Xác định tải trọng sử dụng và hệ số an toàn của cọc bê tông cốt thép theo thí nghiệm nén tĩnh ở khu vực thành phố cần thơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HÀ VĂN NAM

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG SỬ DỤNG VÀ HỆ SỐ AN TỒN
CỦA CỌC BÊ TƠNG CỐT THÉP THEO THÍ NGHIỆM
NÉN TĨNH Ở KHU VỰC THÀNH PHỐ CẦN THƠ

Chuyên ngành
Mã số

:
:

ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG (CT)
60.58.61

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2013


Cơng trình được hồn thành tại:
Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Lê Trọng Nghĩa – Chữ ký: …………...........

Cán bộ chấm nhận xét 1: ………………………... – Chữ ký: ………………...

Cán bộ chấm nhận xét 2: ………………………… – Chữ ký: ………………...

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa – Đại học
Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh ngày ……… tháng ……… năm 2014

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm:
1. …………………………………………………

2. …………………………………………………

3. …………………………………………………

4. …………………………………………………

5. …………………………………………………
Xác nhận của Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ và Trưởng khoa quản lý
chuyên ngành sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có)
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo---

Tp. HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2013

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: HÀ VĂN NAM

Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 21-08-1980

Nơi sinh: Cần Thơ

Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật Xây dựng (CT)

MSHV: 12814679

1- TÊN ĐỀ TÀI: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG SỬ DỤNG VÀ HỆ SỐ AN TỒN
CỦA CỌC BÊ TƠNG CỐT THÉP THEO THÍ NGHIỆM
NÉN TĨNH Ở KHU VỰC THÀNH PHỐ CẦN THƠ.
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
Nhiệm vụ: “Xác định tải trọng sử dụng và hệ số an tồn của cọc bê tơng cốt
thép theo thí nghiệm nén tĩnh ở khu vực thành phố Cần Thơ”
Nội dung:
Phần mở đầu
Chương 1: Phần tổng quan nghiên cứu của Đề tài
Chương 2: Phần cơ sở lý thuyết tính tốn
Chương 3: Phần phân tích tính tốn
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

:

19 / 08 /2013

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ

:

20 / 12 /2013

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

:

TS. LÊ TRỌNG NGHĨA

Nội dung và Đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chun ngành thơng
qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
CHỦ NHIỆM BỘ MƠN
(Họ tên và chữ ký)
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

TS. LÊ TRỌNG NGHĨA

PGS.TS VÕ PHÁN

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN
Tron g thời gian hai năm th eo họ c lớp Cao học
học chu yên ngàn
ngành Địa kỹ thuật xâ y
dựng, niên khóa
khóa 2012 – 201 3 tại
tại Cần Thơ vừa qua, được
ược sự giản
giảng dạy
dạy và hướn
ướng dẫn
tận tìn
tình của
của q thầy cơ phụ trác
trách, đặc biệt là quý thầy cô trong Bộ môn Địa cơ và
nền món
món g, học viên đã tích lũ y được
ược nhiều kiến thức chu yên n gành quý b áu , là cơ
sở đ ể học viên ứng dụng vào thự c tế trong q trình cơng tác sau n ày.
Học viên q u yết tâm, cố gắn g hoàn thành tốt Đề tài Luận văn thạc
thạc sĩ đúng thời
h ạn đ ể khơn g phụ lịn g mong mỏi, khơng lãng phí th ời gian và cơng sức củ a q
thầy trong Bộ mơn Địa cơ và nền món
móng – Khoa Kỹ thuật xây dựn g – Đại họ c Quố c
gia thàn
thành phố Hồ Chí Minh – Trườn
ường Đại học
học Bác

Bách khoa.
Học viên xin được bày
bày tỏ lòn
lòn g biết ơn sâu sắc đến
đến quý thầy cô ở các
các Phòn
Phòn g,
Ban khác
khác của
của Trườn
ường Đại học
học Bác
Bách kho a đã hết lòn
lòng giúp đỡ và tạo
tạo mọi điều kiện
thuận lợi cho học viên học
học tập ngh iên cứu, cũng như tìm kiếm tài liệu trong thời
gian học viên theo học tại Trườn g.
Đặc
Đặc biệt, họ c viên xin chân thàn
thành cảm
cảm ơn TS. Lê Trọng Nghĩa , ngư ời Thầy
đ ã chỉ b ảo , hướng d ẫn tận tình, động viên và kh ích lệ học viên trong suốt quá trình
thực hiện Đề Tài Luận văn thạc
thạc sĩ này
này.
Cuối cùn
cùng, học viên cũn
cũng xin chân thàn
thành cảm

cảm ơn đến
đến các
các anh chị n iên khó a
2010 – 2012 , gia đình n gười
ười thân, đồng nghiệp, bạn
bạn bè đã quan tâm, hỗ trợ, để họ c
viên hoàn
hoàn thàn
thành chương trìn
trình học
học của
của mìn
mình đún g thời h ạn .
TP. Hồ Chí Minh, ngà y 20 tháng 12 năm 2013
HỌC VIÊN

Hà Văn Na m


LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên là HÀ VĂN NAM, tô i là tác giả của Đề tài Luận văn thạc sĩ “Xác định
tải trọn g sử dụng và hệ số an tồn của cọc b ê tơng cố t thép th eo thí ngh iệm nén tĩnh
ở khu vự c th ành phố Cần Thơ”.
Tôi là họ c viên cao họ c niên khóa 2012 – 2013 của Đại học Quốc gia thàn
thành
phố Hồ Chí Minh – Trườn
ường Đại học
học Bác
Bách kho a, khó a h ọc được m ở tại Trườn g Đại
học Cần thơ, thuộc thành phố Cần Thơ.

Đề tài Lu ận văn thạc sĩ n ày được tô i thực hiện tại Trườn
ường Đại học
học Bác
Bách kho a
và hồn th ành vào tháng 12 năm 2013.
Tơi xin can đoan rằng nội dung Đề tài, số liệu nghiên cứu và kết quả tính tốn
được viết trong Luận văn th ác sĩ này là trung thực, khôn g trùn g lặp với các Đề tài
Lu ận văn thạc sĩ khác đã được hoàn thành tại Đại họ c Quố c gia thàn
thàn h phố Hồ Chí
Minh – Trườn
ườn g Đại học
học Bác
Bách kho a. Mọi nguồn tài liệu sử dụng và sự giúp đỡ từ các
cá n hân đ ều đã được sự đồn g ý cho phép của các cá nhân đó, các thơn g tin trích dẫn
trong Đề tài Luận văn thạc sĩ này đ ều có ch ú th ích chỉ rõ nguồn gốc.

TP. Hồ Chí Minh, ngà y 20 tháng 12 năm 2013
HỌC VIÊN

Hà Văn Na m


TÓM TẮT LUẬN VĂN

TÊN ĐỀ TÀI:
Xác định tải trọng sử dụng và hệ số an tồn của cọc bê tơng cốt thép theo thí
nghiệm nén tĩnh ở khu vực thành phố Cần Thơ
TĨM TẮT:
Ngày nay, cọc bê tơng cốt thép được sử dụng khá phổ biến để thi công các
công trình như: Nhà cao tầng, Cầu cảng, Bệnh Viện, Trường học… là do ưu điểm

vượt trội của cọc bê tông cốt thép về điều kiện thi cơng, kích thước, tiết diện so với
các loai cọc khác
Tại thành phố Cần thơ là khu vức có địa chất tương đối yếu, là trung tâm của
đồng bằng sông cửu long, việc thiết kế và thi công cọc bê tông cốt thép được quan
tâm, nghiên cứu ứng dụng vào thực tế vì cọc bê tông cốt thép dễ thi công và đảm
bảo khả năng chịu lực
Đối với móng cọc, việc tính tốn giá trị sức chịu tải của cọc cho các cơng
trình trong các quận (huyện) sẽ giúp cho thiết kế chọn sức chịu tải của cọc trong các
quận (huyện) hợp lý và khả thi, góp phần làm giảm chi phí đầu tư xây dựng.


THESIS ABSTRACT
SUBJECT NAME:
Determine load and use a safety factor of reinforced concrete under static
compression test in Can Tho City area
SUMMARY:
Today, the reinforced concrete piles are used quite common to construction
projects such as: Buildings, Harbor Bridge, Hospitals, Schools...is due to
advantages of reinforced concrete conditions construction, dimensions, crosssectional area than the other cups
In the city of Can Tho geological region is relatively weak, the heart of the
Mekong Delta, the design and construction of reinforced concrete piles are
concerned, research into practical applications for concrete piles reinforced concrete
and steel construction ensures easy bearing capacity
For pile foundations, the calculated value of the pile bearing capacity for
projects in the county (district) will help designers select the load capacity of the
pile in the county (district) reasonable and feasible, contributing reduce the
construction cost .


MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài ...................................................................... 1
2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................... 2
3. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 2
4. Ý nghĩa khoa học của Đề tài ................................................................ 2
5. Hạn chế của Đề tài ............................................................................... 3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT VÀ SỬ DỤNG CỌC BÊ TƠNG CỐT
THÉP TẠI THÀNH PHỐ CẦN THƠ
1.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên .......................................................... 4
1.2. Đặc điểm về địa chất ở Tp. Cần Thơ ................................................. 5
1.3. Các loại cọc bê tông cốt thép được sử dụng cho nhà cao tầng tại thành phố
Cần Thơ .................................................................................................. 11
1.4. Xác lập nhiệm vụ phân tích và ứng dụng để thiết kế móng cọc ứng với
điều kiện phân bố địa chất từng vùng ở thành phố Cần thơ ...................... 13

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN CỌC BÊ TƠNG CỐT THÉP
2.1. Sức chịu tải dọc trục của cọc theo độ bền vật liệu ............................. 14
2.2. Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền ......................................... 15
2.2.1. Tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ học của đất nền hay là
phương pháp tĩnh học .............................................................................. 15
2.2.1.1. Sức chịu mũi của đất ở mũi cọc Qp ............................. 15
2.2.1.2. Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc Qs .................. 21
2.2.2. Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của
đất nền. .................................................................................................... 26


2.2.3. Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của

đất nền...................................................................................................... 32
2.3. Tính sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh CPT .... 33
2.3.1. Mơ tả thiết bị thí nghiệm ..................................................... 33
2.3.2. Vận hành thiết bị ................................................................. 34
2.3.3. Tính tốn số liệu thí nghiệm ................................................ 34
2.3.4. Cách tính LCPC (1882) hay TCXDVN 205 - 1998 ............. 35
2.3.5. Cách tính LCPC cải tiến (1983) ........................................... 37
2.3.6. Phương pháp của Schertmann (1978) .................................. 39
2.3.7. Phương pháp của Ruiter và Beringen .................................. 41
2.4. Tính tốn sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT .... 42
2.5. Tính sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm nén tĩnh dọc trục .. 42
2.5.1. Qui trình thí nghiệm ............................................................. 43
2.5.2. Khai thác kết quả thí nghiệm ............................................... 46

CHƯƠNG 3
PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP KHU
VỨC THÀNH PHỐ CẦN THƠ
3.1. Đặt vấn đề ........................................................................................ 49
3.2. Giới thiệu cơng trình ......................................................................... 49
3.3. Tính tốn sức chịu tải của cọc ........................................................... 51
3.3.1. Tính tốn sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu .............. 53
3.3.2. Tính tốn sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của
đất nền ..................................................................................................... 53
3.3.3. Tính tốn sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ
của đất nền .............................................................................................. 55
3.3.4. Tính tốn sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu
chuẩn SPT ............................................................................................... 56
3.3.5. Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả thử tãi tĩnh hiện
trường ..................................................................................................... 57

3.4. Tính tốn tương tự với các cơng trình cịn lại .................................... 58
3.5. So sánh và phân tích với các kết quả tính .......................................... 89
3.6. Biểu đồ thể hiện sức chịu tải của cọc theo các phương pháp tính ..... 91

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận ............................................................................................... 93
2. Kiến nghị ............................................................................................. 93
3. Hướng nghiên cứu tiếp theo ................................................................ 94
Tài liệu tham khảo ................................................................................... 95
Lý lịch học viên ....................................................................................... 97


-1-

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Thành phố Cần Thơ có vị trí địa lý thuận lợi nằm ở trung tâm đồng bằng
sông Cửu Long, trên trục giao thương giữa vùng tứ giác Long Xuyên, bán đảo Cà
Mau và thành phố Hồ Chí Minh. Thành phố Cần Thơ là trung tâm văn hóa, kinh tế
chính trị, khoa học kỹ thuật, dịch vụ và du lịch của vùng sông nước Cửu Long.. Là
thành phố trực thuộc Trung ương, Cần Thơ đã có bước phát triển nhanh trên mọi
mặt của nền kinh tế.
Kinh tế phát triển kéo đà xây dựng phát triển, tốc độ đơ thị hóa gia tăng,
ngày càng có nhiều dự án: khu dân cư, chung cư, trụ sở làm việc, cao ốc văn phòng,
nhà hàng-khách sạn, trường học, bệnh viện…nhà cao tầng lần lượt hiện lên.
Thành phố Cần Thơ sơng ngịi chằng chịt, đất nền chủ yếu do phù sa bồi lắng
tạo thành, địa chất phức tạp, tầng đất yếu rất dầy do đó rất tốn kém cho việc xử lý
nền móng khi xây dựng cơng trình, đặc biệt là cơng trình có tải trọng lớn, nhà cao
tầng. Nhiều cơng trình lớn để đầu tư xây dựng vì chi phí cho phần nền và móng q

cao chiếm khoảng 30-40% giá thành cơng trình, điều này làm cho chi phí đầu tư
tăng, thời gian thu hồi vốn lâu, tính cạnh tranh kém.
Hiện nay, nhiều đơn vị tư vấn thiết kế, thi cơng, phịng LAS ra đời hoạt động
thiết kế, thi công, khoan khảo sát địa chất, xuyên tĩnh, thí nghiệm…độc lập và hiện
tại chưa có một cơ quan chuyên môn nào tại Cần Thơ làm đầu mối quản lý và
thống kê đúc kết các số liệu địa chất, mặt cắt địa chất từng vùng Quận (Huyện) trên
địa bàn TP Cần Thơ để làm cơ sở tham khảo, cảnh báo…và cũng chưa có nhiều đề
tài khoa học nào phân tích sức chịu tải của cọc trong đất yếu cho nhà nhiều tầng ở
Cần Thơ để tổng hợp và đúc kết phương pháp khảo sát, tính tốn an tồn và kinh tế,
từ đó các đơn vị tư vấn thiết kế, thi công (nhất là các đơn vị ở xa) dựa theo.
Qua đó việc Phân tích sức chịu tải của cọc BTCT trong đất yếu khu vực
thành phố Cần Thơ là một vấn đề cấp thiết cần được quan tâm, từ đó để phục vụ
cho việc lựa chọn phương pháp tính tốn thiết kế móng sâu cho nhà cao tầng an


-2-

toàn và kinh tế phù hợp với điều kiện địa chất rất yếu. Nhằm góp phần thúc đẩy
phát triển ngành kỹ thuật xây dựng địa phương, tăng thu hút đầu tư tạo đà cho nền
kinh tế thành phố Cần Thơ phát triển mạnh.
2. Nội dung nghiên cứu đề tài
Trên cơ sở lý thuyết các phương pháp tính tốn xác định sức chịu tải dọc trục
của cọc theo tiêu chuẩn Việt Nam, từ đó tính tốn cụ thể sức chịu tải của cọc ứng
với từng loại cơng trình tiêu biểu, phù hợp với từng vùng địa chất tương ứng ở Cần
Thơ. Kết hợp với phương pháp thử tĩnh xác định sức chịu tải dọc trục của cọc tại
hiện trường (là phương pháp được đánh giá là đáng tin cậy nhất để xác định sức
chịu tải dọc trục phù hợp với sự làm việc thực tế của cọc) và so sánh với kết quả
xuyên tĩnh CPT hoặc SPT. Trên cơ sở đó phân tích, so sánh, đánh giá, nhằm lựa
chọn ra phương pháp tính tốn lý thuyết về cọc gần đúng với thực tế điều kiện địa
chất đất yếu mỗi Quận (Huyện) làm cơ sở cho việc thiết kế móng cọc cho nhà nhiều

tầng an toàn và kinh tế nhất.
3. Phương pháp nghiên cứu
+ Tính tốn sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu
+ Tính tốn sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu đất nền
+ Tính tốn sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền, phụ lục
B TCXD 205:1998.
+ Phân tích sức chịu tải của cọc theo các kết quả thí nghiệm xuyên tiêu
chuẩn SPT
+ Phân tích sức chịu tải của cọc theo các kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh CPT.
+ Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả thử tải tĩnh hiện trường.
+ Thiết lập tương quan các kết quả tính toán theo các phương pháp trên.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đồng bằng sông Cửu Long nói chung và thành phố Cần Thơ nói riêng có địa
chất phức tạp, chủ yếu là đất trầm tích và phù sa bồi lắng, tầng đất yếu khá dầy. Vì


-3-

vậy để xây dựng cơng trình vượt nhịp có tải trọng lớn và nhà cao tầng, giải pháp
móng thường được chọn là móng sâu (móng cọc BTCT). Do đó việc phân tích sức
chịu tải của cọc BTCT cho nhà cao tầng ứng với điều kiện địa chất yếu ở thành phố
Cần Thơ là nhằm mục đích so sánh các cơng thức tính tốn sức chịu tải của cọc theo
lý thuyết, tính tốn dựa trên kết quả xun tĩnh CPT hoặc SPT (là thí nghiệm đơn
giản và phù hợp cho cọc cũng như nền sét yếu Cần Thơ) và thí nghiệm nén tĩnh tại
hiện trường từ đó kiến nghị dùng cơng thức nào phù hợp với điều kiện địa chất ở
Cần Thơ. Dùng loại cọc nào và chiều sâu đặt cọc là bao nhiêu là an toàn và kinh tế
ứng với từng loại cơng trình cụ thể.
5. Hạn chế của đề tài
+ Số cơng trình tác giả tham gia thực hiện và nghiên cứu trong luận văn cịn
ít.

+ Các cơng trình không được thử tải tĩnh hiện trường đến trạng thái cực hạn
cũng như chuyển vị của cọc chưa đến 10% bề rộng cọc.


-4-

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT VÀ SỬ DỤNG CỌC BÊ TƠNG
CỐT THÉP TẠI THÀNH PHỐ CẦN THƠ
1.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên
Thành phố Cần Thơ nằm ở trung tâm đồng bằng sơng Cửu Long có diện tích
tự nhiên 1.390 km 2, bên bờ tây sơng Hậu, cách biển Đông 75 km, cách thủ đô Hà
Nội 1.877 km và cách thành phố Hồ Chí Minh 169 km về phía bắc (theo đường bộ).
Phía bắc giáp tỉnh An Giang và Đồng Tháp, phía nam giáp tỉnh Hậu Giang, phía tây
giáp tỉnh Kiên Giang, phía đơng giáp tỉnh Vĩnh Long và Đồng Tháp (hình 1.1).

Hình 1.1: Bản đồ hành chính thành phố Cần Thơ
Cần Thơ nằm ở khu vực bồi tụ phù sa nhiều năm của sông Mê Kông, có địa
hình rất đặc trưng cho dạng địa hình đồng bằng. Nơi đây có hệ thống sơng ngịi,
kênh rạch chằng chịt. Trong đó:


-5-

Sông Hậu là con sông lớn nhất với tổng chiều dài chảy qua thành phố là
65km. Tổng lượng nước sông Hậu đổ ra biển khoảng 200 tỷ m3/năm (chiếm 41%
tổng lượng nước của sơng Mê Kơng), lưu lượng nước bình quân tại Cần Thơ là
14.800 m 3/giây. Tổng lượng phù sa của sông Hậu là 35 triệu m3/năm (chiếm gần
1/2 tổng lượng phù sa sông Mê Kông).

Sông Cần Thơ dài 16 km, đổ ra sông Hậu tại bến Ninh Kiều. Sơng Cần Thơ
có nước ngọt quanh năm, vừa có tác dụng tưới nước trong mùa cạn, vừa có tác dụng
tiêu úng trong mùa lũ và có ý nghĩa lớn về giao thông.
TP Cần Thơ trong vùng thuộc ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa. Có
hai mùa rõ rệt trong năm là mùa khô và mùa mưa.
Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau; gió mùa Đơng Bắc. Nhiệt độ
trung bình các tháng từ 26 đến 28 độ. Có số giờ nắng cao nhất trong năm vào các
tháng 1,2,3. Giờ nắng trung bình trong các tháng này từ 190 giờ đến 240 giờ.
Mùa mưa từ tháng 05 đến tháng 11; gió mùa Tây Nam. Nhiệt độ trung bình
các tháng mùa mưa từ 26 đến 27 độ. Mưa tập trung trong các tháng 9,10.. trung
bình lượng mưa phổ biến trong tháng từ 220 mm đến 420 mm. Các tháng cuối mùa
gây ngập úng trên diện rộng do lượng mưa lớn và lũ thượng nguồn đổ về.
1.2 Đặc điểm về địa chất ở Tp. Cần Thơ
Thành phố Cần Thơ được phủ bởi trầm tích Đệ Tứ, bên dưới là các thành
tạo Neogen không phân chia. Qua khảo sát các lỗ khoan 30-50m, ta thấy tầng đất
thường có 2 nhịp:
- Nhịp dưới gồm cát thô và trung lẫn sạn chuyển dần lên trên là cát mịn, dày
20-30m, trên cùng là lớp sét pha hay sét nâu tẩm do lẫn oxid sắt xen kẹp các lớp cát
mịn mỏng.
- Nhịp trên cũng bắt đầu từ các lớp cát thạch anh xám lẫn mica, trung đến
thô,lẫn sạn, dày 25-35m, chuyển dần lên trên là lớp cát pha, sét pha xám trắng bị


-6-

phong hóa, nhiều rỉ sắt tạo thành những đớm đỏ hoặc tím vàng loang lỗ, dày 1020m khá ổn định.
Trong các lớp cát có nhiều di tích thực vật bị phân hủy, chiều dày tăng dần
theo Nam Bắc.
- Theo tài liệu của E. Kind và Hồ Mạnh Trung (1971) và Trần Nho Lân (1977)
thì Đồng bằng sơng Cửu Long (ĐBSCL) có cấu trúc bồn trũng phương Đơng BắcTây Nam, phần trũng kéo dài từ Cần thơ đến Cà Mau, vây quanh là các khối nâng

phía vịnh Kiên Giang, Long Xuyên, Châu Đốc, TP.Hồ Chí Minh, Mỹ Tho.
- Thành phố Cần Thơ nằm trong vùng cấu trúc nâng tương đối bậc I từ hữu
ngạn sông Hậu đến vịnh Kiên Giang, bề mặt mỏng hơi dốc về phía biển Đơng và đã
được kiểm chứng bằng 5 lỗ khoan sâu đến nền đá là Cả Cối (Trà Vinh), Phụng Hiệp
(Cần Thơ), Long Xuyên, thị xã Gị Cơng, Vàm Láng (ven biển Gị Cơng).
- Chấm dứt thời kỳ biển thoái vào cuối Pleistocen muộn, thì vào đầu Holocen
biển lại tiến chậm vào đồng bằng Tây Nam Bộ, tạo nên biển nông kéo dài đến
Holocen giữa rồi biển tiến cực đại khắp bán đảo Đông Dương, biến ĐBSCL thành
đáy biển nơng. Dấu tích của thời kỳ biển tiến này là các nguồn nước trên các đồi đá
vôi Kiên Giang và các vùng sét co trương montmorillonit nhiều của đất phèn dày 610m rải rác ở ĐBSCL.
- Phía Tây nam sơng Hậu, biển tiến này làm cho vùng Bảy Núi thành các hải
đảo, bùn đóng thành lớp dày với tuổi định bằng phóng xạ là 5.800 năm.
- Trong Holocen giữa, biển rút ra từ từ, hình thành các đầm lầy đặc trưng
ĐBSCL.
- Trong Holocen muộn, đại bộ phận ĐBSCL đã thoát ra khỏi biển ngập tràn,
với bề mặt chung hiện nay có tuổi 2.000 năm kèm theo là các giồng cát ven biển
hình thành.
- Tính đến độ sâu 70m Cần thơ có 2 loạt trầm tích, loạt Holocen phủ toàn bộ
bề mặt và bên dưới là Pleistocen. Hai loạt này có ranh giới địa chất rõ rệt, tính chất
cơ lý của 2 loạt đất này hồn toàn khác nhau.


-7-

Qua khảo sát địa chất ở các Quận, Huyện cho các kết quả như sau:
- Tầng trầm tích đầm lầy cục bộ gồm bùn sét hữu cơ, có nơi là than bùn phân
bố ở vùng trũng ngập nước nhiều nhất tại Phụng Hiệp, Ơ Mơn, Thốt Nốt.
- Tầng trầm tích sơng là các lớp bồi tích gồm sét, cát pha sét, bùn sét, bùn cát,
phân bố dọc theo sông Hậu tạo thành các bãi bồi, cồn, dãy đất ven bờ.
- Tầng trầm tích nhân sinh gồm sét, sét pha cát, tạo nên các địa hình nhân sinh,

phân bố ở những vùng tụ điểm dân cư, dọc các kênh và trục lộ giao thơng.
- Khống vật chủ yếu là kaolinit và hydromica, tuy nhiên ở độ sâu 2-8m,
montmorillonit chiếm ưu thế. Đặc biệt lớp bùn sét ở Tây nam sông Hậu chứa nhiều
montmorillonit với cấu trúc hỗn hợp hydromica-montmorillonit. Do đó đất này có
chỉ số hoạt tính keo tương đối cao như ở Cần Thơ A=0.76, ở Phụng Hiệp A=0.97.
- Hầu hết đất đều mềm yếu. Đến độ sâu 20-30m, gần như chỉ gặp sét hay sét
hữu cơ hoặc sét dẻo mềm, xốp và rất xốp chưa được nén chặt, K trung bình 0.200.50. Độ ẩm tự nhiên cao hơn giới hạn chảy. Hệ số rỗng, độ bão hòa, độ sệt, hệ số
nén lún đều rất cao. Trong khi đó khối lượng thể tích thiên nhiên, khối lượng thể
tích khơ (dung trọng thiên nhiên và dung trọng khô), cường độ kháng cắt, cường độ
kháng nén đơn trục kể cả sức kháng vì xun và chỉ số vồ nện có giá trị tuyệt đối
thấp.
- Tính chất cơ lý của loạt đất Pleistocen: các lỗ khoan đều cho thấy loạt đất
Pleistocen từ độ sâu trung bình 20-30m. Loạt đất này đã trải qua quá trình nén chặt
tự nhiên và qua quá trình laterit hóa nên thường có màu sắc loang lỗ hay vàng nâu.
- Có 3 tập hạt mịn xen kẽ với 3 tập thơ, tạo thành 3 nhịp trầm tích. Mỗi nhịp
gồm 1 tập mịn bên trên và tập thô bên dưới. Bề dày tập mịn thay đổi tùy nơi, trung
bình 40-45m, tập thô thay đổi 4-80m. Tập mịn gồm đất sét pha, sét ở trên và sét
pha, cát pha bên dưới, có nơi cịn gặp bùn sét, bùn sét pha. Bề mặt tập mịn thường
bị laterit hóa và bào mịn.
- Tính chất cơ lý đất đều đồng nhất. Hydromica Kaolinit chủ yếu, một số nơi
có montmorillonit hay hỗn hợp Hydromica montmorillonit .


-8-

- Độ ẩm tự nhiên, hệ số rỗng, độ sệt, hệ số nén lún và hệ số thấm tương đối
thấp. Ngược lại, khối lượng thể tích thiên nhiên, khối lượng thể tích khơ, góc ma sát
trong, lực dính, mơdun tổng biến dạng, sức chịu tải đều có giá trị tương đối cao. Sức
chịu tải thường là 2-4kG/cm2, có nơi 6-7kG/cm2.
- Cần chú ý là trong Pleistocen gồm bùn sét, bùn sét pha và bùn cát pha thì

tính chất cơ lý đất gần giống như Holocen.
Có thể thấy thành phố Cần Thơ gồm 3 vùng địa chất cơng trình:
+ Vùng A là đồng bằng tích tụ điển hình.
+ Vùng B là đầm lầy.
+ Vùng C là địa hình tích tụ xen kẽ.
- Vùng A là vùng có cảnh quan địa mạo của đồng bằng tích tụ châu thổ điển
hình, tầng đất sét mềm yếu dày khoảng 20m, sức chịu tải dưới 0.5kG/cm2 phủ lên
tầng Pleistocen có tính chất cơ lý đất tốt hơn nhiều, sức chịu tải 2-4kG/cm2. Địa
mạo đồng bằng thấp, địa hình bằng phẳng và liên tục, độ dốc thấp, kênh rạch chằng
chịt.
+ Mực nước ngầm sâu khoảng 0.5-1m, dao động theo mùa.
+ Đánh giá là điều kiện địa chất cơng trình ít thuận lợi.
- Vùng B là đầm lầy với bùn sét hữu cơ hay than bùn dày 20-30m, sức chịu tải
rất thấp dưới 0.5kG/cm2 phủ lên Pleistocen có tính chất cơ lý đất tốt hơn nhiều, sức
chịu tải 2-4kG/cm2.
+ Thường xuyên ngập úng, nước phèn ăn mòn vật liệu xây dựng, nhiều cây cỏ
ưa nước. Việc tạo mặt bằng xây dựng, thi công phức tạp và tốn kém, điều kiện ổn
định cơng trình rất kém.
+ Đánh giá là điều kiện địa chất cơng trình khơng thuận lợi.
- Vùng C là địa hình tích tụ xen kẽ, chia thành 2 tiểu vùng :
+ Tiểu vùng C1 là đồng bằng tích tụ thấp, tầng đất sét mềm yếu chịu tải dưới
0.5kG/cm2 dày 20-30m phủ lên Pleistocen chịu tải 2-4kG/cm 2.


-9-

- So với vùng A thì C1 có mực nước ngầm sát mặt đất, nhiều nơi bị ngâp úng
theo mùa, kênh rạch chằng chịt, bị ảnh hưởng thủy triều mạnh.
- Điều kiện ổn định cơng trình kém, sử dụng móng cọc khó khăn hơn vùng A.
- Đánh giá là điều kiện địa chất cơng trình kém thuận lợi.

+ Tiểu vùng C2 là địa hình tích tụ sơng, chịu ảnh hưởng trực tiếp sông Hậu,
tầng đất sét mềm yếu thay đổi tùy nơi 10-30m, địa hình khơng liên tục, bị chia cắt
cách biệt, mạng lưới thủy văn khá dày, nước ngầm sát mặt đất. Điều kiện ổn định
cơng trình kém.Việc tạo mặt bằng xây dựng khó khăn. Đặc điểm địa chất cơng
trình ít đồng nhất.
- Đánh giá là điều kiện địa chất cơng trình kém thuận lợi.


- 10 -

Các hố khoan địa chất ở các quận (huyện) thành phố Cần Thơ:


- 11 -

Nhận xét và đánh giá:
Đặc điểm nổi bật là hầu hết bề mặt của TP Cần Thơ được bao phủ bởi tầng đất
sét mềm yếu có sức chịu tải dưới 0.5kg/cm2 xen kẽ các thấu kính cát, dày vài ba
mươi mét phủ lên tầng đất cứng hơn có sức chịu tải 2- 4kg/cm2. Nền đá sâu khoảng
800m. Do đó khả năng sử dụng nền thiên nhiên hầu như khơng có nên chỉ sử dụng
móng cọc bê tơng cốt thép (BTCT) làm việc như cọc ma sát. Nên việc phân tích sức
chịu tải cọc ở vùng đất yếu này là đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tế.
1.3 Các loại cọc bê tông cốt thép được sử dụng cho nhà cao tầng tại Tp. Cần
Thơ
Cọc đã được sử dụng từ rất sớm ở nước ta khoảng trên 1000 năm trước,
những người dân thời kỳ này đã biết sử dụng các cọc gỗ, tre và nứa cắm xuống các
hố nơng để xây dựng cơng trình ở trên hệ cọc này.
Chức năng chung nhất của cọc là truyền tải trọng xuống tầng sâu ở những nơi
mà tầng đất nông không đủ chịu lực. Khi cọc xuyên qua lớp đất xấu và cắm một
phần vào tầng đất tốt có khả năng chịu lực thì gọi là cọc chống. Khi cọc được hạ

vào trong tầng đất mà sức chịu của đất không lớn lắm, sức chịu của cọc dựa vào ma
sát ở mặt bên của cọc thì chúng được gọi là cọc ma sát. Sức chịu tải của cọc sẽ được
tăng lên rất nhiều khi sử dụng cả lực chống đầu cọc và cả lực ma sát bên của cọc.
Ngoài ra cịn có cọc làm việc trong điều kiện chịu kéo (kết cấu có móng nằm dưới
mực nước ngầm, bể chứa chơn sâu…), Cọc chịu tải trong ngang (móng dưới tường
chắn, mố cầu…), Cọc chịu tải trọng động (cọc chịu động đất, cọc dưới móng
máy…). Trong điều kiện cụ thể đất yếu ở Cần Thơ, phạm vi đề tài chủ yếu chỉ phân
tích về cọc ma sát.
Hiện tại nhà nhiều tầng ở Cần Thơ chỉ sử dụng chủ yếu 02 loại cọc là: Cọc bê
tông đúc sẵn và cọc bê tông đúc tại chỗ.
+ Cọc bêtông đúc sẵn: Những cọc này đúc xử lý và bảo quản trước khi hạ vào
nền, phần lớn bằng cách ép (dùng kích thủy lực và đối trọng), tiết diện thơng dụng:
hình trịn, hình vng. Cọc bê tông đúc sẵn gồm 02 loại: Cọc bê tông cốt thép đúc
sẵn và cọc bê tông cốt thép ứng suất (lực) trước (hay còn gọi cọc ly tâm).


- 12 -

Ưu điểm của cọc BTCT đúc sẵn:
o Chất lượng được kiểm sốt
o Đơn giản dễ thi cơng
o Đúc sẵn tại chỗ
o Giá thành thấp
Khuyết điểm của cọc BTCT đúc sẵn:
o Chiều dài đoạn cọc hạn chế
o Mác bê tông không cao (≤M300)
o Hạn chế mối nối
o Cần mặt bằng rộng để thi công
o Hạ cọc cần chất tải làm đối trọng dể gây ảnh hưởng các cơng trình lân
cận

o Không xuyên được tầng cát (hay đất cứng) và dầy
o Kích thước nhỏ <400x400cm, sức chịu tải bé
Ưu điểm của cọc BTCT ứng lực trước:
o Được thi công sẵn ở nhà máy, tiết kiệm được vật liệu (tiết diện trịn rỗng),
cốt thép được ứng lực
o Mác bêtơng cao (≤M600)
o Chất lượng cao
o Dài hơn so với cọc BTCT đúc sẵn
o Mối nối đảm bảo (ít mối nối hơn)
o Đường kính < 600cm
o Giá thành tương đương cọc BTCT đúc sẵn
Khuyết điểm của cọc BTCT ứng lực trước:
o Chiều dài vẫn cịn hạn chế
o Cần có mối nối
o Sức chịu tải không lớn (so với cọc nhồi)
o

Cần mặt rộng thi cơng

o Chi phí vận chuyển cao và cẩu lắp khó
o Thi cơng dể ảnh hưởng các cơng trình lân cận


- 13 -

1.4 Xác lập nhiệm vụ phân tích và ứng dụng để thiết kế móng cọc ứng với điều
kiện phân bố địa chất từng vùng ở Tp. Cần Thơ
Dựa vào cơ sở lý thuyết tính tốn sức chịu tải dọc trục của cọc, kết quả thí
nghiệm tại hiện trường, ứng với điều kiện địa chất cụ thể của từng vùng Quận
(Huyện) tại thành phố Cần Thơ. Tính tốn sức chịu tải cọc của từng cơng trình cụ

thể bằng các phương pháp: theo độ bền vật liệu, theo TCXD 205 : 1998, bằng kết
quả thí nghiệm CPT, kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT và thử tĩnh hiện trường ta rút ra
cơng thức tính và loại hình khảo sát hợp lý nhất.
Từ đó lựa chọn giải pháp cọc nào sử dụng an toàn, chất lượng và hiệu quả
kinh tế nhất.


- 14 -

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN CỌC BÊ TƠNG
CỐT THÉP
Đồng bằng sơng Cửu Long nói chung và thành phố Cần Thơ nói riêng có địa
chất phức tạp, chủ yếu là đất trầm tích và phù sa bồi lắng, tầng đất yếu khá dầy. Vì
vậy để xây dựng cơng trình có tải trọng lớn giải pháp móng thường được chọn là
móng sâu (móng cọc BTCT). Do đó việc phân tích sức chịu tải của cọc BTCT cho
cơng trình ứng với điều kiện địa chất yếu ở thành phố Cần Thơ là nhằm mục đích so
sánh các cơng thức tính tốn sức chịu tải của cọc theo lý thuyết, tính tốn dựa trên
kết quả xun tĩnh CPT hoặc SPT (là thí nghiệm đơn giản và phù hợp cho cọc cũng
như nền sét yếu Cần Thơ) và thí nghiệm nén tĩnh tại hiện trường từ đó kiến nghị
dùng cơng thức nào phù hợp với điều kiện địa chất ở mỗi Quận (Huyện) của TP
Cần Thơ. Dùng loại cọc nào và chiều sâu đặt cọc là bao nhiêu là an toàn và kinh tế
ứng với từng loại cơng trình cụ thể.
2.1 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo độ bền vật liệu
Với cọc bê tông cốt thép, sức chịu tải cực hạn của cọc theo vật liệu xác định
theo công thức thanh chịu nén có xét đến uốn dọc. Sự uốn dọc được xét như tính cột
trong tính tốn bê tơng
Qa(VL) = φ(AsRs + AbRb) (kN)

(2.1)

Trong đó:
As: Diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc trong cọc (m2)
Ab: Diện tích tiết diện ngang của bê tơng trong cọc (đã trừ diện tích cốt
thép)(m 2)
 - hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc phụ thuộc độ mảnh và theo thực
nghiệm lấy như sau:
 = 1,028 – 0,0000288λ2 – 0,0016 λ

(2.2)

 = 1,028 – 0,0003456λd2 – 0,00554 λd

(2.3)

λ: độ mãnh của cọc


- 15 -

2.2 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền
Qa  Q s  Q p

(2.4)

L

Qs  u  s dz và Q p  A p q p

(2.5)

0

hoặc Qu  As f s  A p q p (Với As – Diện tích xung quanh cọc tiếp xúc với đất)
Sức chịu tải cho phép của cọc
Qa 

Qp
Q
Qs
hoặc Qa  u

FS
FS s FS p

(2.6)

Với FS, FSs, FSp – lần lượt là hệ số an toàn chung, an toàn cho thân và mũi
cọc thường được chọn từ 2 ÷ 3, tùy theo loại tổ hợp tải trọng.
2.2.1 Tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ học của đất nền hay là
phương pháp tĩnh học
2.2.1.1 Sức chịu mũi của đất ở mũi cọc Q p
Phương pháp Terzaghi
Q p  R 2p (1,3cN c  D f N q  0,6R p N  ) cho cọc tròn bán kính Rp

(2.7)

Q p  D 2 1,3cN c  D f N q  0,4B p N   cho cọc vuông cạnh Bp

(2.8)

Terzaghi đề nghị sử dụng ngay các hệ số sức chịu tải Nc, Nq, Nγ được thiết lập
cho móng nơng tiết diện trịn hoặc vng có dạng


 e 2( 3 / 4 ) tg

N c  cot g 
 1
 2 cos 2      



 4 2  


N 

N 

e 23 / 4 / 2 tg
  
2 cos 2   
4 2

1 Kp

 1tg
2

2  cos  

Với Kp – hệ số áp lực bị động của đất tác động lên mặt nghiêng của nền nén
chặt dưới đáy móng