Hoàn thiện quy trình thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi sức chịu tải lớn tại địa bàn hà nội

1

MỤC LỤC
MỤC LỤC ......................................................................................................... 1
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ............................................................................ 4
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................... 6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC
KHOAN NHỒI SỨC CHỊU TẢI LỚN TẠI ĐỊA BÀN HÀ NỘI ...................... 9
1.1. Tổng quan về phương pháp thí nghiệm nén tĩnh cọc ................................. 9
1.2. Phương pháp và thiết bị thí nghiệm ......................................................... 10
1.2.1. Phương pháp thí nghiệm ..................................................................... 10
1.2.2. Thiết bị thí nghiệm.............................................................................. 10
1.3. Quy trình thí nghiệm nén tĩnh cọc ........................................................... 15
1.3.1. Quy trình gia tải .................................................................................. 15
1.3.2. Báo cáo kết quả thí nghiệm ................................................................ 17
1.4. Điều kiện địa chất công trình, mặt bằng thi công công tác thí nghiệm nén
tĩnh cọc khoan nhồi tại Hà Nội ....................................................................... 18
1.4.1. Điều kiện địa chất tại Hà Nội ............................................................. 18
1.4.2. Điều kiện mặt bằng thi công tại Hà Nội ............................................. 25
1.5. Tổng quan về thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi sức chịu tải lớn tại địa
bàn Hà Nội ...................................................................................................... 26
1.5.1. Khái niệm cọc sức chịu tải lớn ........................................................... 26
1.5.2. Một số công trình tại Hà Nội đã thí nghiệm nén tĩnh cọc sức chịu tải
lớn ................................................................................................................. 26
1.5.3. Một số vấn đề khi thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi sức chịu tải lớn
tại địa bàn Hà Nội ......................................................................................... 27
1.5.3.1. Độ an toàn khi thi công thí nghiệm ............................................ 28
1.5.3.2. Độ chính xác khi thí nghiệm ....................................................... 31


2

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ PHÁP LÝ VÀ KHOA HỌC CỦA CÔNG TÁC THÍ
NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC KHOAN NHỒI SỨC CHỊU TẢI LỚN .............. 33
2.1. Cơ sở pháp lý của công tác thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi sức chịu
tải lớn ............................................................................................................... 33
2.2. Cơ sở khoa học của công tác thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi sức chịu
tải lớn ............................................................................................................... 33
2.2.1. Lý thuyết thiết kế kết cấu dầm thép tổ hợp hàn ................................. 33
2.2.1.1. Chọn tiết diện dầm ...................................................................... 34
2.2.1.2. Kiểm tra dầm tổ hợp ................................................................... 39
2.2.1.3. Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm ............................................. 40
2.2.1.4. Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh, bản bụng dầm tổ hợp ... 42
2.2.1.5. Cấu tạo và tính toán mối nối dầm tổ hợp .................................... 48
2.2.2. Hiện tượng ma sát âm ......................................................................... 49
2.2.3. Gia cố nền đất dưới hệ gối kê bê tông ................................................ 53
2.2.3.1. Nguyên nhân phải gia cố nền đất dưới hệ gối kê bê tông .......... 53
2.2.3.2. Các biện pháp xử lý nhằm làm tăng cường độ của nền .............. 54
2.2.3.3. Lý thuyết tính toán gia cố nền bằng đệm cát .............................. 55
2.2.3.4. Lý thuyết tính toán gia cố nền bằng cọc tre ................................ 58
2.2.3.5. Lý thuyết tính toán gia cố nền bằng bản bê tông cốt thép .......... 61
CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP HOÀN THIỆN QUY TRÌNH THÍ
NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC KHOAN NHỒI SỨC CHỊU TẢI LỚN TẠI ĐỊA
BÀN HÀ NỘI .................................................................................................. 65
3.1. Giải pháp đảm bảo độ chính xác khi thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi
sức chịu tải lớn ................................................................................................ 65
3.1.1. Đất nền xung quanh cọc thí nghiệm bị lún ......................................... 65
3.1.2. Đất nền dưới hệ gối kê bị lún ............................................................. 66
3.1.3. Giải pháp đối với gối đỡ dầm chuẩn................................................... 66

3

3.2. Giải pháp đảm bảo độ an toàn khi thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi sức
chịu tải lớn tại Hà Nội ..................................................................................... 68
3.2.1. Đối với hệ gối kê ................................................................................ 69
3.2.2. Đối với nền đất dưới hệ gối kê ........................................................... 71
3.2.2.1. Gia cố nền bằng đệm cát ............................................................. 76
3.2.2.2. Gia cố nền bằng cọc tre .............................................................. 80
3.2.2.3. Gia cố nền bằng bản bê tông cốt thép ......................................... 83
3.2.3. Đối với bê tông làm gối kê và làm đối trọng chất tải thí nghiệm ....... 85
3.2.3.1. Hiện tượng các viên bê tông làm gối kê bị nứt vỡ ..................... 85
3.2.3.2. Giải pháp khắc phục tình trạng nứt vỡ các viên bê tông làm gối
kê .............................................................................................................. 86
3.2.3.3. Giải pháp sử dụng bê tông đặc biệt nặng để chế tạo các viên bê
tông làm đối trọng .................................................................................... 87
3.2.4. Đối với công tác chất tải thí nghiệm................................................... 88
3.2.4.1. Chất tải theo hai giai đoạn .......................................................... 88
3.2.4.2. Sử dụng đồng thời hai cần trục tự hành để xếp tải ..................... 88
3.2.5. Đối với hệ thống thủy lực ................................................................... 92
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 94
PHỤ LỤC ........................................................................................................ 95


4

Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Hình 1-1. Sơ đồ bố trí thiết bị thí nghiệm ....................................................... 11
Hình 1-2. Kích thủy lực................................................................................... 12
Hình 1-3. Đồng hồ đo chuyển vị và dầm chuẩn ............................................. 14

Hình 1-4. Các vùng đất yếu ở đồng bằng Bắc Bộ........................................... 19
Hình 1-5. Mặt cắt địa chất khu vực Trường Chinh – Thanh Xuân – Hà Nội . 21
Hình 1-6. Mặt cắt địa chất khu vực Mỹ Đình – Từ Liêm – Hà Nội ............... 22
Hình 1-7. Mặt cắt địa chất khu vực Cầu Giấy – Hà Nội ................................. 23
Hình 1-8. Mặt cắt địa chất khu vực Hai Bà Trưng – Hà Nội .......................... 24
Hình 1-9. Hình ảnh xếp đối trọng bê tông ...................................................... 28
Hình 2-1. Chiều cao chất tải thí nghiệm rất lớn .............................................. 34
Hình 2-2. Kích thước dầm tổ hợp hàn ............................................................ 35
Hình 2-3. Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng lên dầm ................................ 35
Hình 2-4. Đồ thị quan hệ giữa trọng lượng và chiều cao ................................ 36
Hình 2-5. Mất ổn định tổng thể của dầm ........................................................ 40
Hình 2-6. Mất ổn định cục bộ của bản cánh dầm ........................................... 42
Hình 2-7. Mất ổn định cục bộ của bản bụng dầm do ứng suất tiếp ................ 44
Hình 2-8. Mất ổn định cục bộ của bản bụng dầm do ứng suất pháp .............. 46
Hình 2-9. Cấu tạo mối nối dầm tổ hợp hàn bằng mặt bích và bu lông cường độ
cao ................................................................................................................... 48
Hình 2-10. Đất đắp gây ra ma sát âm .............................................................. 50
Hình 2-11. Khoảng cách quy định từ cọc thí nghiệm đến điểm gần nhất của hệ
gối kê theo TCXD 269 - 2002 ......................................................................... 52
Hình 2-12. Cấu tạo đệm cát dưới móng nông ................................................. 56
Hình 2-13. Gia cố nền đất bằng cọc tre........................................................... 60
Hình 2-14. Sơ đồ tính toán kết cấu trên nền đàn hồi ...................................... 61
Hình 2-15. Mô hình nền Winkler .................................................................... 62


5

Hình 2-16. Xác định hệ số nền thông qua quan hệ  -S ................................. 63
Hình 3-1. Gối đỡ dầm chuẩn đặt trong phạm vi lún của nền đất xung quanh
cọc thí nghiệm ................................................................................................. 65

Hình 3-2. Gối đỡ dầm chuẩn nằm trong phạm vi lún của nền đất dưới hệ gối
kê bê tông ........................................................................................................ 66
Hình 3-3. Dầm chuẩn dạng dàn thép dài 18m ................................................ 67
Hình 3-4. Mặt cắt bố trí hệ gối kê bê tông ...................................................... 70
Hình 3-5. Mặt bằng bố trí lớp gối kê bê tông dưới cùng ................................ 71
Hình 3-6. Sơ đồ chất tải và sơ đồ tính toán cường độ nền đất ........................ 72
Hình 3-7. Hình trụ hố khoan ở khu vực xã Mỹ Đình, huyện Từ Liêm ........... 74
Hình 3-8. Sơ đồ tính toán gia cố nền bằng đệm cát ........................................ 77
Hình 3-9. Mặt bằng bố trí đệm cát .................................................................. 79
Hình 3-10. Cọc tre ........................................................................................... 81
Hình 3-11. Mặt cắt bố trí cọc tre ..................................................................... 82
Hình 3-12. Mặt bằng bố trí cọc tre .................................................................. 82
Hình 3-13. Sơ đồ đóng cọc tre ........................................................................ 83
Hình 3-14. Sơ đồ tính toán bản trên nền đàn hồi ............................................ 84
Hình 3-15. Đối trọng bê tông và gối kê bê tông ............................................. 85
Hình 3-16. Hướng xếp tải theo lý thuyết ........................................................ 89
Hình 3-17. Hướng xếp tải trong thực tế .......................................................... 90
Hình 3-18. Chất tải thụt vào trong .................................................................. 91


6

LỜI MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Hiện nay có nhiều phương pháp thí nghiệm xác định sức chịu tải của cọc
như thí nghiệm nén tĩnh, thí nghiệm tải trọng động biến dạng lớn PDA, tính
toán theo thí nghiệm hiện trường CPT, SPT, thí nghiệm Osterberg... Trong
đó, thí nghiệm nén tĩnh là một trong những phương pháp cho phép xác định
chính xác nhất sức chịu tải của cọc. Trong vài năm trở lại đây, nhiều công
trình ở Việt Nam bắt đầu có xu hướng áp dụng phương pháp thí nghiệm này

để xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi.
Thời gian gần đây, với việc Việt Nam gia nhập WTO, đất nước ta bắt
đầu xuất hiện những công trình siêu cao tầng như tòa nhà Keangnam (Hà
Nội), tòa nhà Bitexco Financial Tower (TP. Hồ Chí Minh)... và những công
trình sắp hoàn thành trong tương lai như Lotte Center (Hà Nội), tòa tháp
Viettinbank (Hà Nội), PVN Tower (Hà Nội)... Công trình cao dẫn đến cọc
dưới đáy móng phải có sức chịu tải lớn, dẫn đến tải trọng thí nghiệm khi nén
tĩnh cọc cũng rất lớn (từ 3000 đến 4000 tấn). Tuy nhiên, việc thí nghiệm nén
tĩnh cọc tại địa bàn thành phố Hà Nội vẫn còn rất nhiều vấn đề tồn tại cần
phải xem xét và lưu tâm.
Chính vì vậy, việc lựa chọn đề tài “Hoàn thiện quy trình thí nghiệm nén
tĩnh cọc khoan nhồi sức chịu tải lớn tại địa bàn Hà Nội” là cần thiết và có tính
thực tiễn cao.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của đề tài là tổng hợp, đề xuất giải pháp hoàn thiện
qui trình thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi sức chịu tải lớn, trên cơ sở
nghiên cứu lý thuyết và thực tế thi công một số công trình tiêu biểu tại địa bàn
Hà Nội.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu


7

Để đạt được mục đích nghiên cứu đề ra, luận văn phải giải quyết được
các nhiệm vụ cơ bản sau:
- Phân tích tổng quan tình hình thực tế thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan
nhồi sức chịu tải lớn nói chung và tại địa bàn Hà Nội nói riêng, đưa ra được
những vấn đề còn tồn tại về quy trình thí nghiệm ;
- Phân tích các cơ sở khoa học các yếu tố liên quan, ảnh hưởng và đánh
giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đó đến qui trình thí nghiệm nén tĩnh cọc

khoan nhồi sức chịu tải lớn tại địa bàn Hà Nội;
- Tổng hợp, phân tích quy trình, kết quả thí nghiệm (dữ liệu thực tế) một
số công trình tại địa bàn Hà Nội ;
- Đề xuất giải pháp hoàn thiện quy trình thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan
nhồi có sức chịu tải lớn tại địa bàn Hà Nội.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Tổng hợp, phân tích tư liệu, tài liệu có liên quan trong nước và nước
ngoài.
- Khảo sát, nghiên cứu thực tế thi công.
- Tham khảo ý kiến chuyên gia.
5. Phạm vi nghiên cứu
- Luận văn tập trung nghiên cứu phương pháp thí nghiệm nén tĩnh sử
dụng hệ phản lực là dàn chất tải.
6. Đóng góp của luận văn
- Về mặt lý thuyết:
Phát triển và làm rõ các cơ sở lý thuyết, khoa học về quy trình thí
nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi sức chịu tải lớn.
- Về mặt thực tế thi công.
Tổng hợp, phân tích, đánh giá được thực tế quy trình thí nghiệm nén tĩnh
cọc khoan nhồi sức chịu tải lớn tại địa bàn Hà Nội. Từ đó tổng hợp, hoàn


8

thiện quy trình thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi để áp dụng cho thực tế thi
công ở nước ta.


9

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC THÍ NGHIỆM
NÉN TĨNH CỌC KHOAN NHỒI SỨC CHỊU TẢI LỚN TẠI
ĐỊA BÀN HÀ NỘI
1.1. Tổng quan về phương pháp thí nghiệm nén tĩnh cọc
Thí nghiệm nén tĩnh cọc là thí nghiệm nhằm xác định sức chịu tải của
cọc thông qua mối quan hệ độ lún – tải trọng thu được trong quá trình thí
nghiệm. Thí nghiệm này được áp dụng cho cọc thẳng đứng, cọc xiên, không
phụ thuộc kích thước và phương pháp thi công (đóng, ép, khoan...) trong các
công trình xây dựng, không áp dụng cho cọc tre, cọc cát và trụ vật liệu rời.
Thí nghiệm nén tĩnh cọc có thể được thực hiện ở giai đoạn thăm dò thiết
kế và giai đoạn kiểm tra chất lượng công trình:
 Thí nghiệm nén tĩnh cọc ở giai đoạn thăm dò thiết kế (thí nghiệm
thăm dò) được tiến hành trước khi thi công cọc đại trà, nhằm xác định các số
liệu cần thiết về cường độ, biến dạng và mối quan hệ tải trọng – chuyển vị của
cọc làm cơ sở cho thiết kế hoặc điều chỉnh đồ án thiết kế, chọn thiết bị và
công nghệ thi công cọc phù hợp. Cọc thí nghiệm thăm dò có thể là một trong
các cọc của móng công trình với điều kiện cọc phải có thừa cường độ để chịu
được tải trọng thí nghiệm lớn nhất theo dự kiến.
 Thí nghiệm nén tĩnh cọc ở giai đoạn kiểm tra chất lượng công trình
(thí nghiệm kiểm tra) được tiến hành trong thời gian thi công hoặc sau khi thi
công xong cọc đại trà nhằm kiểm tra sức chịu tải của cọc theo thiết kế và chất
lượng thi công cọc. Trong trường hợp này cọc được thí nghiệm tới tải trọng
tối đa Pmax = (150 – 200)%Ptk. Cọc thí nghiệm kiểm tra được chọn trong số
các cọc của móng công trình.
 Thí nghiệm phá hoại: được tiến hành đối với cọc không nằm trong
phạm vi móng công trình cho đến khi cọc bị phá hoại, với tải trọng thí nghiệm


10

tối đa Pmax = (250 – 300)%Ptk, nhằm phục vụ mục đích yêu cầu của thiết kế
khi dự trù cọc có sức chịu tải lớn.
Vị trí cọc thí nghiệm do thiết kế chỉ định, thường tại những điểm có điều
kiện đất nền tiêu biểu. Trong trường hợp điều kiện đất nền phức tạp hoặc ở
khu vực tập trung tải trọng lớn thì nên chọn cọc thí nghiệm tại vị trí bất lợi
nhất.
 Số lượng cọc thí nghiệm do thiết kế quy định tùy theo mức độ quan
trọng của công trình, mức độ phức tạp của điều kiện đất nền, kinh nghiệm
thiết kế, chủng loại cọc sử dụng và chất lượng thi công cọc trong hiện trường,
thông thường được lấy bằng 1% tổng số cọc của công trình nhưng trong mọi
trường hợp không ít hơn 2 cọc.
1.2. Phương pháp và thiết bị thí nghiệm
1.2.1. Phương pháp thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành gia tải từng cấp theo qui trình phù hợp tiêu
chuẩn áp dụng sao cho dưới tác dụng của lực ép, cọc lún sâu thêm vào đất
nền. Việc gia tải lên đầu cọc được thực hiện bởi hệ kích thuỷ lực chuyên dùng
thông qua một bơm thuỷ lực kiểm soát bằng đồng hồ áp lực đảm bảo các kích
làm việc như nhau. Hệ kích thuỷ lực truyền tải trọng đúng tâm cọc.
Độ lún đầu cọc được theo dõi nhờ hệ thống đồng hồ đo đặt tại các vị trí
trên đầu cọc. Các đồng hồ được gắn trên các giá đỡ cố định độc lập với cọc
thí nghiệm.
Các số liệu về tải trọng, chuyển vị, biến dạng, thời gian thu được trong
quá trình thí nghiệm là cơ sở để phân tích, đánh giá sức chịu tải và mối quan
hệ tải trọng - chuyển vị của cọc trong đất nền.
1.2.2. Thiết bị thí nghiệm
Thiết bị thí nghiệm bao gồm Hệ gia tải, Hệ phản lực và Hệ đo đạc quan


11

trắc.

§èi träng
bª t«ng
DÇm phô

Gèi kª
bª t«ng

TÊm ®Öm
®Çu kÝch
KÝch
thñy lùc

DÇm chÝnh
§ång hå ®o
chuyÓn vÞ

DÇm
chuÈn

Cäc thÝ nghiÖm

TÊm ®Öm
®Çu cäc

Hình 1-1. Sơ đồ bố trí thiết bị thí nghiệm
 Hệ gia tải: gồm kích, bơm và hệ thống thủy lực phải đảm bảo không

12

bị rò rỉ, hoạt động an toàn dưới áp lực không nhỏ hơn 150% áp lực làm việc.
 Hệ kích thủy lực có cùng các thông số kỹ thuật, thiết kế thành một
hệ thống thuỷ lực, đặt trực tiếp lên đầu cọc thông qua tấm đệm thép phẳng
cường độ cao, đảm bảo phân bố tải trọng đồng đều và đúng tâm tác dụng lên
đầu cọc. Lực tác dụng này được điều khiển bằng một bơm thuỷ lực có năng
lực tương ứng gắn với đồng hồ đo áp.

Hình 1-2. Kích thủy lực
 Hệ thống thủy lực đảm bảo hoạt động an toàn dưới áp lực dự tính
làm việc. Kích thủy lực phải đảm bảo các yêu cầu sau:
 Có sức nâng đáp ứng tải trọng lớn nhất theo dự kiến.
 Có khả năng gia tải và giảm tải với cấp tải trọng phù hợp với quy
trình thí nghiệm.
 Có khả năng giữ tải ổn định không ít hơn 48 giờ.
 Có hành trình đủ để đáp ứng chuyển vị đầu cọc lớn nhất theo dự
kiến cộng với biến dạng của hệ phản lực.
 Các kích thủy lực phải cùng chủng loại, cùng đặc tính kỹ thuật.


13

 Đồng hồ đo áp được hiệu chỉnh đồng bộ cùng với kích và hệ thống
thủy lực với độ chính xác đến 5%.
 Hệ phản lực:
 Dầm chính: là dầm hộp tổ hợp hàn được chế tạo bởi thép cường độ
cao, dài 12m, được đặt trực tiếp lên hệ kích thủy lực sao cho trọng tâm dầm
trùng tim hệ kích thủy lực và tim cọc thí nghiệm. Hai đầu của dầm chính được
đặt lên 2 gối kê bê tông. Dầm chính có kích thước và cường độ đảm bảo tránh

biến dạng võng quá mức dưới tác dụng của tải trọng thí nghiệm.
 Dầm phụ: là dầm tổ hợp hàn được chế tạo bởi thép cường độ cao,
dài 12m, đặt trực tiếp lên trên và vuông góc với dầm chính. Các đầu dầm phụ
cũng được kê lên hệ hai gối đỡ bê tông đảm bảo ổn định và an toàn trong suốt
quá trình thí nghiệm. Hệ dầm phụ tạo thành hệ sàn đạo vững chắc để chất đối
trọng lên trên.
 Đối trọng bê tông: chế tạo từ bê tông mác #300, được xếp trực tiếp
lên trên hệ dầm phụ thành nhiều lớp, các khối bê tông có kích thước đồng
nhất, gồm 2 loại kích thước (1x1x1)m và (1x2x1)m.
 Hệ đo đạc quan trắc: bao gồm hệ đồng hồ đo chuyển vị của cọc, hệ
dầm chuẩn để gắn đồng hồ đo chuyển vị.


14

Hình 1-3. Đồng hồ đo chuyển vị và dầm chuẩn
 Các đồng hồ đo chuyển vị có độ chính xác đến 1%, hành trình
50mm. Mỗi đồng hồ đều có chân gá từ. Giá đỡ đồng hồ bằng thép gắn lên hệ
dầm chuẩn độc lập với cọc thí nghiệm. Các đồng hồ đo chuyển vị được gắn
trên dầm chuẩn và đặt về các phía đối diện của cọc thí nghiệm.
 2 dầm chuẩn được bố trí song song nhau ở 2 bên của cọc thí nghiệm
độc lập với dàn thí nghiệm và được liên kết bu lông chặt với 4 cột ở 4 góc. 4
cột này được cắm sâu vào mặt đất, cách xa cọc thí nghiệm và các gối kê,
nhằm tránh những ảnh hưởng của chuyển vị đầu cọc cũng như chuyển vị gối
kê tới số đọc đồng hồ. Dẩm chuẩn phải đủ cứng để đỡ thiết bị đo và để khi
đọc không xảy ra dao động. Tốt nhất là dầm chuẩn nên bằng gỗ để biến dạng
nhiệt không ảnh hưởng tới số đọc. Nếu dầm chuẩn bằng thép thì phải đảm bảo
một đầu của mỗi dầm được tự do chuyển động theo phương ngang để có thể

15

điều tiết được sự thay đổi chiều dài của dầm do sự thay đổi nhiệt độ.
1.3. Quy trình thí nghiệm nén tĩnh cọc
1.3.1. Quy trình gia tải
Quy trình gia tải được áp dụng theo [7].
 Theo phương pháp gia tải tiêu chuẩn, tải trọng tác dụng lên đầu cọc
theo từng cấp đến tải trọng thí nghiệm lớn nhất theo dự kiến, mỗi cấp gia tải
không lớn hơn 25% tải trọng thiết kế. Cấp tải mới chỉ được tăng khi tốc độ
lún đầu cọc đạt ổn định quy ước nhưng không quá 2 giờ. Giữ cấp tải trọng lớn
nhất cho đến khi độ lún đầu cọc đạt ổn định quy ước hoặc 24 giờ, lấy thời
gian nào lâu hơn.
Sau khi kết thúc gia tải, nếu cọc không bị phá hoại thì tiến hành giảm tải
về 0, mỗi cấp giảm tải bằng 2 lần cấp gia tải và thời gian giữ tải mỗi cấp là 30
phút, riêng cấp tải 0 có thể lâu hơn nhưng không quá 6 giờ.
Nếu có yêu cầu thí nghiệm chu kì thì thực hiện theo quy trình sau:
 Chu kì thứ nhất: Gia tải đến 100%Ptk, sau đó giảm tải về 0. Mỗi cấp
gia tải không lớn hơn 25% tải trọng thiết kế. Cấp tải mới chỉ được tăng khi tốc
độ lún đầu cọc đạt ổn định quy ước nhưng không quá 2 giờ. Giữ cấp tải trọng
cuối cho đến khi độ lún đầu cọc đạt ổn định quy ước hoặc 24 giờ, lấy thời
gian nào lâu hơn. Sau đó tiến hành giảm tải về 0, mỗi cấp giảm tải bằng 2 lần
cấp gia tải và thời gian giữ tải mỗi cấp là 30 phút, riêng cấp tải 0 có thể lâu
hơn nhưng không quá 6 giờ.
 Chu kì thứ hai: Gia tải lại đến cấp tải cuối của chu kì thứ nhất, thời
gian giữ tải mỗi cấp là 30 phút, tiếp tục gia tải đến cấp tải cuối của chu kì thứ
hai, sau đó giảm tải về 0 như chu kì thứ nhất.
 Gia tải các chu kì tiếp theo được lặp lại như chu kì thứ hai đến tải
trọng phá hoại hoặc tải trọng lớn nhất theo dự kiến, theo nguyên tắc cấp tải

16

cuối của chu kì sau lớn hơn chu kì trước đó.
 Tốc độ chuyển vị đầu cọc được xem là ổn định quy ước khi đạt giá trị
sau đây:
 Không quá 0,25mm/h đối với cọc chống vào lớp đất hòn lớn, đất
cát, đất sét từ dẻo đến cứng.
 Không quá 0,1mm/h đối với cọc ma sát trong đất sét dẻo mềm đến
dẻo chảy.
 Thời gian theo dõi độ lún và ghi chép số liệu:
Cấp tải trọng

Thời gian theo dõi và đọc số liệu

Cấp gia tải

Không quá 10 phút một lần cho 30 phút đầu
Không quá 15 phút một lần cho 30 phút sau đó
Không quá 1giờ một lần cho 10 giờ tiếp theo
Không quá 1giờ một lần cho 10 giờ tiếp theo
Không quá 2 giờ một lần cho >12 giờ sau cùng

Cấp gia tải lại và

Không quá 10 phút một lần cho 30 phút đầu

cấp giảm tải

Không quá 15 phút một lần cho 30 phút sau đó
Không quá 1giờ một lần cho thời gian > 1 giờ

 Công tác thí nghiệm sẽ được ngừng nếu xuất hiện một trong các điều
kiện sau:
 Hoàn thành quy trình thí nghiệm.
 Thiết bị thí nghiệm gặp sự cố.
 Cọc bị “phá hoại” khi có một trong các hiện tượng:
 Cọc bị phá hoại vật liệu hay đầu cọc.
 Tổng độ lún của cọc vượt quá giới hạn 10% đường kính cọc.
 Cọc bị lún đột ngột không kiểm soát được.


17

 Cọc thí nghiệm phải tạm dừng nếu phát hiện thấy các hiện tượng sau:
 Các mốc chuẩn đặt sai, không ổn định hoặc bị phá hỏng.
 Kích hoặc thiết bị đo không hoạt động hoặc không chính xác.
 Hệ phản lực không ổn định.
Việc thí nghiệm có thể được tiếp tục sau khi đã xử lý, khắc phục.
 Thí nghiệm bị hủy bỏ nếu phát hiện thấy:
 Cọc đã bị nén trước khi gia tải.
 Các tình trạng đã nêu ở trên không thể khắc phục được.
1.3.2. Báo cáo kết quả thí nghiệm
 Xử lý và trình bày kết quả thí nghiệm:
 Các số liệu thí nghiệm được phân tích, xử lý và đưa vào dạng bảng
như trong phụ lục hồ sơ bao gồm:
 Bảng số liệu thí nghiệm.
 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm.
 Từ các số liệu thí nghiệm, thành lập các biểu đồ sau đây:
 Biểu đồ quan hệ tải trọng - chuyển vị.
 Biểu đồ quan hệ chuyển vị - thời gian của các cấp tải.

 Biểu đồ quan hệ tải trọng - chuyển vị - thời gian.
 Biểu đồ quan hệ tải trọng - thời gian.
 Xác định sức chịu tải giới hạn cọc bằng phương pháp xét theo tình
trạng thực tế thí nghiệm và cọc thí nghiệm:
 Sức chịu tải giới hạn bằng tải trọng lớn nhất khi dừng thí nghiệm
(trường hợp phải dừng thí nghiệm sớm hơn dự kiến do điều kiện gia tải hạn
chế).
 Sức chịu tải giới hạn được lấy bằng cấp tải trọng trước cấp tải gây
ra phá hoại vật liệu cọc.


18

 Báo cáo kết quả thí nghiệm:
 Những vấn đề chung.
 Đặc điểm cọc thí nghiệm.
 Sơ đồ thí nghiệm và thiết bị.
 Quy trình thí nghiệm.
 Biểu diễn kết quả thí nghiệm.
 Kết luận và kiến nghị về kết quả thí nghiệm.
Hồ sơ báo cáo thí nghiệm gồm có:
 Tên, địa điểm công trình; Chủ đầu tư; Đơn vị thí nghiệm.
 Hồ sơ cọc thí nghiệm.
 Các chứng chỉ thiết bị thí nghiệm.
 Tổng hợp kết quả thí nghiệm.
 Số liệu ghi chép hiện trường.
 Biểu đồ quan hệ tải trọng và độ lún.
 Biểu đồ quan hệ độ lún, tải trọng và thời gian.
 Biểu đồ quan hệ tải trọng và thời gian.
 Biểu đồ quan hệ độ lún, thời gian trong từng cấp tăng tải.

 Các nhận xét và đề xuất tải trọng giới hạn theo qui phạm.
1.4. Điều kiện địa chất công trình, mặt bằng thi công công tác thí nghiệm
nén tĩnh cọc khoan nhồi tại Hà Nội
1.4.1. Điều kiện địa chất tại Hà Nội
Căn cứ vào nguồn gốc và điều kiện hình thành các đồng bằng châu thổ,
khu vực Hà Nội nói riêng hay khu vực đồng bằng Bắc Bộ nói chung chủ yếu
là loại trầm tích tam giác châu cũ và tam giác châu mới của sông Hồng và các
chi lưu của chúng.


19

Hình 1-4. Các vùng đất yếu ở đồng bằng Bắc Bộ
Theo tài liệu địa chất kiến tạo Việt Nam thì đồng bằng Bắc Bộ được hình
thành trên một miền võng rộng lớn, đầu tiên chịu chế độ biển, rồi đến chế độ
vũng hồ và trên đó là trầm tích kỷ thứ tư.
Xét về mặt địa hình, địa mạo thì đây là miền đồng bằng thuộc loại hình
bồi tụ. Các lớp đất trên mặt thường là đất yếu, đất sét mềm. Loại đất này có
khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0,5  1 kG/cm2), có tính nén lún lớn, hầu
như bão hòa nước, có hệ số rỗng lớn (e >1), modun biến dạng nhỏ (thường thì
E0  50kG/cm2), khả năng kháng cắt yếu... Nếu không có những biện pháp
xử lý thích hợp thì việc xây dựng công trình trên nền đất yếu này sẽ rất khó
khăn hoặc không thể thực hiện được.
Một số đặc trưng cơ lý của đất yếu:


20

 Khả năng chịu tải: 0,5 kG/cm2 – 1 kG/cm2.
 Modun biến dạng: E0  50kG/cm2.

 Hệ số rỗng: e >1.
 Hệ số nén tương đối lớn: a0 > 0,05 – 0,1 cm2/kG.
 Góc ma sát trong:  = 5 – 100.
 Lực dính đơn vị: c = 0,05 – 0,1 kG/cm2.
Ví dụ: ta có mặt cắt địa chất khảo sát tại một số khu vực ở Hà Nội:


21

Hình 1-5. Mặt cắt địa chất khu vực Trường Chinh – Thanh Xuân – Hà Nội


22

Hình 1-6. Mặt cắt địa chất khu vực Mỹ Đình – Từ Liêm – Hà Nội


23

Hình 1-7. Mặt cắt địa chất khu vực Cầu Giấy – Hà Nội


24

Hình 1-8. Mặt cắt địa chất khu vực Hai Bà Trưng – Hà Nội
Qua các mặt cắt địa chất của một số khu vực Hà Nội, ta có thể thấy được


25

đặc điểm các lớp đất như sau:
 Lớp 1 là lớp đất lấp (Sét pha, cát, phế thải xây dựng): chiều dày
khoảng 1 – 2m phân bố trên khắp mặt bằng xây dựng, không có khả năng
chịu tải trọng.
 Các lớp đất phía trên thường là đất sét, trạng thái từ dẻo mềm đến
dẻo cứng, khả năng chịu tải trọng không cao, đặc biệt là dưới tác dụng của tải
trọng thí nghiệm nén tĩnh lên tới 3000 – 4000T.
1.4.2. Điều kiện mặt bằng thi công tại Hà Nội
Các công trình xây dựng tại Hà Nội trong khu vực trung tâm thành phố
thường là các công trình xây chen, mặt bằng công trường thường chật hẹp.
Khi thí nghiệm cọc có sức chịu tải lớn, ta phải sử dụng hệ thống dầm thí
nghiệm có kích thước rất lớn. Cụ thể, dầm chính cao 1650mm, dài 12; dầm
phụ cao 800mm, dài 12m. Tải trọng thí nghiệm lớn nhất từ 3000 – 4000T nên
đối trọng bê tông chất lên rất cao . Thông thường, để rút ngắn thời gian xếp
tải và dỡ tải, đơn vị thí nghiệm có thể huy động 2 máy cẩu cùng làm việc một
lúc. Với điều kiện mặt bằng công trường chật hẹp, việc bố trí các dụng cụ
thiết bị thí nghiệm và huy động máy móc phục vụ thí nghiệm sẽ bị hạn chế rất
nhiều.
Bên cạnh đó, ở khu vực trung tâm thành phố, đường giao thông xung
quanh công trường thi công thường rất nhỏ và chật hẹp.Trong khung giờ từ 7h
đến 22h có rất nhiều người và xe cộ đi lại, mật độ dân cư rất đông, gây khó
khăn cho các phương tiện vận chuyển thiết bị và dụng cụ thí nghiệm. Để vận
chuyển các khối bê tông và các dầm dài 12m, nặng hàng chục tấn, cần phải có
xe vận chuyển chuyên dùng, chiều dài thùng xe lớn nên khi đi vào những con
đường chật hẹp sẽ gặp rất nhiều khó khăn, để tránh gây ách tắc và tránh mất
an toàn giao thông thường chỉ có thể đi vào thời điểm sau 22h.