Nghiên cứu ứng dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cho nhà cao tầng thi công bằng phương pháp sotobory (luận văn thạc sĩ)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
----------------------------------

NGUYỄN TRỌNG TRUNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG
LỰC TRƯỚC CHO NHÀ CAO TẦNG THI CÔNG BẰNG
PHƯƠNG PHÁP SOTOBORY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI - 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
----------------------------------

NGUYỄN TRỌNG TRUNG

KHÓA: 2017-2019

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG LỰC
TRƯỚC CHO NHÀ CAO TẦNG THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG
PHÁP SOTOBORY
Chuyên nghành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS.NGUYỄN ĐỨC NGUÔN
XÁC NHẬN
CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN
TS.NGUYỄN NGỌC THANH

HÀ NỘI – 2019


LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô Trường
Đại học Kiến Trúc Hà Nội, đặc biệt là các Thầy, Cô trong Khoa Sau đại học
đã tận tình dạy bảo tôi trong suốt thời gian học tập tại Trường.
Đồng thời, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Giáo viên hướng
dẫn - PGS.TS. Nguyễn Đức Nguôn đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết,
tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đồng nghiệp của tôi
đã quan tâm, động viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và làm luận
văn.
Mặc dù tôi đã cố gắng thực hiện luận văn trong phạm vi và khả năng cho
phép, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, tôi rất mong
nhận được sự đóng góp của quý Thầy, Cô và các bạn để tôi có thể hoàn thiện
hơn về kiến thức và có bước nghiên cứu bổ sung, phát triển.
Hà Nội, Ngày

tháng năm 2019

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Trọng Trung


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học
độc lập của tôi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn
là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng.
Hà Nội, Ngày

tháng năm 2019

TÁC GIẢ LUẬN VĂN


MỤC LỤC

Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt trong Luận văn
Danh mục các hình trong Luận văn
Danh mục các bảng biểu trong Luận văn
Danh mục sơ đồ trong Luận văn
MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài ............................................................................................ 1
* Mục đích nghiên cứu ...................................................................................... 3
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................... 3
* Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 3
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ........................................................ 3

* Cấu trúc luận văn ............................................................................................ 4

NỘI DUNG
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP CỌC BÊ TÔNG CHO NHÀ
CAO TẦNG ...................................................................................................... 5
1.1. Tình hình xây dựng nhà cao tầng ở Việt Nam [17] ............................... 5
1.2. Vai trò của móng cọc trong nhà cao tầng................................................ 6
1.3. Các giải pháp móng cọc cho nhà cao tầng .............................................. 7
1.3.1. Móng cọc sử dụng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn [14] .............................. 8
a. Cọc bê tông cốt thép thường .......................................................................... 8
b. Cọc bê tông ly tâm dự ứng lực ....................................................................... 9
c. Các biện pháp thi công cọc bê tông ly tâm ƯLT. ......................................... 11
1.3.2. Móng sử dụng bê tông cốt thép đổ tại chỗ[14]....................................... 16
a. Móng cọc khoan nhồi [14]. .......................................................................... 16


b. Móng cọc Barrette [14] ................................................................................ 17
1.3.3. Nhận xét về các giải pháp móng cọc sử dụng cho nhà cao tầng. ------ 19
Chương 2. CƠ SỞ ÁP DỤNG CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG LỰC
TRƯỚC THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOTOBORY................... 20
2.1. Khái niệm về cọc ống bê tông ly tâm dự ứng lực và thi công cọc bê
tông ly tâm ứng lực trước bằng phương pháp Sotobory ............................ 20
2.1.1.Khái niệm về cọc ống bê tông ly tâm dự ứng lực ................................... 20
2.1.2.Khái niệm về thi công cọc bê tông ly tâm ứng lực trước bằng phương
pháp Sotobory .................................................................................................. 22
2.2. Quy trình sản xuất cọc ly tâm trong nhà máy [17]............................... 23
2.3. Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu [2]..................................... 28
2.4. Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền [6] .................................... 29
2.5. Giải pháp thi công cọc ống ly tâm ứng lực trước cho nhà cao tầng
bằng phương pháp Sotobory......................................................................... 32

2.5.1. Nội dung và yêu cầu kỹ thuật của phương pháp thi công ...................... 32
a. Nội dung: ..................................................................................................... 32
b. Yêu cầu kỹ thuật [1]: ................................................................................... 32
2.5.2. Máy thi công và vật liệu cọc [1]............................................................. 35
a. Máy và thiết bị thi công: .............................................................................. 35
b. Vật liệu cọc: ................................................................................................. 35
2.5.3. Tổ chức thi công và kỹ thuật thi công bằng phương pháp Sotobory ...... 36
a. Tổ chức thi công .......................................................................................... 36
b. Kỹ thuật thi công khoan thả ......................................................................... 36
c. Giám sát và nghiệm thu [1] .......................................................................... 48
2.6. Đề xuất quy trình ứng dụng cọc bê tông ly tâm dự ứng lực thi công
bằng phương pháp Sotobory cho nhà cao tầng. .......................................... 53


Chương 3. TÍNH TOÁN ÁP DỤNG CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG LỰC
TRƯỚC VÀO MỘT CÔNG TRÌNH CAO TẦNG CỤ THỂ TRÊN ĐỊA
BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI ........................................................................ 55
3.1. Giới thiệu công trình cụ thể và điều kiện địa chất thủy văn. ............... 55
3.1.1. Giới thiệu công trình .............................................................................. 55
3.1.2. Điều kiện khí hậu, khí tượng.................................................................. 55
3.1.3. Điều kiện địa chất thuỷ văn.................................................................... 55
3.1.4. Điều kiện địa chất công trình ................................................................. 56
3.2. Lựa chọn giải pháp cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thi công bằng
phương pháp Sotobory có vữa bê tông chèn thân và cọc khoan nhồi vào
tính toán móng công trình. ............................................................................ 67
3.2.1. Tính toán sức chịu tải theo vật liệu cọc. ................................................. 67
a. Sức chịu tải vật liệu cọc bê tông ly tâm ứng lực trước ................................. 67
b. Sức chịu tải vật liệu cọc khoan nhồi ............................................................ 69
c. Nhận xét sức chịu tải cọc theo vật liệu giữa cọc bê tông ly tâm ƯLT và cọc
khoan nhồi. ...................................................................................................... 71

3.2.2. Tính toán sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền ............................ 71
a. Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước ................................................................. 71
b. Cọc khoan nhồi ............................................................................................ 74
3.2.3. Nhận xét về hai phương án cọc trên phương diện sức chịu tải............... 76
3.2.4. Đánh giá so sánh chi phí của hai phương án cọc.................................... 77
3.2.5. Đánh giá so sánh tiến độ thi công của 01 cọc khoan nhồi và 01 cọc bê
tông ly tâm ứng lực trước thi công bằng phương pháp Sotobory..................... 80
3.3. Nghiên cứu cải tiến thay thế vữa bê tông chèn thân cọc bằng vữa xi
măng cát để giám chi phí và thời gian thi công: .......................................... 81
3.3.1. Yêu cầu kỹ thuật [1]:.............................................................................. 81
3.3.2. Máy thi công và vật liệu cọc [1]............................................................. 82


a. Máy và thiết bị thi công ............................................................................... 82
b. Vữa chèn thân và vữa mũi cọc ..................................................................... 83
3.3.3. Tổ chức thi công và kỹ thuật thi công .................................................... 84
a. Tổ chức thi công (tương tự như chèn thân cọc vữa bằng bê tông) ............... 84
b. Kỹ thuật thi công.......................................................................................... 84
3. Giám sát và nghiệm thu [1].......................................................................... 91
3.3.4. Tính toán sức chịu tải theo vật liệu ........................................................ 93
3.3.5. Tính toán sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền ............................ 93
3.3.6. Nhận xét về sức chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thi công
bằng phương pháp Sotobory khi dùng vữa bê tông chèn thân và dùng xi măng
đất chèn thân. ................................................................................................... 96
3.3.7. Đánh giá so sánh chi phí của phương án dùng vữa bê tông chèn thân và
phương án dùng xi măng đất chèn thân ........................................................... 96
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................... 99
Kết luận ........................................................................................................... 99
Kiến nghị ......................................................................................................... 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu/ chữ viết tắt

Giải nghĩa

ƯLT

Ứng lực trước

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

BTLT ƯLT

Bê tông ly tâm ứng lực trước

BTCT

Bê tông cốt thép

TVGS

Tư vấn giám sát

SCT

Sức chịu tải

SPT

Thín nghiệm xuyên tiêu chuẩn

PHC

Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cường độ cao

HK

Hố khoan
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu hình

Tên hình

Hình 1.1

Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn

Hình 1.2

Ép tĩnh cọc theo phương pháp cổ điển

Hình 1.3

Thi công đóng cọc

Hình 1.4

Thi công ép cọc bằng Robot

Hình 1.5

Thi công khoan ép cọc

Hình 1.6

Thi công khoan thả cọc

Hình 2.1

Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước

Hình 2.2

Kiểm tra vật liệu đầu vào


Hình 2.3

Quét dầu chống dính vào khuôn

Hình 2.4

Gia công lồng thép và lắp lồng thép vào khuôn

Hình 2.5

Rải bê tông vào khuôn

Hình 2.6

Kéo căng thép

Hình 2.7

Quay ly tâm cọc

Hình 2.8

Dưỡng hộ cọc trong lò hơi và lò cao áp

Hình 2.9

Kiểm tra chất lượng cọc

Hình 2.10

Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thi công bằng phương
pháp Sotobory

Hình 2.11

Hàn bản tole vào mặt bích cọc

Hình 2.12

Khoan tạo lỗ dịch vụ

Hình 2.13

Hàn nối cọc tại lỗ khoan phục vụ

Hình 2.14

Định vị máy khoan

Hình 2.15

Khoan mồi và hạ ống vách

Hình 2.16

Ống Tremie

Hình 2.17

Lắp ống Tremie

Hình 2.18

Đổ bê tông

Hình 2.19

Hạ cọc đến vị trí neo giữ

Hình 2.20

Xoay và ghì hạ cọc đến cao độ mũi cọc thiết kế

Hình 2.21

Neo giữ cọc tại cao độ thiết kế

Hình 3.1

Mặt cắt ngang cọc bê tông ly tâm PHC-600


Hình 3.2

Mặt cắt ngang cọc khoan nhồi bê tông cốt thép D800

Hình 3.3

Máy thi công khoan tạo lỗ

Hình 3.4

Cân đo tỷ trọng vữa

Hình 3.5

Bảo dưỡng mẫu và qui cách lấy mẫu vữa xi măng

Hình 3.6

Trạm trộn vữa xi măng

Hình 3.7

Qui trình bơm vữa mũi và thân cọc

Hình 3.8

Cảm biến loadcell

Hình 3.9

Màn hình hiện thị

Hình 3.10

Phiếu kiểm soát chất lượng vữa trộn

Hình 3.11

Bộ đo lưu lượng vữa

Hình 3.12

Màn hình hiện thị các thông số khi khoan

Hình 3.13

Phiếu kiểm soát chất lượng cọc

DANH MỤC BẢNG, BIỂU
Số hiệu bảng

Tên bảng

Bảng 3.1

Bảng diện phân bố của đất lớp 2 ở các hố khoan

Bảng 3.2

Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 2

Bảng 3.3

Bảng diện phân bố của đất lớp 3 ở các hố khoan

Bảng 3.4

Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 3

Bảng 3.5

Bảng diện phân bố của đất lớp 4 ở các hố khoan

Bảng 3.6

Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 4

Bảng 3.7

Bảng diện phân bố của đất lớp 5 ở các hố khoan

Bảng 3.8

Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 5

Bảng 3.9

Bảng diện phân bố của đất lớp 6 ở các hố khoan

Bảng 3.10

Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 6

Bảng 3.11

Bảng diện phân bố của đất lớp 7 ở các hố khoan

Bảng 3.12

Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 7

Bảng 3.13

Bảng diện phân bố của đất lớp 8 ở các hố khoan

Bảng 3.14

Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 8

Bảng 3.15

Bảng thông số cọc ly tâm ƯLT:

Bảng 3.16

Bảng kết quả tính toán sức chịu tải theo vật liệu cọc ly
tâm ƯLT

Bảng 3.17

Bảng thông số cấu tạo và kết quả tính toán sức chịu tải
theo vật liệu cọc khoan nhồi.

Bảng 3.18

Bảng so sánh sức chịu tải và lượng dùng vật liệu cọc
giữa cọc ly tâm và cọc khoan nhồi

Bảng 3.19

Bảng tính sức chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng lực
trước thi công bằng phương pháp khoan thả theo đất
nền, chèn thân bằng vữa bê tông

Bảng 3.20

Bảng tính sức chịu tải theo đất nền cọc khoan nhồi

D800

Bảng 3.21

Bảng so sánh sức chịu tải giữa cọc ly tâm ƯLT thi công
bằng phương pháp khoan thả và cọc khoan nhồi

Bảng 3.22

Bảng tính toán chi phí xây dựng cho 1 cọc bê tông ly
tâm D600 thi công theo phương pháp khoan thả, chèn


thân bằng vữa bê tông

Bảng 3.23

Bảng tính toán chi phí xây dựng cho 1 cọc khoan nhồi
800

Bảng 3.24

Bảng so sánh thời gian thi công cọc khoan nhồi và 01
cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thi công bằng phương
pháp Sotobory

Bảng 3.25

Bảng tính sức chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng lực
trước thi công bằng phương pháp khoan thả theo đất

nền, chèn thân bằng xi măng đất

Bảng 3.26

Bảng so sánh sức chịu tải giữa cọc ly tâm ƯLT dùng bê
tông chèn thân và dung xi măng đất chèn thân

Bảng 3.27

Bảng tính toán chi phí xây dựng cho 1 cọc bê tông ly
tâm D600 thi công theo phương pháp khoan thả, chèn
thân bằng xi măng đất

DANH MỤC SƠ ĐỒ
Số hiệu

Tên sơ đồ

Sơ đồ 2.1

Sơ đồ quy trình sản xuất cọc ly tâm ứng lực trước

Sơ đồ 2.2

Sơ đồ quy trình thi công cọc ly tâm ứng lực trước bằng
phương pháp Sotobory

Sơ đồ 2.3

Sơ đồ quy trình ứng dụng cọc BTLT ƯLT thi công bằng

phương pháp Sotobory


1

MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài
- Với xu thế ngày càng phát triển như hiện nay thì các công trình xây
dựng lớn và nhà cao tầng ngày càng nhiều nên đòi hỏi những bước tiến mới
về công nghệ cho cọc để áp dụng vào những công trình đó. Hiện nay, có rất
nhiều giải pháp móng cọc có thể sử dụng trong xây dựng: cọc bê tông cốt
thép đúc sẵn, cọc khoan nhồi, cọc bê tông ly tâm ứng lực trước, cọc ba
rét (barrette), cọc thép, cọc ống thép nhồi bê tông …mỗi loại cọc đều khác
nhau về biện pháp và giá cả.
Trong đó cọc bê tông ly tâm ứng lực trước hiện nay đang được sử dụng
nhiều vì có nhiều ưu điểm như:
- So với cọc bê tông cốt thép thông thường thì cọc bê tông ly tâm ƯLT có
ưu điểm sau:
+ Được sản xuất và quản lý trong môi trường nhà máy nên chất lượng
đồng đều được duy trì.
+ Bê tông được nén trước, ở điều kiện sử dụng phần bê tông không xuất
hiện ứng suất kéo (hoặc nếu có xuất hiện thì giá trị nhỏ không gây nứt);
+ Sử dụng bê tông và thép cường độ cao nên tiết diện giảm dẫn đến trọng
lượng của cọc giảm. Thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công;
+ Sử dụng bê tông mác cao 60-80N/mm3 cùng với quá trình quay ly tâm,
và tác động của ứng suất trước làm cải thiện được kết cấu chịu lực của cọc và
các tính năng ưu việt khác của cọc.
+ Tải trọng dọc trục cao, khả năng chịu kéo cao, mô mem uốn lớn, chống
nứt cọc.
+ Chống ăn mòn sun phát và chống ăn mòn cốt thép.

2

+ Không xuất hiện ứng suất gây xoắn nứt trong quá trình đóng.
+ Cho phép đóng xuyên qua các lớp địa tầng cứng.
+ Khả năng chịu tải theo vật liệu cọc lớn nên nếu đóng sâu vào nền đất để
tăng khả năng chịu tải theo đất nền, cọc sẽ có sức chịu tải rất lớn, dẫn đến sử
dụng ít cọc trong một đài móng hơn. Chi phí xây dựng móng giảm, có lợi về
kinh tế.
- Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thi công bằng phương pháp Sotobory
có ưu điểm hơn thi công bằng phương pháp truyền thống (đóng hoặc ép) như:
+ Có thể thi công trong các điều kiện địa chất không cho phép như: lớp
thấu kính cát, sét cứng, cát mịn, ép gây chấn động… mà không làm giảm sức
chịu tải của cọc so với thiết kế hoặc ảnh hưởng đến các công trình lân cận.
+ Thi công được ở các khu vực diện tích chật hẹp trong đô thị có công
trình kiến trúc lân cận, không gây tiếng ồn.
+ Tận dụng tối đa chiều dài cọc, không phải chặt bỏ đầu cọc khi thi công
đài cọc.
+ Lực ma sát thành cọc tăng do có vữa chèn xung quanh thành cọc.
+ Cùng một chiều dài của cọc thì phương án cọc thả có sức chịu tải lớn nhất.
+ Khắc phục được những hư hỏng tiềm ẩn của các phương án khác như
xô lệch đầu cọc, vỡ đầu cọc, hạ cọc không đúng cao độ thiết kế.
- So với cọc khoan nhồi thì thi công cọc bê tông ly tâm ƯLT theo phương
pháp Sotobory có ưu điểm sau:
+ Cọc bê tông lý tâm ƯLT có sức chịu tải theo vật liệu rất cao nhưng theo
đất nền lại thấp, cọc khoan nhồi ngược lại (Sức chịu tải theo đất nền cao
nhưng theo vật liệu thấp), khi thi công cọc bê tông theo phương pháp

3

Sotobory sẽ trung hòa hai giải pháp cọc trên như: tận dụng hết khả năng làm
việc của cọc bê tông ly tâm theo vật liệu và cọc khoan nhồi theo đất nền.
+ Khối lượng bê tông chèn thân của cọc bê tông ly tâm thi công theo
phương pháp Sotobory ít hơn cọc khoan nhồi nên hạn chế rủi do trong quá
trình đổ bê tông.
+ Khuyết tật thân cọc được kiểm soát (không kể lớp bảo vệ), vì lớp vữa
bê tông giữa thành cọc và đất nền sau khi hoàn thành có chiều dày tương
đương lớp bảo vệ cọc khoan nhồi là 7.5cm.
* Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu ứng dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thi công theo
công nghệ khoan thả (Sotobory) cho nhà cao tầng ở Hà Nội.
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu sự làm việc của cọc bê tông dự ứng
lực trong móng nhà cao tầng và phương pháp thi công cọc bê tông ly
tâm ứng lực trước theo phương pháp khoan thả (Sotobory) .
- Phạm vi nghiên cứu: Nhà cao tầng loại 1, loại 2 (từ 9-21 tầng, cao tới
75m) tại Hà Nội.
* Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập, kế thừa tài liệu, kết quả đã nghiên cứu.
- Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, các công trình đã sử dụng.
- Phương pháp chuyên gia, đúc rút kinh nghiệm, đề xuất giải pháp mới.
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần làm cơ sở
thực tiễn và lý luận để đưa phương pháp thi công cọc bê tông ly tâm dự ứng


4

lực trước theo công nghệ mới áp dụng phổ biến trong xây dựng nhà cao tầng
ở nước ta. Kết quả này cũng là cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu và áp
dụng vào các công trình lớn hơn.
- Ý nghĩa thực tiễn: Hướng đến áp dụng rộng rãi thi công cọc bê tông dự
ứng lực trước theo giải pháp công nghệ mới cho nhà cao tầng ở nước ta, đảm
bảo yêu cầu an toàn chịu lực cho công trình và hạ về giá thành, rút ngắn thời
gian thi công, dễ dàng thi công thực tế và giảm thiểu tác động tới môi trường.
* Cấu trúc luận văn
Ngoài các phần Mở đầu, Kết luận, Kiến nghị, Tài liệu tham khảo và Phụ
lục, nội dung chính của Luận văn gồm ba chương:
- Chương 1: Tổng quan về các giải pháp cọc bê tông cho nhà cao tầng ở
Việt Nam
- Chương 2: Cơ sở áp dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thi công
bằng phương pháp Sotobory
- Chương 3: Áp dụng cọc bê tông ly tâm dự ứng lực vào một công trình
cụ thể trên địa bàn thành phố Hà Nội

NỘI DUNG


5

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP CỌC BÊ TÔNG CHO NHÀ
CAO TẦNG
1.1. Tình hình xây dựng nhà cao tầng ở Việt Nam [17]
Tại các đô thị lớn, đặc biệt là ở Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh nhà cao tầng
cũng có những bước phát triển mạnh. Hằng trăm ngôi nhà cao tầng được sử
dụng làm văn phòng làm việc, khách sạn, ngân hàng, trung tâm thương mại và
hàng chục khu nhà ở chung cư cao tầng cũng đua nhau mọc lên với đà đổi
mới, với nhịp điệu tăng trưởng của nền kinh tế.

Xây dựng nhà cao tầng là xu thế tất yếu ở các đô thị lớn tại Việt Nam bởi:
- Tiết kiệm đất xây dựng: kinh tế đô thị phát triển và sự tập trung dân số
đã đặt ra yêu cầu đối với nhà ở nói riêng và kiến trúc đô thị nói chung. Đất
xây dựng có hạn,người tăng lên; do đó biện pháp giải quyết là ngoài việc mở
rộng quy mô thành phố ra, còn phải tập trung suy nghĩ vào vấn đề làm sao
trong một diện tích hữu hạn có thể tạo nên được càng nhiều nơi cư trú, và rõ
ràng là việc xây nhà cao tầng có thể tiết kiệm một cách có hiệu quả việc sử
dụng đất.
- Việc các tòa nhà cao tầng hiện diện trong lòng các đô thị Việt Nam như
hiện nay một sự tất yếu của quá trình đô thị hóa và phát triển hội nhập với
toàn cầu. Nhờ đó hàng triệu người dân ở các đô thị lớn Việt Nam có cơ hội
tiếp cận với một nơi ở riêng cho mình
- Nhà cao tầng là một giải pháp tất yếu giúp giải quyết chỗ ở cho hàng
triệu người dân và giải quyết vấn đề hạ tầng của các đô thị lớn.
- Nhà cao tầng đang đóng góp không nhỏ vào bộ mặt cảnh quan đô thị,
thay đổi diện mạo đô thị, thậm chí thay đổi cả nhận thức của người dân


6

- Tạo điều kiện để phát triển loại nhà đa năng: thoả mãn các nhu cầu sử
dụng khác nhau trong một ngôi nhà.
- Làm phong phú diện mạo của đô thị.
1.2. Vai trò của móng cọc trong nhà cao tầng
Móng của công trình giống như những chân đế với kích thước và hình
dạng khác nhau tuỳ theo tính chất của khu đất và tuỳ thuộc vào độ cao, tải
trọng của công trình bên trên. .
Móng công trình có nhiều loại: móng đơn, móng bè, móng băng hay
móng cọc. Tuỳ thuộc vào tải trọng, chiều cao của công trình bên trên và tính
chất các tầng đất của công trình mà kỹ sư sẽ quyết định, tính toán và sử dụng

loại móng phù hợp và an toàn.
Móng cọc: Là một bộ phân công trình dùng để phân chia tải trọng công
trình và dùng để truyền tải trọng của công trình xuống lớp đất tốt đến tận sỏi
đá nằm ở dưới sâu. Người ta có thể đóng, hạ những cây cọc lớn xuống các
tầng đất sâu, nhờ đó làm tăng khả năng chịu tải trọng lớn cho móng.
Trong nhà cao tầng, móng cọc có vai trò vô cùng quan trọng trong việc
gánh đỡ toàn bộ tải trọng của nhà dồn xuống, bao gồm các loại tải trọng trong
quá trình xây dựng, sử dụng, sửa chữa, bảo trì công trình. Vai trò quan trọng
nhất của cọc là đưa các tải trọng này xuống các lớp đất tốt nằm rất sâu trong
lòng đất, thông qua ma sát bên thành cọc và sức chống của mũi cọc.
Cọc cần chống vào tầng chịu lực cứng rắn (đá gốc, lớp cuội sỏi vững
chắc...) hoặc tương đối rắn (đất sét dẻo rắn, cát chặt vừa...) nhờ đó khả năng
chịu lực đứng của cọc đơn hoặc của nhóm cọc sẽ cao, đủ để mang toàn bộ tải
trọng đứng của nhà cao tầng.


7

Móng cọc có độ cứng cọc đơn (cọc chống) theo chiều đứng hoặc độ cứng
nhóm cọc (cọc ma sát) rất lớn, dưới ảnh hưởng của trọng lượng bản thân hoặc
tải trọng lân cận không sinh ra lún không đều quá nhiều, đảm bảo cho độ
nghiêng của công trình không vượt quá trị số cho phép.
Nhờ có độ cứng theo chiều ngang của cọc đơn (cọc đường kính lớn) và độ
cứng theo chiều ngang của nhóm cọc cũng như năng lực chống nghiêng lật
tổng thể rất lớn, nên chịu được tải trọng ngang và mô men do gió và động đất
gây ra, đảm bảo được tính ổn định của nhà cao tầng.
Thân cọc xuyên qua lớp đất có thể hóa lỏng để chống vào tầng đất rắn
chắc ổn định hoặc ngàm chặt vào trong đá gốc, trong trường hợp động đất làm
cho lớp đất nông bị hóa lỏng và lún sụt xuống thì móng cọc vẫn có thể có đủ
khả năng chịu nén và chịu nhổ, đảm bảo cho nhà cao tầng được ổn định và

không sinh ra sụt lún hoặc nghiêng lệch quá lớn.
1.3. Các giải pháp móng cọc cho nhà cao tầng
Việc lựa chọn móng cho nhà cao tầng cần phải linh hoạt và uyển chuyển
theo mặt bằng kiến trúc vì phải xét đến sự không đồng đều về tải trọng cũng
như sự khác nhau về khoảng cách giữa các cột sao cho không để xảy ra lún
lệch gây ảnh hưởng nguy hiểm đến kết cấu. Có một số giải pháp móng cho
nhà cao tầng, như móng nông, móng hộp, móng bè, móng băng, móng cọc...
Tuy nhiên hiện nay, do yêu cầu về vấn đề an toàn chịu lực tăng cao, yêu cầu
về tuổi thọ công trình lớn, điệu kiện tự nhiên, khí hậu biến đổi phức tạp mà
phần lớn nhà cao tầng đều chỉ sử dụng phương án móng cọc.
Sự phát triển của kỹ thuật đã sản xuất ra các kiểu cọc mới, điều đó đã mở
ra cho việc thiết kế móng cọc nhà cao tầng có nhiều giải pháp thiết kế móng,
khiến cho người thiết kế có thể lựa chọn được những loại cọc có tính năng kỹ
thuật tốt hơn, lợi ích kinh tế cao hơn.


8

Tùy thuộc vào quy mô, tính chất của nhà, điều kiện và tính chất của nền
đất, yêu cầu chịu lực, kỹ thuật thi công, hay điều kiện môi trường mà có thể
sử dụng các phương án cọc khác nhau cho nhà cao tầng.
1.3.1. Móng cọc sử dụng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn [14]
a. 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.
Kích thước 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 một cây thép là 11,7m. Bê

tông dùng cho cọc mác từ 250 – 350 KG/CM2
Cọc bê tông cốt thép có độ bền cao, có khả năng chịu tải trọng lớn từ
công trình truyền xuống, do đó nó được ứng dụng rộng rãi trong các loại
móng của các công trình dân dụng và công nghiệp. Đối với nhà cao tầng, tải
càng lớn thì cần tiết diện cọc và chiều sâu càng lớn, dẫn tới hạn chế về khả
năng thi công đóng hay ép cọc.


9

Đoạn mũi cọc

Đoạn cọc nối

Hình 1.1: Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn [17]
 Ưu điểm:
- Do là cọc đúc sẵn nên có thể quản lý tốt được chất lượng cọc.
- Tiến độ thi công nhanh, chi phí không cao.
- Có thể áp dụng nhiều phương án thi công: đóng, ép robot, ép tĩnh...
 Nhược điểm:
- Khó khăn khi thi công cọc có tiết diện lớn và chiều sâu lớn;
- Do hạn chế về đường kính và chiều sâu ép mà cọc chỉ thích hợp với
công trình có tải trọng không quá lớn; Trường hợp tải trọng chân cột lớn, đòi
hỏi nhiều cọc trong một đài, dẫn tới kích thước đài rất lớn và việc bố trí các
đài trong công trình khó khăn hơn.
b. Cọc bê tông ly tâm dự ứng lực
Cọc bê tông ly tâm dự ứng lực là cọc bê tông ly tâm ứng lực trước được
sản xuất bằng phương pháp quay ly tâm, với cấp độ bền chịu nén của bê tông

10

không nhỏ hơn B40. Đây cũng là một dạng cọc bê tông đúc sẵn. Tuy nhiên,
nó hạn chế được nhược điểm của cọc đúc sẵn thông thường đó là cường độ bê
tông rất cao, chất lượng cọc tốt, cọc đặc chắc và thép cọc được dự ứng lực
trước khi đổ bê tông. Điều này cho phép cọc bê tông ly tâm dự ứng lực có khả
năng chịu tải rất lớn, phù hợp cho nhà cao tầng.
Cọc bê tông ly tâm dự ứng lực được đúc rỗng ở giữa, thành cọc khá
mỏng, đường kính thân cọc có thể dao động từ 30-120cm. Sức chịu tải theo
vật liệu của cọc rất cao, nên đối với nhà cao tầng, việc sử dụng cọc có đường
kính lớn để tăng sức chịu tải cọc theo đất nền là một yếu tố quan trọng và
được áp dụng để giảm thiểu chi phí, đảm bảo an toàn cho công trình.
 Ưu điểm:
- Cọc ống ly tâm ứng lực trước có thể chế tạo được đường kính lớn (tới
1.2m), nên có nhiều sự lựa chọn với các mức tải khác nhau, phù hợp với nhà
cao tầng;
- Cọc sử dụng bê tông cường độ cao (cấp độ bền từ B40 đến B80) nên
giảm được tiết diện bê tông (bằng cách tạo lỗ rỗng dọc thân cọc) và vẫn đảm
bảo sức chịu tải theo vật liệu vẫn rất lớn, cọc lại nhẹ thuận tiện cho vận
chuyển và thi công, làm tăng hiệu quả kinh tế.
- Do cọc được ứng suất trước, kết hợp với quay ly tâm 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.
- Với tiết diện tròn, khả năng kháng uốn đều theo các phương, rất hữu
dụng cho loại móng đài cao.


11

- Cọc được sản xuất hoàn toàn trong nhà máy với quy trình khép kín nên
chất lượng cọc ổn định, dễ kiểm soát, đảm bảo chất lượng.
- Có nhiều biện pháp thi công phù hợp với nhiều điều kiện khác nhau về
tải trọng, địa hình địa chất...
- Có khả năng tăng sức chịu tải cọc theo đất nền bằng cách mở rộng mũi
cọc khi thi công theo phương pháp khoan thả hay khoan ép.
- Hiện tại đã có công nghệ cho phép có thể thi công được cọc với đường
kính và độ sâu lớn.
- Thân thiện hơn với môi trường do tiết kiệm được vật liệu. So với cọc
khoan nhồi nó còn giảm lượng rất lớn bùn thải khi thi công.
 Nhược điểm:
- Kỹ thuật chế tạo phức tạp, đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật lành nghề.
- Chi phí đầu tư dây chuyền sản xuất, lắp đặt thiết bị lớn.
- Thi công đòi hỏi độ chính xác cao, thiết bị thi công hiện đại hơn.
- Đối với cọc có đường kính và yêu cầu chiều sâu lớn, cọc còn hạn chế về
kỹ thuật thi công.
- Do chiều dài đúc cọc hạn chế nên phải nối các đoạn cọc riêng lẻ nếu cần
cọc dài hơn.
- Khả năng chịu cắt của cọc kém.
c. Các biện pháp thi công cọc bê tông ly tâm ƯLT.
Ép tĩnh: Là phương pháp ép bằng máy ép thủy lực dùng lực nén vào đầu
cọc ép cọc xuống đất.


12

Hình 1.2: Ép tĩnh cọc theo phương pháp cổ điển [17]
 Ưu điểm:
Không gây ra tiếng động lớn.
 Nhược điểm:

+ Không ép được cọc đường kính lớn và tải trọng lớn;
+ Thời gian thi công chậm do phải xếp tải bằng cẩu phục vụ;
+ Không gian cho hàn nối cọc chật hẹp rất khó khăn.
Đóng: Là phương pháp sử dụng búa đóng để hạ cọc.

Hình 1.3: Thi công đóng cọc [17]