1 Giới thiệu công trình: .............................................................................................. 49
3.1.1. Vị trí công trình: .................................................................................................. 49
3.1.2 Nguyên tắc thiết kế: .............................................................................................. 51
3.1.3 Không gian kiến trúc: ........................................................................................... 51
3.2 Khảo sát địa chất công trình: ................................................................................... 53
3.2.1 Số liệu địa chất công trình: ................................................................................... 53
3.2.2.Mặt cắt địa chất công trình: .................................................................................. 54
3.3 Mô tả tổng quát kết cấu công trình: ......................................................................... 55
3.3.1 Các thông số chính của công trình: ...................................................................... 55
3.3.2 Hệ thống kết cấu chịu lực chính của công trình: .................................................. 55
3.4 Tính toán sức chịu tải và chọn phương án móng cọc hợp lý cho công trình: ......... 60
3.4.1 Phương án móng cọc ép thông thường: ................................................................ 60
3.4.2 Phương án móng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước: ............................................ 62
3.4.3 Phương án móng cọc khoan nhồi: ........................................................................ 66

3.4.4 Tính toán giá thành cho cọc BTCT thường và cọc bê tông ly tâm ứng lực trước:69
3.5 Phân tích chuyển vị của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước: .................................... 70
3.6 Kết luận chương 3: .................................................................................................. 73
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM KHI THI CÔNG VỚI
CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC .......................................................... 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 77

v


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Công trình sử dụng cọc bê tông cốt thép thường ............................................. 7
Hình 1.2: Công trình sử dụng cọc khoan nhồi ................................................................ 8
Hình 1.3: Công trình sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước .................................... 9
Hình 1.4:Vết nứt dọc (nhìn bên ngoài và bên trong lòng cọc) ...................................... 18
Hình 1.5: Cọc bị vỡ đầu sau khi đóng ép ...................................................................... 19
Hình 1.6: Cọc bị gẫy ngang thân khi ép ........................................................................ 21
Hình 2.1 Sơ đồ phương pháp căng trước ...................................................................... 26
Hình 2.2 Sơ đồ phương pháp căng sau. ........................................................................ 27
Hình 2.3 Sơ đồ biểu diễn các trường hợp nén lệch tâm ứng suất trước. ....................... 29
Hình 2.4 Cọc bê tông ứng lực trước PC, PHC ............................................................. 30
Hình 2.5 Đoạn đầu cọc .................................................................................................. 30
Hình 2.6 Đoạn cọc nối thêm.......................................................................................... 30
Hình 2.7 Hình ảnh quy trình sản xuất và kiểm tra chất lượng cọc................................ 36
Hình 2.8: Đúc cọc ống theo phương pháp ly tâm ......................................................... 37
Hình 2.9: Kỹ sư kiểm tra phân loại cọc ngay khi tháo khuôn ....................................... 38
Hình 2.10 :Máy ép tĩnh theo phương cổ điển................................................................ 41
Hình 2.11: Máy đóng cọc .............................................................................................. 41
Hình 2.12: Máy khoan tạo lỗ cọc .................................................................................. 42
Hình 2.13: Máy Robot ép cọc ....................................................................................... 43

Hình 2.14: Chi tiết của mối nối cọc .............................................................................. 44
Hình 2.15:Mối nối cọc ly tâm dự ứng lực có bản mã ................................................... 45
Hình 2.16: Công tác nối cọc ở công trường. ................................................................. 45
Hình 2.17: Bể đầu cọc khi ép ........................................................................................ 46
Hình 2.18: Sự cố nứt cọc khi vận chuyển ..................................................................... 46
Hình 2.19: Máy bị lún nghiêng do mặt bằng yếu .......................................................... 47
Hình 2.20: Máy bị lún do mặt có nước ......................................................................... 47
Hình 3.1: Phối cảnh công trình...................................................................................... 50
Hình 3.2: Mặt bằng tổng thể công trình ........................................................................ 50
Hình 3.3: Mặt cắt ngang của công trình ........................................................................ 52

vi


Hình 3.4: Mặt cắt địa chất công trình ............................................................................ 54
Hình 3.5: Sơ đồ không gian tính toán của công trình .................................................... 56
Hình 3.6: Mô hình đã tính toán của cọc ........................................................................ 71
Hình 3.7: Các điểm chảy dẻo của đất ............................................................................ 71
Hình 3.8: Chuyển vị ngang của cọc theo hai phương ................................................... 72
Hình 3.9: Chuyển vị ngang tại đỉnh cọc ........................................................................ 72
Hình 3.10: Chuyển vị ngang dọc thân cọc .................................................................... 73

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Hệ số uốn dọc.................................................................................................. 5
Bảng 1.2: Hệ số các loại búa ......................................................................................... 15
Bảng 2.1:Bảng kích thước cọc. ..................................................................................... 31
Bảng 2.2: Thông số cọc ................................................................................................. 39

Bảng 3.1: Bảng xác định các đại lượng của địa chất công trình ................................... 53
Bảng 3.2: Bảng tĩnh tải do tường gạch .......................................................................... 57
Bảng 3.3: Bảng hoạt tải trên các sàn ............................................................................. 57
Bảng 3.4: Bảng các tổ hợp tải trọng tác dụng lên kết cấu khung .................................. 58
Bảng 3.5: Kết quả tính toán cọc ép thông thường ......................................................... 61
Bảng 3.6: Kết quả tính toán cọc bê tông ly tâm ứng lực trước ..................................... 65
Bảng 3.7: Kết quả tính toán cọc khoan nhồi ................................................................. 67
Bảng 3.8: So sánh các loại cọc ...................................................................................... 68
Bảng 3.9: bảng dự toán cho 1 cọc bê tông cốt thép thường với chiều dài 10m ............ 69
Bảng 3.10: Bảng báo giá cọc bê tông ly tâm ứng lực trước của nhà máy..................... 69

viii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ
BT: trọng lượng bản thân cấu kiện bê tông cốt thép
DEAD: tĩnh tải do tường gạch, gạch lát nền, …
LIVE : hoạt tải chất đầy trên sàn.
GioXdương : tải trọng gió tác dụng theo chiều dương trục X
GioXâm: tải trọng gió tác dụng theo chiều âm trục X
GioYdương : tải trọng gió tác dụng theo chiều dương trục Y
GioYâm: tải trọng gió tác dụng theo chiều âm trục Y
ULT: ứng lực trước

ix



MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài:

Trong các công trình xây dựng sử dụng cọc bê tông cốt thép thường có các mặt hạn
chế.
Việc xuất hiện sớm các vết nứt trong cọc bê tông cốt thép thường do biến dạng không
tương thích giữa thép và bê tông.
Khi cọc chịu kéo và uốn, phần bê tông trong cọc phát sinh các vết nứt làm giảm khả
năng chống ăn mòn của cọc, từ đó làm giảm tuổi thọ của cọc, nhất là trong các môi
trường ăn mòn mạnh. Để khắc phục các hạn chế của cọc bê tông cốt thép thường thi ta
sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng suất trước vì có các ưu điểm:
Bê tông được nén trước ở điều kiện khai thác phần bê tông không suất hiện ứng suất
kéo (hoặc nếu có suất hiện thì giá trị nhỏ không gây nứt). Do bê tông được ứng suất
trước, kết hợp với quay ly tâm đã làm cho cọc đặc chắc chịu được tải trọng cao không
nứt, tăng khả năng chống thấm, chống ăn mòn cốt thép. Do sử dụng bê tông và thép
cường độcao nên tiết diện cốt thép giảm dẫn đến trọng lượng của cọc giảm, thuận lợi
cho việc vận chuyển, thi công
Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có độ cứng lớn hơn cọc bê tông cốt thép thường nên
có thể đóng sâu vào nền đất hơn tận dụng khả năng chịu tải của đất nền dẫn đến sử
dụng ít cọc trong một đài móng hơn. Chi phí xây dựng móng giảm dẫn đến có lợi về
kinh tế.
2.Mục đích của đề tài:
Trên cơ sở khảo sát thực tế và các kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài
nước về bê tông ứng lực trước. Chúng ta vận dụng vào cọc bê tông ly tâm ứng lực
trước.
Thay thế cọc bê tông cốt thép thường bằng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cho các
công trình xây dựng.

1


Bằng các ứng dụng công nghệ hiện đại vào cọc bê tông ly tâm ứng lực trước và điều
kiện thi công thực tế để sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước đạt hiệu quả cao.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài:
Nghiên cứu tổng quan về cọc bê tông ly tâm ứng lực trước.
Đối tượng nghiên cứu là phương án cọc bê tông ly tâm ứng lực trước, khả năng nghiên
cứu áp dụng của phương pháp, cùng các phương pháp tính toán và thi công liên quan
đến cọc bê tông ly tâm ứng lực trước.
Điều kiện địa chất công trình chung khu vực địa bản tỉnh Sóc Trăng và điều kiện địa
chất công trình tại vị trí dự án áp dụng (Ngân hàng Việt Nam Thương Tín).
Tìm hiểu các công thức tính toán liên quan đến cọc bê tông ly tâm ứng lực trước tại
Việt Nam cụ thể là địa bàn tỉnh Sóc Trăng
Ứng dụng các phương pháp nghiên cứu dưới đây để tính toán cho một vài công trình
tại Sóc Trăng , Áp dụng tính toán cọc ly tâm cho công trình cụ thể là Ngân hàng Việt
Nam Thương Tín.
4.Nội dung nghiên cứu của đề tài:
Tính toán móng cọc theo TCXD 205-1998.
Tính toán sức chịu tải và bố trí cho móng cọc ly tâm ứng lực trước
Phân tích kết quả và nhận xét, chọn ra phương án cọc hợp lý nhất
5.Phương pháp nghiên cứu của đề tài:
Phương pháp điều tra thu thập số liệu.
Phương pháp giải tích.
Phương pháp khảo sát thực tế
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.
6.Nội dung của đề tài:
Nội dung báo cáo gồm 3 chương:
2


Chương 1: Tổng quan về cọc bê tông, cọc bê tông ly tâm ứng lực trước và các phương
pháp đánh giá sức chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước
Chương 2: Lý thuyết về bê tông ly tâm ứng lực trước, phương pháp xác định sức chịu
tải của cọc, thi công cọc bê tông ly tâm ứng lực trước

Chương 3: Áp dụng tính toán để xác định sức chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng lực
trước trong thi công công trình Ngân Hàng Việt Nam Thương Tín, tỉnh Sóc Trăng
7.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
Với điều kiện thực tế xây dựng hiện nay đại đa số các công trình đều sử dụng cọc bê
tông cho các công trình nhà cao tầng, nhất là cọc ly tâm ứng lực trước nên việc nghiên
cứu đề tài này hoàn toàn áp dụng được cho thực tiễn.

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC CỌC BÊ TÔNG, CỌC BÊ TÔNG
ỨNG LỰC TRƯỚC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU
TẢI CỦA CỌC BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC
1.1.Phân loại cọc:
1.1.1.Cọc bê tông cốt thép thường:
Là loại cọc được sản xuất tại xưởng hoặc công trường bằng bê tông cốt thép đúc sẵn
và dùng thiết bị đóng, hoặc ép xuống đất. Loại cọc phổ biến thường có tiết diện vuông,
chiều dài tiết diện cọc phụ thuộc vào thiết kế, nếu chiều dài cọc quá lớn, có thể chia
cọc thành những đoạn ngắn để thuận tiện cho việc chế tạo và phù hợp với thiết bị
chuyên chở và thiết bị hạ cọc.
Cạnh cọc thường gặp ở Việt Nam hiện nay là 0,2 ÷ 0,4m, chiều dài cọc thường nhỏ
hơn 12m vì chiều dài tối đa của 1 cây thép là 11,7m. Bê tông dùng cho cọc có mác từ
250 ÷ 350 (tương đương cấp độ bền (B20 ÷ B25). Khả năng chịu tải theo vật liệu cọc
bê tông cốt thép thường được tính theo công thức:
Qvl = ϕ.(Rb.Ac + Rs.As )

Trong đó:
Rb – cường độ chịu nén của bê tông.
Ac – diện tích mặt cắt ngang cọc.
Rs – cường độ chịu nén của thép.

ϕ – hệ số uốn dọc (tra bảng 1.1)
As – diện tích của cốt thép bố trí trong cọc.

4

(1.1)


Bảng 1.1: Hệ số uốn dọc
Ltt/b

14

16

18

20

22

24

26

28

30

Ltt/d

12,1

13,9

15,6

17,3

19,1

20,8

22

24,3

26

ϕ

0,93

0,89

0,85

0,81

0,77

0,73

0,66

0,64

0,59

Trong đó:
b: Là cạnh cọc vuông.
d: Đường kính cọc tròn.
Ltt : chiều dài tính toán của cọc, không kể phần cọc nằm trong lớp đất yếu bên trên.
1.1.2.Cọc khoan nhồi:
Đường kính cọc thường là 0,6m, 0,8m, 1m, 1,2m, 1,4m. Chiều dài cọc không hạn chế
tùy theo điều kiện địa chất công trình, từng địa điểm xây dựng và quy mô công trình.
Cọc khoan nhồi có tiết diện và độ sâu mũi cọc lớn hơn nhiều so với cọc đúc sẵn, nên
mặc dù sức kháng đơn vị nhỏ đi, nhưng sức chịu tải vẫn lớn hơn, do đó số lượng cọc
trong một đài cọc ít, việc bố trí đài cọc trong các công trình ngầm cũng dễ dàng hơn vì
vậy khi tải trọng công trình rất lớn thì ta nên sử dụng cọc khoan nhồi.
Khả năng chịu tải theo vật liệu cọc được tính theo công thức :
Qvl = k.m(Rb.Ac + Rs .As )
Trong đó:
Rb – cường độ chịu nén của bê tông.
Ac – diện tích mặt cắt ngang cọc.
Rs – cường độ chịu nén của thép.
As – diện tích của cốt thép bố trí trong cọc.
k.m – hệ số điều kiện làm việc, k.m = 0,7.

5

(1.2)


1.1.3.Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước:
Là loại cọc được sản xuất trên dây chuyền, bảo dưỡng trên dây chuyền và thực hiện
hoàn toàn trong nhà máy. Cọc bê tông ly tâm dự ứng lực có hai loại hình dạng: cọc
tròn và cọc vuông
Cọc có đường kính từ 300 ÷ 1000 (mm). Được sản xuất bằng phương pháp quay ly
tâm có cấp độ bền chịu nén của bê tông từ B40 đến B60. Chiều dài và bề dày thành
cọc tùy thuộc vào đường kính ngoài của cọc. Với cọc có đường kính ngoài 300mm thì
chiều dài cọc tối đa là 13m và chiều dày thành cọc là 60mm, với cọc có đường kính
ngoài 1000mm thì chiều dài cọc tối đa là 24m, chiều dày thành cọc là 140mm.
1.2.Phạm vi ứng dụng:
1.2.1.Cọc bê tông cốt thép thường:
Cọc bê tông cốt thép thường có mác bê tông là mác 250 đến mác 350. Với loại cọc này
tiết diện cọc chủ yếu nằm trong loại cọc nhỏ, là loại nhỏ hơn 45x45cm sức chịu tải của
cọc theo vật liệu vì vậy cũng không lớn.
Cọc nhỏ thường là giải pháp tối ưu cho công trình có tải trọng không lớn, khi tải trọng
chân cột lớn, đòi hỏi nhiều cọc trong một nhóm cọc do đó đài cọc rất lớn và việc bố trí
đài cọc trong công trình ngầm cũng gặp khó khăn.
Cọc bê tông cốt thép thường sử dụng thích hợp và tốt trong môi trường khu dân cư
mới, tại những nền địa chất mới san lấp, đất nền có chướng ngại vật. Trong trường hợp
này, cọc bê tông cốt thép thường có khả năng xuyên qua các lớp địa chất phức tạp và
chướng ngại vật mà vẫn đảm bảo cọc không bị nứt gãy, kỹ thuật viên hoàn toàn có thể
kiểm soát được chất lượng cọc đã ép.

6

Hình 1.1: Công trình sử dụng cọc bê tông cốt thép thường
1.2.2.Cọc khoan nhồi:
Cọc khoan nhồi có tiết diện và độ sâu mũi cọc lớn hơn nhiều so với cọc đúc sẵn, nên
mặc dù sức kháng đơn vị nhỏ đi, nhưng sức chịu tải vẫn lớn, do đó số lượng cọc trong
một đài cọc ít, việc bố trí đài cọc trong các công trình ngầm cũng dễ dàng hơn vì vậy
khi tải trọng công trình rất lớn khoảng 15 tầng thì ta nên dùng cọc khoan nhồi.
Ưu điểm của cọc khoan nhồi là cọc có thể đặt vào những lớp đất rất cứng thậm chí tới
đá mà cọc đóng không thể tới được.
Một ưu điểm khác của cọc nhồi là sức chịu tải ngang rất lớn việc thi công cọc nhồi có
chấn rung nhỏ hơn nhiều so với thi công cọc đóng, thi công cọc nhồi không gây trồi
đất xung quanh không đẩy các cọc sẵn có xung quanh sang ngang.
Cọc khoan nhồi có sức chịu tải ngang rất lớn nên việc thi công cọc nhồi có chấn rung
nhỏ hơn nhiều so với thi công cọc đóng, thi công cọc nhồi không gây trồi đất xung
quanh, không đẩy các cọc sẵn có xung quanh sang ngang nên cọc khoan nhồi hoàn
toàn có thể áp dụng để xây dựng nhà cao tầng tại các khu dân cư đông đúc, nhà xây
chen, nhà xây liền kề mặt phố, nhà biệt thự vì nó khắc phục được 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.

7


Hình 1.2: Công trình sử dụng cọc khoan nhồi
1.2.3.Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước:
Cọc ly tâm dự ứng lực có thể cắm sâu hơn rất nhiều so với cọc bê tông cốt thép thường
nên tận dụng được khả năng chịu tải của đất nền do đó số lượng cọc trong một đài ít,
việc bố trí và thi công cũng dễ dàng, tiết kiệm chi phí xây dựng đài móng.
Do sử dụng bê tông và thép cường độ cao nên giảm tiết diện cốt thép dẫn đến giảm

trọng lượng thuận tiện cho việc vận chuyển, thi công kinh tế hơn.
Một ưu điểm khác của cọc bê tông ly tâm dự ứng lực là sức chịu tải ngang lớn do bê
tông trong cọc được ứng lực trước nên tăng khả năng chịu kéo của bê tông vì thế tăng
khả năng chống thấm, chống ăn mòn.
Cọc ống ly tâm ứng lực trước được sử dụng trong trường hợp nền địa chất không có
chướng ngại vật như đất ruộng hoặc đất mới san lấp. Việc thi công cọc có thể dùng
nhiều phương pháp như cọc hạ bằng búa, máy ép, phương pháp xoắn hoặc phương
pháp xói nước.

8


Hình 1.3: Công trình sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước
1.3.Ưu điểm và nhược điểm của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước :
1.3.1. Ưu điểm:
- Cọc được sản xuất trong nhà máy bằng quy trình khép kín nên chất lượng cọc ổn
định, dễ kiểm soát khi thi công và đảm bảo chất lượng
- Do bê tông được ứng suất trước nên cọc bê tông ly tâm ứng suất trước sẽ không bị
biến dạng, bị nứt trong quá trình vận chuyển, lắp dựng và sử dụng.
- Do bê tông được ứng suất trước, kết hợp với quay ly tâm đã làm cho bê tông của cọc
đặc chắc chịu được tải trọng cao, không nứt, tăng khả năng chống thấm, chống ăn
mòn cốt thép, ăn mòn sulphate trong giai đoạn khai thác công trình.
- Do sử dụng bê tông và thép cường độ cao nên giảm tiết diện bê tông và cốt thép dẫn
đến trọng lượng cọc giảm thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công lên hiệu quả kinh tế
cao hơn cọc thông thường.
- Cọc có chiều dài lớn hơn cọc bê tông cốt thép thường nên có ít mối nối hơn
- Sức chịu tải theo đất nền tăng do: Với cùng tiết diện thì cọc tròn có diện tích ma sát
nhiều hơn cọc vuông vì thế tăng khả năng chịu tải.
- Do cọc có hình dạng tròn nên cọc có khả năng chịu tải đều.
- Việc sử dụng bê tông cường độ cao sẽ làm giảm kích thước ngang của cấu kiện, giảm

trọng lượng của cấu kiện, sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế, kỹ thuật
- Có độ cứng lớn hơn do đó có độ võng và biến dạng bé hơn.

9


1.3.2. Nhược điểm:
- Khả năng chịu cắt của cọc tương đối kém
- Khả năng chịu tải trọng do đập kém
- Cọc chỉ nên được ứng dụng tại những địa điểm có điều kiện địa chất tương đối ổn
định mềm có thể đóng ép trực tiếp được, nhưng vùng có lớp đá phong hóa hoặc cát
chặt phải dùng biện pháp khoan dẫn
- Kinh phí đầu tư nhà máy lớn.
1.4.Các phương pháp kiểm tra khả năng chịu tải của cọc đơn:
1.4.1. Phương pháp tra bảng thống kê:
Phương pháp này dựa trên quy phạm của Liên Xô
Sức chịu tải của cọc đơn được dùng là.

Qa =

Qtc
K at

(1.5)

Trong đó:
Kat – hệ số an toàn được lấy (khi xét đến hiệu ứng của nhóm) là.
Kat = 1,4 cho móng trên 21 cọc.
Kat = 1,55 cho móng từ 11 đến 20 cọc.
Kat = 1,65 cho móng từ 6 đến 10 cọc.

Kat = 1,75 cho móng dưới cọc.
Qtc – xác định gồm 2 thành phần là khả năng chịu mũi và khả năng bám trượt bên
hông.

=
Qtc mR .qm .Fc + u ∑ m f . f si .Li
Trong đó:

10

(1.6)


mR – hệ số điều kiện làm việc tại mũi cọc, lấy mR = 0,7 cho sét, mR = 1 cho cát.
mf – hệ số điều kiện làm việc của đất bên hông, lấy mf = (0,9 ÷ 1) cho cọc.
mf = 0,6 cho cọc khoan nhồi.
qm – khả năng chịu tải mũi cọc, tra bảng.
fsi – khả năng ma sát xung quanh cọc.
Fc – tiết diện cọc.
Li, u – chiều dài phân đoạn và chu vi cọc.
Đối với cọc trong đất yếu với độ sệt B < 0,6 và cát có Df < 0,33 (trạng thái rời) thì
quy phạm khuyến cáo nên xác định bằng phương pháp nén tĩnh.
B: Độ sệt.
Df : độ chặt tương đối.
Riêng đối với cọc khoan nhồi, trị số qm được xác định thep phương pháp sau.
Trường hợp trong cát.

q m = 0,75.β .(γ '.D.A ok + α .γ 1.L.Bko )
Trong đó:

A ok , Bko - tra theo bảng ϕ o
γ ',γ 1 - dung trọng của đất nền dưới và trên mũi cọc.
L, D – chiều dài cọc và đường kính cọc.
Trường hợp trong sét.
Trị số qm được tra bảng theo độ sệt B.

11

(1.7)


1.4.2. Phương pháp tính theo cường độ:

QS =

QS
AF AF
Q
+ P = S S+ P P
FS S FS P FS S
FS P

(1.8)

Với FSs là hệ số an toàn cho thành phần ma sát FSs = 2.
FSp là hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc FSp = 3.
1.4.2.1 Thành phần ma sát xung quanh cọc Qs.

Qs = fs As = ∑ f si .U i . Li

(1.9)

Trong đó:
U – Là chu vi cọc (cm).
fsi = Ca+ Ks σ 'v tanϕa .

Ks= (1 − sinϕ )  OCR
1.4.2.2 Sức chịu tải của mũi cọc (qp).
a. Theo phương pháp Terzaghi:
qp =1,3.C.Nc +σ 'v .Nq +0,6. γ .R. Nγ (đối với cọc tròn).

(1.10)

qp =1,3.C.Nc +σ 'v .Nq +0,4. γ .b. Nγ (đối với cọc vuông). (1.11)
Nc , Nq , Nγ . Tra bảng 3.5 trang 174 sách Nền Móng của TS. Châu Ngọc Ẩn [1]
b. Theo phương pháp Meyerhof:
qp= C. Nc + q. Nq

(1.12)

Tra biểu đồ 3.28 trang 178. sách Nền Móng của TS. Châu Ngọc Ẩn [1]
c. Theo TCVN 205-1998:
Qp= C. Nc+σ'v. Nq+γ. R. Nγ

12

(1.13)


1.4.3. Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên động (SPT).

Xuyên động (SPT) được thực hiện bằng ống tách đường kính 5,1cm, dài 45cm, đóng
bằng búa rơi tự do nặng khoảng 63,5kg, với chiều cao rơi là 76cm. Đếm số búa để
đóng cho từng 15cm ống lún trong đất (3 lần đếm), 15cm đầu không tính, chỉ dùng giá
trị số búa cho 30cm sau là N (búa), được xem như là số búa tiêu chuẩn N.
Quy phạm (TCXD 205- 1998) cho phép dùng công thức của Meyerhof (1956).
Qu= K1. N. Ac + K2. Ntb. u. Lc

(1.14)

Trong đó:
K1 = 400 cho cọc đóng và K1 = 120 cho cọc khoan nhồi.
K2 = 2 cho cọc đóng và K2 = 1 cho cọc khoan nhồi.
N – số búa dưới mũi cọc.
Ntb – số búa trung bình suốt chiều dài cọc.
Hệ số an toàn áp dụng cho công thức trên là 2,5 ÷ 3,0.
1.4.4. Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh.
Xuyên tĩnh được thực hiện bằng mũi côn tiết diện 10cm2, góc đỉnh 60o, xuyên trong
đất để đo sức chống xuyên Rp cho từng 20cm độ sâu dưới đất.
Từ giá trị Rp này, quy phạm cho phép tính qm và fs như sau:
Khả năng chịu tải mũi cọc.
qm = Kr.Rp

(1.15)

Trong đó:
Rp – khả năng chống xuyên tại mũi cọc.
Kr – hệ số tra theo loại đất và loại cọc, được lấy trung bình Kr = 0,5 cho cọc thường và
Kr = 0,3 cho cọc khoan nhồi.

13