Nghiên cứu giải pháp cọc khoan nhồi đường kính nhỏ cho thi công tầng hầm các công trình xây chen trong khu vực trung tâm thành phố cần thơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---- o0o----

HUỲNH VIỆT HƢNG
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CỌC KHOAN NHỒI ĐƢỜNG KÍNH
NHỎ CHO THI CƠNG TẦNG HẦM CÁC CƠNG TRÌNH XÂY
CHEN TRONG KHU VỰC TRUNG TÂM THÀNH PHỐ CẦN THƠ.

Chuyên ngành

: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Mã số ngành

:

60. 58. 60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HCM, Tháng 06-2013


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. ĐỖ THANH HẢI

Cán bộ chấm nhận xét 1: .........................................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2: .........................................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . . tháng . . . . năm 2013


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
-------------------------------Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: HUỲNH VIỆT HƯNG
Ngày, tháng, năm sinh : 1977
Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Giới tính
Nơi sinh
MSHV

: Nam
: Hậu Giang
: 11864422

I. TÊN ĐỀ TÀI:
Nghiên cứu giải pháp cọc khoan nhồi đường kính nhỏ cho thi cơng tầng hầm các cơng trình
xây chen trong khu vực trung tâm thành phố Cần Thơ.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. NHIỆM VỤ:
Nghiên cứu giải pháp cọc khoan nhồi đường kính nhỏ để làm tường vây thi cơng tầng hầm
các cơng trình xây chen trong khu vực trung tâm thành phố Cần Thơ. Ứng dụng tính tốn cọc
khoan nhồi đường kính 500mm để làm tường vây thi cơng tầng hầm cơng trình Trụ sở làm việc
và cho th văn phịng Cơng ty Bảo Minh Cần Thơ bằng phần mềm PLAXIS ver 8.5.
2. NỘI DUNG:
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan về cơng nghệ cọc khoan nhồi đường kính nhỏ & thi công hố đào sâu.
Chương 2. Cơ sở khoa học của việc ứng dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong thi
cơng tầng hầm các cơng trình xây chen trong khu vực trung tâm thành phố tại Cần Thơ.
Chương 3. Nghiên cứu giải pháp cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong thi cơng tầng hầm
của các cơng trình xây chen trong khu vực trung tâm thành phố Cần Thơ.
Chương 4. Ứng dụng tính tốn tường vây thi cơng tầng hầm cơng trình trụ sở làm việc và
cho th văn phịng Cơng ty Bảo Minh Cần Thơ.
Kết luận và Kiến nghị
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày tháng
năm 20
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày tháng
năm 20
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS. ĐỖ THANH HẢI
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH

TS. ĐỖ THANH HẢI
PGS.TS.VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương Luận văn Thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
Ngày
PHÕNG ĐÀO TẠO SĐH

tháng

năm 20

KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


LỜI CÁM ƠN
Luận văn tốt nghiệp được hoàn thành không những từ nổ lực bản thâ n
học viên mà còn nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình của quý thầy cô, đồng nghiệp
và bạn bè thân hữu.
Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến thầy TS.Đỗ Thanh Hải,
người đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình trong thời gian thực hiện Luận văn, giúp
cho học viên có được những kiến thức hữu ích, làm nền tảng cho việc học
tập và công tác sau này.
Xin chân thành cám ơn quý thầy cô trong bộ môn Địa cơ Nền móng
đã nhiệt tình giảng dạy và quan tâm giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất
trong thời gian học viên học tập và thực hiện Luận văn.
Cuối cùng, xin cám ơn Cơ quan, gia đình và các bạn bè thân hữu đã
động viên, giúp đỡ học viên trong thời gian học tập và thực hiện Luận văn.
Học viên

Huỳnh Việt Hưng


-1-

TÓM TẮT

Tên đề tài :
“Nghiên cứu giải pháp cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ cho thi cơng
tầng hầm các cơng trình xây chen trong khu vực trung tâm thành phố Cần
Thơ”.
Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ được nghiên cứu và ứng dụng như một
giải pháp với các ưu điểm về kỹ thuật, điều đặc biệt không gây ảnh hưởng đến
các cơng trình lân cận, có thể làm tường vây cho việc thi cơng tầng hầm.
Đường kính của cọc có thể thay đổi tuỳ chọn bất kỳ trong phạm vi từ D300,
D400, D500, D600. Độ liên tục của cọc khơng có mối nối thích hợp cho việc
sử dụng làm tường vây thi công hố đào tầng hầm trong điều kiện xây chen,
chiều sâu hố đào 8.0m kết hợp biện pháp thi công thi công bán topdown.
Nội dung đề tài tập trung nghiên cứu đánh giá khả năng áp dụng cọc
khoan nhồi đường kính nhỏ cho cơng trình xây chen khu vực trung tâm thành
phố Cần Thơ. Việc thiết kế và tính tốn ổn định 02 mơ hình nền là Hardening
Soil và Morh Coulomb được sử dụng để so sánh ổn định và biến dạng của
tường vây cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ. Thêm vào đó, tác giả cũng tiên hành
so sánh hiệu quả kinh tế của phương an dùng cừ Larsen với phương án cọc
nhồi tiến diện nhỏ. Kết quả thu được giúp đánh giá được chuyển vị ngang của
đỉnh tường cọc, trồi đáy hố đào, nội lực trong tường cọc và thanh chống của
từng mơ hình nền để giúp nhà tư vấn và chủ dự án lựa chọn được mô hình nền
phù hợp và giải pháp tường vây cho cơng tác thi cơng tầng hầm cơng trình an
tồn và tiết kiệm.


-2-

ABSTRACT

Thesis title:
“Study on small diameter bored pile method for constructing the
basement of sandwich building in center area of Can Tho City”.
Small diameter bored pile has been reseaching and applying in foundation
of building in urban city. This method has alt of advantages such as good
technology, unaffected to the surrounding structure, also used in diaphram wall
for constructing the basement. The diameter of small bored pile could be in
range of 300 to 600 mm. The continuous in length when pouring concrete of
small bored pile is suitble for using the diaphram wall of basement.
This research focuses on the aplication assessment of small diameter
bored pile on sandwich building in center area of Can Tho City. On designing
two soil modellings were Hardening Soil and Morh Coulomb used to compare
the deformation and stability of small diameter bored pile diaphram wall. More
over, the author also compared the economic aspect of two method between
Larsen pile and small diameter bored pile. The result help to assess the
horizontal displacement, uplift of basement ground, the strength of plate and
anchor, to recomend to the consultand and owner of fiding the suitable method.


-3-

Mục lục
Mở đầu

11

- Tính cấp thiết của đề tài

11

- Mục đích của đề tài

13

- Phạm vi & phương pháp nghiên cứu

14

- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

14

Chương 1 : Tổng quan về cơng nghệ cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ &
thi công hố đào sâu
1.1. Tổng quan về thi công các hố đào sâu

15

1.1.1. Một số phương pháp gia cố thành hố đào phổ biến hiện nay

15

1.1.2. Một số sự cố và nguyên nhân của sự cố khi thi công hố đào

27

1.1.3. Vấn đề thi công tầng hầm công trình xây chen tại Việt Nam

29

1.2. Tổng quan về cọc khoan nhồi đường kính nhỏ

30

1.2.1. Khái niệm

30

1.2.2. Lịch sử phát triển

31

1.2.3. Phạm vi ứng dụng

31

1.2.4. Lịch sử ứng dụng công nghệ cọc khoan nhồi đường kính nhỏ ở Việt
Nam
34
Chương 2 : Cơ sở khoa học của việc ứng dụng cọc khoan nhồi đƣờng
kính nhỏ trong thi cơng tầng hầm các cơng trình xây chen trong khu vực
trung tâm thành phố Cần Thơ
2.1. Đặc điểm điều kiện địa chất thủy văn thành phố Cần Thơ

40

2.2. Cơ sở lý thuyết cho việc ứng dụng công nghệ

42

2.2.1. Xác định tải trọng tác dụng lên tường chắn

42

2.2.2. Tính tốn kết cấu chắn giữ bằng cọc hàng kiểu conson

42

2.2.3. Tính tốn kết cấu chắn giữ bằng cọc hàng với một tầng chống 53
2.2.4. Tính tốn kết cấu chắn giữ bằng cọc hàng với nhiều tầng chống 55
2.2.5. Thiết kế tường bằng phương pháp số
2.3. Các phương pháp khoan tạo lỗ khi thi công cọc khoan nhồi

56
57

2.3.1. Thi công cọc khoan nhồi bằng khoan khô

57

2.3.2.Thi công cọc tạo lỗ theo công nghệ tạo lỗ ướt

57


-4-

2.4. Vấn đề thi công tường chắn cọc khoan nhồi trên thế giới

58

2.4.1. Thi công tường dạng dãy cột (Contiguous pile wall)

58

2.4.2. Thi công tường dạng cọc hàng (Secant pile wall)

63

2.5. Một số thiết bị thi công khoan tạo lỗ cọc khoan nhồi đường kính nhỏ ở
Việt Nam và trên thế giới
67
2.5.1. Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Clo Zironi CR18

67

2.5.2. Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Clo Zironi CR14

68

2.5.3. Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Casagrande C6

69

2.5.4. Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Stealth T15000

70

2.5.5. Máy khoan cọc nhồi đường kính nhỏ sử dụng trong nước

71

Chương 3 : Nghiên cứu giải pháp cọc khoan nhồi đƣờng kính nhỏ trong
thi cơng tầng hầm của các cơng trình xây chen trong khu vực trung tâm
thành phố Cần Thơ
3.1. Đặc điểm các cơng trình xây chen trong phố tại Cần Thơ
3.1.1. Mặt bằng và điều kiện thi công

72
72

3.1.2. Những vấn đề đặt ra khi thiết kế và thi cơng các cơng trình xây
chen trong phố có đến hai tầng hầm
73
3.2. Phân tích lựa chọn phương án cọc hợp lý cho cơng trình xây chen có
đến hai tầng hầm trong khu vực trung tâm thành phố Cần Thơ
73
3.3. Phân tích lựa chọn phương án tường cọc khoan nhồi sử dụng trong điều
kiện xây chen tại thành phố Cần Thơ
77
3.4. Tính tốn thiết kế biện pháp

78

3.5. Qui trình cơng nghệ thi cơng tầng hầm cơng trình xây chen sử dụng cọc
khoan nhồi đường kính nhỏ (trường hợp sử dụng tường cọc khoan nhồi kiểu
dãy cột)
78
3.5.1. Công tác định vị cọc

79

3.5.2. Hạ ống chống (casing)

79

3.5.3. Công tác khoan tạo lỗ, kiểm tra địa tầng, kiểm tra độ sâu

80

3.5.4. Công tác lấy phôi khoan

81

3.5.5. Công tác thép và hạ ống đổ

81

3.5.6. Công tác thổi rửa đáy hố khoan

82

3.5.7. Công tác đổ bê tông

85

3.5.8. Kiểm tra chất lượng cọc

86

-5-

3.5.9. Thi công hố đào

87

3.6. Các sự cố thường gặp khi thi cơng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ làm
tường cọc vây
90
3.7. Các phương pháp thực nghiệm để quản lý chất lượng khi thi cơng hố
tầng hầm cơng trình xây chen sử dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ
91
Chương 4 : Ứng dụng tính tốn tƣờng vây thi cơng hố móng tầng
hầm cơng trình Trụ sở làm việc và cho th văn phịng cơng ty Bảo
Minh Cần Thơ.
4.1. Điều kiện địa chất cơng trình

92

4.2. Điều kiện địa chất thuỷ văn cơng trình

94

4.3. Quy mơ cơng trình

94

4.4. Thiết kế biện pháp thi cơng tầng hầm cơng trình

95

4.5. Nội dung tính tốn

98

4.6. Kết quả tính tốn

111

4.6.1. Phương án cọc D500, dài 26m, thanh chống 2H30

111

4.6.2. Phương án cọc D500, dài 34m, thanh chống 2H30

119

4.6.3. So sánh kết quả tính tốn phương án cọc D500 dài 26m và 34m127
4.6.4. Hiệu quả kinh tế của phương án cọc nhồi đường kính D500 dài
34m và cừ thép Larsen dài 15m
130
Kết luận và kiến nghị

132

Kết luận

132

Kiến nghị

133

Hướng nghiên cứu phát triển đề tài

133

Tài liệu tham khảo

134

Phụ lục tính tốn
Danh mục các bảng biểu
Bảng 1.1. Một số loại cừ được sử dụng phổ biến ở Việt Nam hiện nay

17

Bảng 1.2. Sức chịu tải của cọc khoan nhồi đường kính nhỏ sử dụng làm cọc
chịu tải :
31
Bảng 2.1. Cấu tạo địa chất nền các khu vực chính

41

Bảng 2.2. Hệ số tỉ lệ m

47

Bảng 2.3. Hệ số k

48


-6-

Bảng 2.4. Hệ số tỉ lệ c

48

Bảng 2.5. Nội lực và chuyển dịch của cọc trong nền đàn hồi

52

Bảng 2.6. Một số thông số kỹ thuật máy Clo Zironi CR18

68

Bảng 2.7.Một số thông số kỹ thuật máy Clo Zironi CR14

69

Bảng 2.8. Một số thông số kỹ thuật máy Casagrande C6

69

Bảng 2.9. Một số thông số kỹ thuật máy Stealth T15000

70

Bảng 2.10. Thông số kỹ thuật của máy khoan cọc nhồi đường kính nhỏ sử
dụng ở Việt Nam
71
Bảng 3.1. Khoảng cách nhỏ nhất giữa hệ kết cấu chắn giữ hố đào và cơng
trình lân cận khi sử dụng các thiết bị thi công khác nhau
74
Bảng 3.2. Giá thành thi công cọc khoan nhồi đường kính nhỏ

76

Bảng 4.1. Bảng chỉ tiêu cơ lý của đất nền

97

Bảng 4.2. Các thông số của tường cọc

97

Bảng 4.3. Các thông số của thanh chống

98

Bảng 4.4. Bảng tổng hợp kinh phí 02 phương án

129

Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Hình 1.1. Cọc cừ Larssen

17

Hình 1.2 Cọc cừ dạng thép hình I

17

Hình 1.3. Gia cố thành hố đào sử dụng hệ tường cừ thép

18

Hình 1.4. Tường cọc xi măng đất

20

Hình 1.5. Tường cọc bản bê tơng cốt thép

21

Hình 1.6. Tường chắn bằng cọc khoan nhồi

23

Hình 1.7. Thi cơng tường cọc khoan nhồi

24

Hình 1.8. Tường chắn Barrette cho một hố đào sâu

25

Hình 1.9. Thi cơng tường chắn Barrette

26

Hình 1.10. Nứt cơng trình liền kề do thi cơng hố móng

26

Hình 1.11. Thi cơng cơng trình Cao ốc Pacific làm sụp đổ Viện KHXH Nam
Bộ và lún sụt nền nhà xe Sở Ngoại vụ.
28
Hình 1.12. Móng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ

32

Hình 1.13. Tường cọc khoan nhồi

32


-7-

Hình 1.14. Tường cọc khoan nhồi kiểu dãy cột

33

Hình 1.15. Tường cọc hàng liên tục (hard/solf)

33

Hình 1.16. Tường cọc hàng liên tục (hard/firm)

33

Hình 1.17. Tường cọc hàng tổ hợp

34

Hình 1.18. Mẫu tường cọc thi cơng trong thực tế

34

Hình 1.19. Phương án tăng khả năng chống giữ của tường cọc

34

Hình 1.20. Kết quả thi cơng trong thực tế

34

Hình 1.21. Tường cọc khoan nhồi tại một cơng trình xây chen

35

Hình1.22. Ngân hàng Nơng nghiệp PTNT CN Ninh Kiều, TPCT

36

Hình1.23. Ngân hàng SHB CN Phan Đình Phùng, Q.Ninh Kiều, TPCT 36
Hình 1.24. Nhà Ở tư nhân 33 Phan Bội Châu, Q. Ninh Kiều, TPCT

37

Hình 1.25. Khách sạn tư nhân số 8-10, Tân Trào, Q. Ninh Kiều, TPCT 37
Hình 1.26. Shomroom Kymdan, đường 30-4, Q. Ninh Kiều, TPCT

38

Hình 2.1. Bản đồ địa chất thủy văn, địa chất cơng trình đồng bằng Nam Bộ
tỷ lệ 1/200.000
40
Hình 2.2. Tính cọc conson bằng phương pháp cân bằn tĩnh

43

Hình 2.3. Sơ đồ chuyển dịch của cọc bản conson và phân bố áp lực đất 45
Hình 2.4. Sơ đồ tính tốn theo Blum

45

Hình 2.5. Qui luật biến đổi của hệ số nền

47

Hình 2.6. Sơ đồ tính tốn coi cọc như dầm trên nền đàn hồi

49

Hình 2.7. Sơ đồ tính tốn theo phương pháp “m”

51

Hình 2.8. Chuyển vị và góc xoay của cọc ở đáy hố móng dưới tác động của
lực đơn vị và mơ men đơn vị
51
Hình 2.9. S.đ tính tốn cân bằng tĩnh chắn giữ bằng cọc với 1 tầng chống 53
Hình 2.10. Sơ đồ tính tốn theo phương pháp dầm đẳng trị

54

Hình 2.11. Sơ đồ tính tốn theo các giai đoạn thi cơng

55

Hình 2.12. Máy khoan cọc bằng guồng xoắn của hãng Bauer

58

Hình 2.13. Dây chuyền thi cơng cọc khoan nhồi bằng ph.pháp khoan khơ 58
Hình 2.14. Máy khoan sử dụng cần khoan CFA-Komatsu

59

Hình 2.15. Kích thước máy khoan EM400SM-KOMATSU (mm)

60

Hình 2.16. Đánh dấu vị trí cọc

62

-8-

Hình 2.17. Hạ ống chống (casing)

62

Hình 2.18. Khoan cọc

62

Hình 2.19. Lắp đặt lồng thép

62

Hình 2.20. Đổ tơng

63

Hình 2.21. Rút ống đổ

63

Hình 2.22. Hồn thành tấm tường

63

Hình 2.23. Tường dẫn để thi cơng các cọc khoan nhồi

65

Hình 2.24. Thi cơng hệ tường dẫn (guide wall)

65

Hình 2.25. Lắp đặt ống chống (casing)

65

Hình 2.26. Khoan cọc thứ nhất và thứ 2(A và B)

66

Hình 2.2.7 Đổ bê tông cọc thứ nhất và thứ 2 (A và B)

66

Hình 2.28. Khoan cọc thứ 3(cọc C-male pile)

67

Hình 2.29. Sử dụng cẩu để lắp đặt lồng thép cọc thứ 3(cọc C-male pile) 66
Hình 2.30. Đổ bê tơng cho cọc thứ 3(cọc C)

67

Hình 2.31. Hồn thành đơn ngun tường

67

Hình 2.32. Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Clo Zironi CR18

68

Hình 2.33. Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Clo Zironi CR14

70

Hình 2.34. Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Casagrande C6

70

Hình 2.35. Máy thi cơng cọc đường kính nhỏ Stealth T15000

71

Hình 2.36. Máy khoan cọc nhồi đường kính nhỏ sử dụng ở Việt Nam

71

Hình 3.1. Định vị tim cọc

79

Hình 3.2. Hạ ống chống và khoan tạo lỗ

82

Hình 3.3. Gia cơng cốt thép tại hiện trường

83

Hình 3.4. Cơng tác hạ lồng thép

83

Hình 3.5. Hạ ống đổ và đổ bê tơng

84

Hình 3.6. Thổi rửa vệ sinh cọc bằng khí nén - tuần hồn nghịch

84

Hình 3.7. Bơm tuần hồn thuận thổi rửa vệ sinh hố khoan

86

Hình 3.8. Đổ bê tơng cọc

88

Hình 3.9. Thi cơng đào lộ hàng cọc vây sâu khoảng 50cm

88

Hình 3.10. Thi công đập đầu cọc và đổ hệ thống dầm khóa dầu cọc vây 88

-9-

Hình 3.11. Thi cơng dầm bo, lắp đặt hệ văng chống đợt 1, CT đài móng 89
Hình 3.12. Lắp đặt hệ văng chống đợt 2

89

Hình 3.13. Thi cơng tường tầng hầm cơng trình

90

Hình 4.1. Mơ hình tính tốn phương án cọc D500 dài L=34m

99

Hình 4.2. Mơ hình tính tốn phương án cọc D500 dài L=26m

99

Hình 4.3. Nhập thơng số đầu vào lớp đất 1 mơ hình Hardening Soil

100

Hình 4.4. Nhập thơng số đầu vào lớp đất 2 mơ hình Hardening Soil

101

Hình 4.5. Nhập thơng số đầu vào lớp đất 3 mơ hình Hardening Soil

102

Hình 4.6. Nhập thơng số đầu vào lớp đất 4 mơ hình Hardening Soil

103

Hình 4.7. Nhập thơng số đầu vào lớp đất 1 mơ hình Morh Coulomb

104

Hình 4.8. Nhập thông số đầu vào lớp đất 2 mô hình Morh Coulomb

105

Hình 4.9. Nhập thơng số đầu vào lớp đất 3 mơ hình Morh Coulomb

106

Hình 4.10. Nhập thơng số đầu vào lớp đất 4 mơ hình Morh Coulomb

107

Hình 4.11. Tải trọng ngồi

108

Hình 4.12. Nhập thơng số đầu vào của tường vây

108

Hình 4.13. Nhập thơng số đầu vào của thanh chống

109

Hình 4.14. Các giai đoạn thi cơng

109

Hình 4.15. Biểu đồ chuyển vị ngang cọc vây

110

Hình 4.16. Biểu đồ chuyển trồi đáy hố đào

111

Hình 4.17.Biểu đồ lực dọc trong cọc

111

Hình 4.18 Biểu đồ lực cắt trong cọc

112

Hình 4.19 Biểu đồ moment trong cọc vây

112

Hình 4.20. Biểu đồ chuyển vị ngang cọc vây

113

Hình 4.21. Biểu đồ chuyển trồi đáy hố đào

113

Hình 4.22. Biểu đồ lực dọc cọc vây

114

Hình 4.23. Biểu đồ lực cắt cọc vây

114

Hình 4.24. Biểu đồ moment cọc vây

115

Hình 4.25. So sánh chuyển vị ngang cọc

116

Hình 4.26. So sánh chuyển vị trồi đáy hố đào

116

Hình 4.27. So sánh nội lực thanh chống

116

- 10 -

Hình 4.28. Biểu đồ chuyển vị ngang cọc vây

118

Hình 4.29. Biểu đồ chuyển vị trồi đáy hố đào

119

Hình 4.30. Biểu đồ lực dọc trong cọc vây

119

Hình 4.31. Biểu đồ lực cắt trong cọc vây

120

Hình 4.32. Biểu đồ moment trong cọc vây

120

Hình 4.33. Biểu đồ chuyển vị ngang cọc vây

121

Hình 4.34. Biểu đồ chuyển vị trồi đáy hố đào cọc vây

121

Hình 4.35. Biểu đồ lực dọc cọc vây

122

Hình 4.36. Biểu đồ lực cắt cọc vây

122

Hình 4.37. Biểu đồ moment cọc vây

123

Hình 4.38. So sánh chuyển vị ngang trong cọc vây

123

Hình 4.39. So sánh chuyển vị trồi đáy hố đào cọc vây

124

Hình 4.40. So sánh nội lực thanh

124

Hình 4.41. So sánh chuyển vị ngang cọc vây

126

Hình 4.42. So sánh chuyển vị ngang cọc vây

126

Hình 4.43. So sánh chuyển trồi đáy hố đào cọc vây

127

Hình 4.44. So sánh chuyển trồi đáy hố đào cọc vây

127

Hình 4.45. So sánh nội lực thanh chống cọc vây

128

Hình 4.46. So sánh nội lực thanh chống cọc vây

128


- 11 -

Mở đầu
• Tính cấp thiết của đề tài
Thành phố Cần Thơ có vị trí địa lý nằm ở trung tâm của vùng Đồng
bằng sông Cửu Long, cách các đô thị lớn của vùng ĐBSCL trong cự ly từ
60-120 km và cách thành phố Hồ Chí Minh – Trung tâm lớn về kinh tế, khoa
học kỹ thuật của cả nước 170 km về hướng Đông Bắc, là cửa ngõ giao lưu
chính của vùng Tây Nam sơng Hậu với vùng Tứ giác Long Xuyên, vùng Bắc
sông Tiền và vùng trọng điểm kinh tế phía Nam. Đặc biệt, với những tuyến
giao thông huyết mạch như quốc lộ 1A, quốc lộ 91, cầu Cần Thơ, cảng Cần

Thơ, cảng Cái Cui, sân bay Trà Nóc; Cần Thơ là đầu mối hệ thống giao
thơng thủy bộ tỏa đi các tỉnh trong khu vực và cả nước, ra biển Đông, ngược
lên PhnômPênh (Campuchia).
Ngày 18-2-2009, Thủ tướng Chính phủ có Quyết định số 221/QĐ-TTg
về phê duyệt Nhiệm vụ điều chỉnh Quy hoạch chung xây dựng TP Cần Thơ
đến năm 2030. Theo đó, tính chất quy hoạch chung xây dựng TP Cần Thơ
đến năm 2030: Là đô thị loại I trực thuộc trung ương, trung tâm công nghiệp,
thương mại - dịch vụ, khoa học - công nghệ, y tế, giáo dục, đào tạo, văn hóa,
thể thao vùng ĐBSCL; là đầu mối giao lưu quốc tế quan trọng của vùng
ĐBSCL và quốc gia; là đô thị cửa ngõ của các tiểu đô thị vùng sông Mê
kông...
Những năm gần đây, thành phố tập trung nguồn lực cho việc đầu tư xây
dựng cơ sở hạ tầng, chỉnh trang đô thị và tăng cường quản lý xây dựng theo
quy hoạch, đảm bảo đô thị phát triển bền vững. Đồng thời, thành phố coi
trọng việc phát huy nội lực, khuyến khích và khai thác tốt nguồn lực của
nhân dân để đầu tư phát triển nhà ở, xây dựng nhiều cơng trình cơng cộng
với phương châm nhà nước và nhân dân cùng làm. Đến nay, đã có nhiều
cơng trình, dự án được đưa vào khai thác, sử dụng góp phần hồn thiện cơ sở
hạ tầng đô thị, tạo nên một bộ mặt thành phố ngày càng khang trang.


- 12 -

Trong giai đoạn sắp tới Cần Thơ có nhiều cơng trình xây dựng sẽ được
triển khai do nhu cầu cấp bách về nhà ở, giao thơng cơng cộng…,có những
cơng trình phải xây dựng trong địa bàn chật hẹp mà bên cạnh chúng là những
cơng trình vẫn đang được sử dụng, việc thi cơng xây dựng loại cơng trình nói
trên đã đặt ra rất nhiều vấn đề về kỹ thuật cơng nghệ cho các nhà thầu như kích
thước của hệ kết cấu móng cơng trình phải nhỏ gọn trong khi vẫn phải đảm
bảo khả năng chịu được tải trọng lớn truyền xuống từ các kết cấu phía trên,

biện pháp thi công phải hợp lý trong điều kiện chật hẹp, biện pháp chắn giữ để
bảo vệ thành vách hố đào nói riêng và biện pháp thi cơng các hạng mục phần
ngầm nói chung phải đảm bảo an tồn và kinh tế trong điều kiện xây chen.
Nhiều biện pháp công nghệ thi công tầng hầm, gia cố nền khác nhau đã được
sử dụng để giải quyết những vấn đề này tuy nhiên các sự cố khi thi cơng cơng
trình xây chen trong phố ảnh hưởng đến các cơng trình lân cận vẫn thường
xuyên xảy ra làm thiệt hại không nhỏ về tài sản, uy tín của chủ đầu tư, nhà
thầu và các bên liên quan. Thực tiễn đã đặt ra cho những nhà thầu xây dựng
Việt Nam một vấn đề mới, đòi hỏi những nghiên cứu chặt chẽ về lý thuyết và
kinh nghiệm thực tế để hạn chế các sự cố, rui ro này.
Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ (Small diameter bored piles) đã được
nghiên cứu, ứng dụng từ rất lâu trên thế giới trong xử lý nền móng các cơng
trình dân dụng hay các cơng trình ngầm. Tuy nhiên ở Việt Nam công nghệ này
mới chỉ được quan tâm ứng dụng nhiều trong những năm gần đây và nó đã
nhanh chóng chứng tỏ là một giải pháp có hiệu quả cho các cơng trình xây
chen tại một số đơ thị lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Cần
Thơ….., với rất nhiều những ưu điểm như:
- Thiết bị thi cơng nhỏ gọn có thể thi cơng trong điều kiện chật hẹp;
- Cọc khoan nhồi đường kính nhỏ có sức chịu tải tương đối lớn, độ an
tồn khi thi công cao;
- Giá thành thi công khá cạnh tranh;
Bên cạnh đó việc ứng dụng loại cọc này trong thực tế nước ta còn bị hạn
chế nhiều bởi một số lý do sau:


- 13 -

- Hệ thống tiêu chuẩn qui phạm xây dựng phục vụ cho việc thiết kế và thi
công chưa có;
- Chưa có nhiều nghiên cứu về việc ứng dụng cơng nghệ này vào các bài

tốn thực tế;
- Số lượng nhà thầu mạnh dạn ứng dụng cơng nghệ này cịn chưa nhiều,
hệ thống máy móc thiết bị phục vụ thi cơng cịn chưa hồn thiện.
Tuy nhiên với những ưu thế vượt trội về hiệu quả kinh tế kỹ thuật so với
các phương án khác cọc khoan nhồi đường kính nhỏ sẽ là lựa chọn hiệu quả
của chủ đầu tư, các nhà thầu thiết kế trong hiện tại và tương lai cho các cơng
trình xây chen trong phố tại Cần Thơ.
Tại các thành phố lớn có nhiều cơng cao tầng được xây dựng trong tại
trung tâm có quy mơ đến 2 tầng hầm đã ứng dụng công nghệ khoan cọc nhồi
đường kính nhỏ với đường kính D300 -> D600 để tạo thành các bức tường vây
nhằm gia cố thành hố đào và làm cọc chịu lực cho các cơng trình có qui mô
đến 12 tầng và giải pháp này tỏ ra là giải pháp rất hiệu quả trong việc giải
quyết bài toán gia cố thành hố đào trong điều kiện xây chen nó đã góp phần
làm hạn chế các sự cố khi thi cơng hố đào, tiết kiệm kinh phí cho chủ đầu tư.
Mặc dù thế vẫn còn rất nhiều vấn đề thực tế cũng như lý thuyết đang đặt ra
cho việc ứng dụng giải pháp cơng nghệ cịn khá mới này. Do đó việc nghiên
cứu: “Nghiên cứu giải pháp cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong thi cơng
tầng hầm các cơng trình xây chen trong khu vực trung tâm thành phố Cần Thơ
” là yêu cầu cấp bách của thực tế cho ngành xây dựng thành phố Cần Thơ.
• Mục đích nghiên cứu
Nội dung của luận văn tập trung vào một số vấn đề sau: Thông qua việc
đánh giá các chỉ tiêu về hiệu quả kinh tế cũng như kỹ thuật của việc ứng dụng
cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong thi cơng tầng hầm các cơng trình xây
chen trong trong khu vực trung tâm thành phố Cần Thơ để:
- Phân tích lựa chọn biện pháp thi cơng tầng hầm cho các cơng trình xây
chen ở Cần Thơ sử dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ;
- Tìm hiểu qui trình thi công, những vấn đề thực tế nảy sinh và đề xuất


- 14 -

giải pháp để nâng cao hiệu quả, mức độ an tồn khi sử dụng cọc khoan nhồi
đường kính nhỏ trong thi cơng tầng hầm cơng trình xây chen;
- Phân tích, so sánh kết quả tính tốn thiết kế để lựa chọn giải pháp thiết
kế biện pháp thi công hố đào tầng hầm cơng trình an tồn và tiết kiệm.
• Phạm vi & phương pháp nghiên cứu :
Phạm vi và phương pháp Luận văn tập trung vào nghiên cứu việc ứng
dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong thi cơng tầng hầm các cơng trình
xây chen trong phố có đến 2 tầng hầm và 12 tầng nổi với diện tích nhỏ và
trung bình tại Cần Thơ thơng qua việc nghiên cứu lý thuyết kết hợp với tính
tốn cơng trình cụ thể để đưa ra các kết luận và kiến nghị cụ thể cho việc ứng
dụng giải pháp công nghệ này trong thực tế.
• Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
Kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ là cơ sở tin cậy:
- Cho các nhà đầu tư, các đơn vị tư vấn lựa chọn ứng dụng giải pháp
công nghệ cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong thi cơng tầng hầm các cơng
trình xây chen;
- Cho các cơ quan quản lý cơng trình xây dựng thẩm tra, thẩm định và
phê duyệt các dự án tương tự;
- Cho các nhà thầu thi cơng có được biện pháp thi cơng an tồn với hiệu
quả kinh tế cao khi thi công tầng hầm các cơng trình xây chen trong trong khu
vực trung tâm thành phố Cần Thơ.


- 15 -

Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CỌC KHOAN NHỒI ĐƢỜNG
KÍNH NHỎ & THI CƠNG HỐ ĐÀO SÂU
1.1. Tổng quan về thi công các hố đào sâu:

Khi thi công tầng hầm cho các cơng trình, việc chống giữ, gia cố thành
hố đào là một vấn đề hết sức quan trọng và phức tạp. Do đó, việc lựa chọn
phương án gia cố thành hố đào cần đáp ứng một số nguyên tắc sau:
+ An toàn và tin cậy: Đáp ứng yêu cầu độ ổn định và sự biến dạng của
kết cấu chắn giữ, đảm bảo an tồn cho cơng trình xung quanh.
+ Tính hợp lý về kinh tế: Dưới tiền đề là đảm bảo an toàn, tin cậy cho kết
cấu chắn giữ, phải xác định phương án có hiệu quả kinh tế kỹ thuật rõ ràng
trên cơ sở tổng hợp các mặt thời gian, vật liệu, thiết bị, nhân công và bảo vệ
môi trường xung quanh.
+ Thuận lợi và bảo đảm thời gian cho thi công: Trên nguyên tắc an toàn
tin cậy và hợp lý về kinh tế, đáp ứng tối đa những điều thuận lợi cho thi công
(bao gồm bố trí chắn giữ hợp lý, thuận tiện cho việc đào đất), rút ngắn thời
gian thi công.
Kết cấu chắn giữ thường chỉ có tính tạm thời, khi tầng hầm thi công xong
là hết tác dụng. Một số vật liệu làm kết cấu chắn giữ có thể được sử dụng lại
như cọc bản thép và những phương tiện chắn giữ theo kiểu cơng cụ. Nhưng
cũng có một số kết cấu chắn giữ được chôn lâu dài trong đất như cọc tấm bê
tông cốt thép, cọc nhồi, cọc trộn xi măng đất và tường liên tục trong đất. Cũng
có cả loại trong khi thi cơng móng thì làm kết cấu chắn giữ hố móng, thi cơng
xong sẽ trở thành một bộ phận của kết cấu vĩnh cửu, làm thành tường ngoài
cho tác tầng ngầm của cơng trình.
1.1.1.Một số phƣơng pháp gia cố thành hố đào phổ biến hiện nay[1]:
a. Sử dụng tƣờng cọc ván thép hình hoặc ống thép (sheet pile wall):
Nội dung của phương pháp: Sử dụng thép máng, thép sấp ngửa móc vào
nhau hoặc cọc bản thép khóa miệng bằng các thép hình với mặt cắt chữ U


- 16 -

hoặc Z. Dùng phương pháp đóng hoặc rung để hạ chúng vào trong đất. Sau khi

hoàn thành nhiệm vụ chắn giữ có thể thu hồi sử dụng lại;
Lịch sử ứng dụng công nghệ: Cọc ván thép được sử dụng lần đầu tiên
vào năm 1908 tại Mỹ trong dự án Black Rock Harbour, tuy nhiên trước đó
người ý đã sử dụng tường cọc bản bằng gỗ để làm tường vây khi thi cơng
móng mố trụ cầu trong nước. Bên cạnh gỗ và thép, cọc bản cũng có thể được
chế tạo từ nhôm, từ bê tông ứng lực trước. Tuy nhiên với những ưu điểm vượt
trội, cọc ván thép vẫn chiếm tỉ lệ cao trong nhu cầu sử dụng.
Cho đến nay cọc ván thép được sản xuất với nhiều hình dạng, kích thước
khác nhau và được ứng dụng trên tồn thế giới với các đặc tính về khả năng
chịu lực ngày càng được cải thiện. Ngồi cọc ván thép có mặt cắt ngang dạng
chữ U, Z thơng thường cịn có loại mặt cắt ngang Omega (W), dạng tấm phẳng
(straight web) cho các kết cấu tường chắn trịn khép kín, dạng hộp (box pile)
được cấu thành bởi 2 cọc U hoặc 4 cọc Z hàn với nhau. Tùy theo mức độ tải
trọng tác dụng mà tường chắn có thể chỉ dùng cọc ván thép hoặc kết hợp sử
dụng cọc ván thép với cọc ống thép (steel pipe pile) hoặc cọc thép hình H
(King pile) nhằm tăng khả năng chịu mơmen uốn.
Phạm vi áp dụng: Phương pháp được sử dụng rộng rãi hiện nay cho
nhiều loại cơng trình khác nhau từ các cơng trình thủy cơng như cảng bờ kè,
cầu tàu, đê chắn, cơng trình cải tạo dịng chảy đến các cơng trình giao thơng
như các cơng trình cầu, hầm, bãi đậu xe ngầm. Trong xây dựng cơng trình dân
dụng nó được sử dụng phổ biến trong việc gia cố thành các hố đào có độ sâu
từ 3-6m.


- 17 -

Bảng 1.1: Một số loại cừ được sử dụng phổ biến ở Việt Nam hiện nay
TT

Qui cách

Trọng lƣợng
(kg/m)

400mmx100mmx
1

10,5mm x 12m;

JIS A5528
48KG/M

400mmx125mmx
2

13mm x 12m;

Vật liệu

SY295; SY295

JIS A5528
60KG/M

SY295; SY295

Ứng dụng
Công trình
dân dụng và
cơng nghiệp

Cơng trình
dân dụng và
cơng nghiệp
Cơng trình

3

4

JIS A5528

dân dụng và

15,5mm x 12m;

SY295; SY295

cơng nghiệp

500mmx 200mmx

JIS A5528

400mmx170mmx

24,3mmx12m;

500mmx 225mmx
5

27,6mmx12m;

60KG/M

105KG/M

120KG/M

Hình 1.1: Cọc cừ Larssen

SY295; SY390

JIS A5528
SY295; SY390

Cơng trình
giao thơng, bờ
đê, cảng biển
Cơng trình
giao thơng, bờ
đê, cảng biển

Hình 1.2: Cọc cừ dạng thép hình I


- 18 -

Hình 1.3: Gia cố thành hố đào sử dụng hệ tường cừ thép
Ƣu điểm:
- Khả năng chịu ứng suất động khá cao (cả trong q trình thi cơng lẫn

trong quá trình sử dụng);
- Khả năng chịu lực lớn trong khi trọng lượng khá bé;
- Thiết kế đơn giản, có tính định hình cao;
- Cọc ván thép có thể nối dễ dàng bằng mối nối hàn hoặc bulông nhằm
gia tăng chiều dài;
- Cọc ván thép có thể sử dụng nhiều lần, do đó có hiệu quả kinh tế cao;
- Chất lượng của vật liệu làm cọc bản tin cậy do được chế tạo trong nhà
máy;
- Thi công nhanh, thuận tiện và tương đối đơn giản trong tầng đất yếu;
- Khả năng ngăn nước tương đối tốt;
Nhƣợc điểm:
- Khi thi cơng ép, đóng vào trong đất dễ gây ảnh hưởng đến cơng trình
bên cạnh;
- Bị ăn mịn trong q trình sử dụng;
- Chiều sâu hố đào không lớn;


- 19 -

- Công tác thu hồi lại các ván thép đã sử dụng khá khó khăn và tốn kém,
trong nhiều trường hợp gây ảnh hưởng đến các cơng trình lân cận.
b. Chắn giữ bằng cọc trộn dƣới sâu:
Nội dung của phương pháp: Trộn cưỡng chế đất với xi măng, vơi lợi
dụng một loạt các phản ứng hóa học vật lý làm cho đất mềm đóng rắn lại
thành một thể cọc có tính chỉnh thể, tính ổn định và có cường độ nhất định;
Khái quát về ứng dụng công nghệ:
- Sau đại chiến thế giới lần thứ II, Mỹ là nước đầu tiên nghiên cứu về cọc
xi măng trộn tại chỗ (MIP), đường kính cọc 0,3-0,4m dài 10-12m;
- Năm 1950 bắt đầu được nghiên cứu ứng dụng ở Nhật Bản, 1974 Trạm
nghiên cứu kỹ thuật bến cảng của Nhật hợp tác nghiên cứu thành công phương

pháp trộn xi măng để gia cố (CMC);
- Năm 1977 Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu trong phòng và nghiên cứu
chế tạo máy 2 trục đầu tiên để trộn dưới sâu;
- Năm 1990 Nhật Bản đưa ra công nghệ thi công trộn sâu mới gọi là
phương pháp RR;
- Đầu những năm 1980 ở Việt Nam đã sử dụng công nghệ của hãng
Linden-Alimak;
- Hiện nay cọc xi măng đất được sử dụng khá phổ biến ở Việt Nam.
Phạm vi áp dụng:
Cọc xi măng đất là một trong những giải pháp xử lý nền đất yếu khá hiệu
quả. Cọc xi măng đất được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý móng và nền đất
yếu cho các cơng trình xây dựng giao thơng, thuỷ lợi, sân bay, bến cảng như:
làm tường hào chống thấm cho đê đập, sửa chữa thấm máng cống và đáy cống,
ổn định tường chắn, chống trượt đất cho mái dốc, gia cố nền đường, mố cầu
dẫn, gia cố đất xung quanh các hố đào có độ sâu 3-6m;
Ưu điểm:
- Tăng khả năng chống trượt của mái dốc;
- Tăng cường độ chịu tải của nền đất;
- Giảm ảnh hưởng chấn động đến cơng trình lân cận;


- 20 -

- Tránh hiện tượng biến lỗng (hóa lỏng) của đất rời;
- Cơ lập phần đất bị ơ nhiễm;

Hình 1.4: Tường cọc xi măng đất
- Ổn định thành hố đào;
- Ngăn được nước thấm vào hố đào;
- Khi dùng phương án tường chắn bằng cọc trộn dưới sâu thường không

sử dụng hệ thanh chống, tạo điều kiện thi công hố móng rất thơng thống;
- Qui trình thi cơng đơn giản, nhanh chóng;
- Giá thành rẻ hơn so với các phương án gia cố khác;
- Tính tự động hóa trong thi công cao;
- Khi thi công không ảnh hưởng đến các cơng trình bên cạnh.
Nhược điểm:
- Phương pháp chưa thực sự phổ biến trong xử lý hố đào cho các cơng
trình dân dụng;
- Khả năng chịu tải của cọc thấp nên chiều sâu hố đào không cao;
- Cọc sau khi sử dụng làm cọc biện pháp không tận dụng được làm cọc
chịu tải cho cơng trình hay có thể thu hồi sử dụng lại;
- Do máy thi cơng hiện có trên thị trường có kích thước lớn nên cọc


- 21 -

không phù hợp khi áp dụng cho các cơng trình xây chen có qui mơ nhỏ.
c. Sử dụng cọc bản bê tông cốt thép, bê tông cốt thép ứng lực trƣớc:
Nội dung của phương pháp: Đây là phương pháp gia cường hố đào sử
dụng cọc bản bê tông cốt thép dài 6-12m được đóng hoặc ép xuống đất tạo
thành hệ tường chắn giữ cho hố đào. Tùy thuộc vào tiết diện của cọc sau khi
ép có thể phải xử lý loại bỏ phần đất tại vị trí tiếp giáp giữa hai cọc rồi đổ bê
tơng bù.

Hình 1.5: Tường cọc bản bê tơng cốt thép
Khái qt về tình hình ứng dụng công nghệ:
- Cách đây hơn 50 năm, Tập đoàn PS MITSUBISHI (Nhật Bản) đã phát
minh ra loại “cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực” với kiểu dáng hình học
dạng sóng của mặt cắt tiết diện và đã được xây dựng thử nghiệm rất có hiệu
quả ở Nhật.

- Cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực được ứng dụng lần đầu tiên tại
Việt Nam khoảng năm 1999-2001 tại cụm cơng trình nhiệt điện Phú Mỹ - tỉnh
Bà Rịa Vũng Tàu, làm kênh dẫn nước giải nhiệt cho nhà máy tuốc bin khí với
chiều dài trên 1000m, chiều rộng 45m, chiều sâu 8,7m - với sự giúp đỡ của các
nhà tư vấn Nhật Bản và đặc biệt sự. Hướng dẫn trực tiếp công nghệ thi công
lắp đặt của Nhà sáng chế ra cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực - Tiến sĩ
ITOSHIMA. Hiện nay kênh này vẫn bền vững và Nhật đã chuyển giao công
nghệ này cho Việt Nam.