Phân tích và đánh giá hiệu quả của việc phụt vữa thân cọc barrette từ kết quả thí nghiệm nén tĩnh cho đất khu vực quận 2, tp hcm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----o0o-----

LÊ NGỌC DIỆP

PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA VIỆC PHỤT
VỮA THÂN CỌC BARRETTE TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
NÉN TĨNH CHO ĐẤT KHU VỰC QUẬN 2, TP. HCM.

Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng.
Mã số ngành: 60 58 02 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2018.


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: GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. LÊ TRỌNG NGHĨA

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM, ngày 13
tháng 7 năm 2018.
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm:

1. Chủ tịch hội đồng

: PGS.TS BÙI TRƯỜNG SƠN

2. Thư ký hội đồng

: PGS.TS TRẦN TUẤN ANH

3. Uỷ viên phản biện 1

: GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ

4. Uỷ viên phản biện 2

: TS. LÊ TRỌNG NGHĨA

5. Uỷ viên hội đồng

: PGS.TS TÔ VĂN LẬN

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG


i
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
------------------------------------------------

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: LÊ NGỌC DIỆP

MSHV: 1670115

Ngày, tháng, năm sinh: 28/11/1992

Nơi sinh: Bình Định

Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng

Mã ngành: 60 58 02 11

I. TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích và đánh giá hiệu quả của việc phụt vữa thân cọc barrette
từ kết quả thí nghiệm nén tĩnh cho đất khu vực Quận 2, Tp. Hồ Chí Minh.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1. Tính tốn sức kháng thành của cọc barrette dựa trên lý thuyết tính tốn bằng phương
pháp giải tích theo TCVN 10304:2014.
2. Thiết lập mơ hình tính tốn cho cọc barrette phụt vữa thành cọc sử dụng phương
pháp phần tử hữu hạn thông qua phần mềm Plaxis 3D.
3. Trên cơ sở phương pháp mô phỏng và phương pháp giải tích so sánh với kết quả thí
nghiệm thử tĩnh đánh giá sự gia tăng của sức kháng đơn vị xung quanh cọc.
4. Kết luận và kiến nghị.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :15/01/2018
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:17/06/2018
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. ĐỖ THANH HẢI
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 7 năm 2018

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS. ĐỖ THANH HẢI

PGS.TS LÊ BÁ VINH

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG


ii

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy Cô trường Đại học Bách Khoa
Tp.HCM, Khoa Kỹ Thuật Xây dựng đã truyền dạy những kiến thức q giá cho tơi, đó
cũng là những kiến thức không thể thiếu trên con đường nghiên cứu khoa học và sự nghiệp
của tơi sau này.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS. Đỗ Thanh Hải. Với sự tận tuỵ và nhiệt
tình, Thầy đã giúp tơi phát triển các ý tưởng, tìm kiếm tài liệu cũng như định hướng nghiên
cứu. Tôi cũng không quên gửi lời cảm ơn đến các tác giả trong tài liệu tham khảo mà tơi
dùng để hồn thành luận văn này.
Cuối cùng, tơi xin trân trọng cảm ơn gia đình, bạn bè và các tập thể, các cá nhân đã ủng
hộ, động viên, giúp đỡ tơi trong q trình thực hiện luận văn.
Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành trong thời gian quy định với sự nỗ lực của bản thân, tuy
nhiên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong q Thầy Cô chỉ dẫn thêm để tôi
bổ sung những kiến thức và hồn thiện bản thân mình hơn.
Tơi xin trân trọng cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 6 năm 2018

Lê Ngọc Diệp


iii

TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA VIỆC PHỤT VỮA THÂN CỌC
BARRETTE TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CHO ĐẤT KHU VỰC
QUẬN 2, TP. HCM.
TÓM TẮT:
Nghiên cứu khả năng nâng cao sức chịu tải cọc barrette bằng phương pháp phụt vữa
thân trên cơ sở thí nghiệm nén tĩnh.
Đề tài sử dụng 2 cọc barrette TP2 (khơng phụt vữa thân) và TP3 (có phụt vữa thân)
có kích thước (0,8m x 2,8m) dài 62,2m thuộc Cơng trình Khu Cao Ốc Thương Mại – Văn
Phịng – Dịch Vụ Khu Đô Thị Mới Thủ Thiêm toạ lạc tại Quận 2, TP.HCM. Hồ sơ khảo
sát địa chất được cung cấp bởi đơn vị khảo sát Công ty cổ phần tư vấn khảo sát kiểm định
xây dựng Trường Sơn.
Dựa vào số liệu bảng tổng hợp ma sát từ thí nghiệm nén tĩnh của cọc TP3, tại vị trí
SG7-SG8 và SG8-SG10 cho thấy lực ma sát đơn vị giữa lớp có phụt vữa tăng lên 12%
trong đất sét và tăng lên 20% trong đất cát so với đoạn không phụt vữa thân.
Tính tốn lực ma sát đơn vị trên thân cọc trong nền đất có nhiều lớp bằng phương
pháp giải tích ( theo TCVN 10304:2014 và cơng thức thực nghiệm) và so sánh với kết quả
thí nghiệm nén tĩnh, kết luận đánh giá đối với cọc không phụt vữa thân cọc thì sử dụng
cơng thức thực nghiệm mà cụ thể là công thức của công ty Bachy Soletanche Việt Nam đề
xuất sẽ cho kết quả gần giống với thực tế thí nghiệm nhất.
Từ kết quả của thí nghiệm nén tĩnh, dùng phương pháp phần tử hữu hạn ( phần mềm
Plaxis 3D) phân tích ngược đối với cọc TP2 để tìm ra thông đất tin cậy nhất (cho kết quả
ra giống với thí nghiệm nén tĩnh nhất). Từ đó sử dụng bộ thông số đất này để mô phỏng
cho cọc TP3. Kết quả nghiên cứu cho thấy đối với cọc phụt vữa thân thì khi tính tốn thiết
kế mơ phỏng bằng phần tử hữu hạn đề xuất tại lớp đất có vữa phụt nên tăng chỉ sổ Rinter

lên 1.5 lần thì sẽ cho kết quả sẽ giống với thực tế cọc làm việc ngoài hiện trường và trên
đoạn 9m phụt vữa ở độ sâu 50-59m thì sức chịu tải của cọc có phụt vữa thành tăng lên
27.5 % so với cọc không phụt vữa.


iv
ANALYSIS AND EVALUATION OF THE EFFECTIVENESS OF SHAFTGROUTED BARRETTE FROM THE SOIL COMPRESSION TEST DATA OF
DISTRICT 2, HO CHI MINH CITY
ABSTRACT
The research of the ability to improve bearing capacity of barrette piles by shaftgrouted barrette piles method on the basis of static compression test for pile.
Topic uses two barrette – type test piles, TP2 ( no shaft-grouted) and TP3 (shaftgrouted) of size (0.8m x 2.8m), length is 62.2 m that belong to Trade Building - Office Thu Thiem New Urban Area is located in District 2, Ho Chi Minh City. The geological
survey file is provided by the surveyor of Truong Son Construction Inspection and
Consultancy Joint Stock Company.
Based on the friction table data of the static compression tets for TP3 pile, located at
SG7-SG8 and SG8-SG10 show that the friction of pile with shaft-grouted increases to 12%
in the clay and increases 20% in sandy soils compared with no shaft-grouted.
Calculates the unit skin friction on the piles in multi-layer soil by analytical methods
(according to TCVN 10304: 2014 and experimental formulas) and compares with the
results of static compression test for barrette piles, conclusions for pile without shaftgrouted based on the experimental formulas of Bachy Soletanche Viet Nam will give the
results that are most similar to the experimental test.
From the results of the static compression test for piles, using the finite element
method (Plaxis 3D software), back analysis for TP2 piles to find the most reliable soil
information (resulting in the same static copression test for pile). Then use this soil
parameter to simulate the TP3 pile. The results show that for shaft-grouted friction barrette
piles, when calculating the finite element simulation design in the soil layer with grout
should increase the Rinter index of 1.5 times, the result will be similar to real Pile work
on the field and the length is 9m of shaft-grouted barrette pile at a depth of 50-59m,
the bearing capacity of pile has increased to 27.5% mortar compared to non-grout
piles.

v

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công việc do chính tơi thực hiện dưới sự hướng dẫn của Thầy
TS.Đỗ Thanh Hải.
Các so sánh, đánh giá, kết quả trong Luận văn là đúng sự thật và chưa được công bố ở các
nghiên cứu khác.
Tôi xin chịu trách nhiệm về cơng việc thực hiện của mình.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 6 năm 2018

Lê Ngọc Diệp


vi

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ................................................................................ iii
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ v
MỤC LỤC ....................................................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH .................................................................................. viii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ................................................................................... xi
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài. .............................................................................................. 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. ................................................................................... 4
3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................. 4
4. Tính khoa học và thực tiễn của đề tài .......................................................................... 4
5. Cấu trúc đề tài .............................................................................................................. 5

6. Phạm vi của đề tài luận văn ......................................................................................... 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ PHỤT VỮA THÂN CỌC VÀ HIỆU
QUẢ CỦA SỰ GIA TĂNG MA SÁT THÀNH ................................................................ 6
1.1. Giới thiệu ................................................................................................................... 6
1.2. Tổng quan về công nghệ phụt vữa thân cọc .............................................................. 6
1.3. Hiệu quả của phương pháp phụt vữa thân cọc nhằm tăng ma sát thành. ................ 13
1.4. Một số cơng trình tiêu biểu tại việt Nam ứng dụng thành công công nghệ phụt vữa
thân cọc ...................................................................................................................... 14
1.5. Kết luận chương ...................................................................................................... 19
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ........................................................ 20
2.1. Giới thiệu ................................................................................................................. 20
2.2. Thí nghiệm nén tĩnh ................................................................................................ 20
2.3. Tính tốn sức chịu tải của cọc theo tiêu chuẩn 10304:2014 ................................... 25
2.4. Tính tốn sức chịu tải cọc có phụt vữa theo cơng thức thực nghiệm...................... 28
2.5. Kết luận chương ...................................................................................................... 32
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG TÍNH TỐN VÀ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ ĐOẠN CỌC
BARRETTE PHỤT VỮA TỪ CƠNG TRÌNH THỰC TẾ ........................................... 33


vii
3.1. Giới thiệu ................................................................................................................. 33
3.2. Tổng quan cơng trình .............................................................................................. 33
3.3. Mặt bằng bố trí cọc thử và bố trí công trường ........................................................ 34
3.4. Chi tiết cọc thử và thiết bị đo biến dạng Strain gauges........................................... 36
3.5. Mặt cắt địa chất và thơng tin các lớp đất ................................................................ 38
3.6. Tính toán lực ma sát đơn vị thân cọc TP2 và TP3 .................................................. 39
3.7. Mơ phỏng tính tốn cọc TP2 và cọc TP3 bằng phương pháp phần tử hữu hạn
(Plaxis 3D) ................................................................................................................. 45
3.8. Mô phỏng đánh giá hiệu quả sức chịu tải của cọc phụt vữa và không phụt vữa. ... 62
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................ 64

1. Kết luận ...................................................................................................................... 64
2. Kiến nghị.................................................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 66
PHỤ LỤC 1 .................................................................................................................... 67
PHỤ LỤC 2 .................................................................................................................... 68
PHỤ LỤC 3 .................................................................................................................... 69
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ............................................................................................ 70


viii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Mặt cắt ngang thể hiện sự tiếp xúc cọc, vữa sau khi phụt và đất nền. ................. 8
Hình 1. 2 Nguyên lý hoạt động của quy trình phụt vữa. ...................................................... 9
Hình 1. 3 Gia công ống thép, phục vụ phụt vữa ở độ sâu u cầu. .................................... 10
Hình 1. 4 Vị trí lắp đặt ống và điểm phụt vữa. ................................................................... 11
Hình 1. 5 Chi tiết nút bảo vệ điểm phụt vữa và thử cơng tác phá nước. ............................ 11
Hình 1. 6 Phụt rửa ống phụt vữa bằng nước có áp. ............................................................ 12
Hình 1. 7 Thiết bị trộn vữa. ................................................................................................ 12
Hình 1. 8 Tổng quan dự án Sunrise City lơ V. ................................................................... 14
Hình 1. 9 Mặt bằng bố trí cọc Barrette. .............................................................................. 15
Hình 1. 10 Tổng quan dự án Vincom B. ............................................................................ 16
Hình 1. 11 Mặt bằng bố trí cọc Barrette ............................................................................. 17
Hình 1. 12 Tổng quan dự án Golden Square ...................................................................... 18
Hình 1. 13 Mặt bằng bố trí cọc. .......................................................................................... 18
Hình 2. 1 Gia tải bằng kích thủy lực, dùng dàn chất tải và đối trọng làm phản lực ........... 21
Hình 2. 2 Gia tải bằng kích thủy lực, dùng dàn chất tải và đối trọng kết hợp cọc neo làm
phản lực .............................................................................................................................. 21
Hình 2. 3 Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị ................................................................ 22
Hình 2. 4 Biểu đồ quan hệ chuyển vị - thời gian ................................................................ 23

Hình 2. 5 Biểu đồ quan hệ tải trọng – thời gian – chuyển vị.............................................. 23
Hình 2. 6 Biểu đồ xác định hệ số  .................................................................................... 26
Hình 2. 7 Huy động sức chịu tải dọc thân cọc shaft grouting đối với nền đất tại Hồng
Kong theo (L.M.Zhang and L.F.Chu, 2009). ..................................................................... 29
Hình 2. 8 Lực ma sát đơn vị thông qua giá trị SPT trong đất sét và đất cát ....................... 31
Hình 3. 1 Vị trí xây dựng cơng trình tại Khu đơ thị mới Thủ Thiêm ................................. 33


ix
Hình 3. 2 Phối cảnh cơng trình Khu cao ốc Thương mại – Văn phịng – Dịch vụ Khu đơ
thị mới Thủ Thiêm .............................................................................................................. 34
Hình 3. 3 Mặt bằng vị trí cọc thử TP2 và TP3 ................................................................... 35
Hình 3. 4 Mặt bằng bố trí cơng trường Khu cao ốc ........................................................... 35
Hình 3. 5 Chi tiết lớp vữa phụt cọc TP3 ............................................................................. 36
Hình 3. 6 Chi tiết mặt cắt ngang cọc TP3........................................................................... 37
Hình 3. 7 Mặt cắt địa chất section 5 tuyến BH5 – BH6 – BH7 – BH8 .............................. 38
Hình 3. 8 Vị trí cao độ các strain gauges đo lực ma sát đơn vị trên cọc TP3 .................... 43
Hình 3. 9 Biểu đồ lực ma sát đơn vị trên thân cọc TP2 theo độ sâu .................................. 44
Hình 3. 10 Mơ hình cọc TP2 trong Plaxis 3D .................................................................... 46
Hình 3. 11 Khai báo các lớp đất ......................................................................................... 47
Hình 3. 12 Khai báo phase tính tốn theo chu kỳ thí nghiệm thử tĩnh ............................... 47
Hình 3. 13 Tổng biến dạng của mơ hình cọc TP2 .............................................................. 48
Hình 3. 14 Ma sát đơn vị của cọc TP2 ............................................................................... 49
Hình 3. 15 Xuất bảng gia trị ma sát đơn vị trên thân cọc TP2 theo node .......................... 49
Hình 3. 16 Biểu đồ so sánh lực ma sát đơn vị trên thân cọc TP2 giữa mơ phỏng và thí
nghiệm hiện trường............................................................................................................. 50
Hình 3. 17 Biểu đồ so sánh quan hệ tải trọng – độ lún đầu cọc của cọc TP2 ở 2 chu kỳ .. 51
Hình 3. 18 Khai báo mơ hình các lớp đất cho cọc TP3 với thông số như cọc TP2 ........... 52
Hình 3. 19 Mơ phỏng cọc TP3 trong Plaxis 3D ................................................................. 53
Hình 3. 20 Tổng biến dạng của mơ hình cọc TP3 .............................................................. 54

Hình 3. 21 Lực ma sát đơn vị trên thân cọc TP3 ................................................................ 55
Hình 3. 22 Xuất bảng gia trị ma sát đơn vị trên thân cọc TP3 theo node .......................... 55
Hình 3. 23 Biểu đồ so sánh lực ma sát đơn vị trên thân cọc TP3 giữa mơ phỏng và thí
nghiệm hiện trường............................................................................................................. 56
Hình 3. 24 Biểu đồ so sánh quan hệ tải trọng – độ lún đầu cọc của cọc TP3 ở 2 chu kỳ .. 58
Hình 3. 25 Mơ phỏng lớp vữa phụt trong plaxis 3D cho cọc TP3 ..................................... 59
Hình 3. 26 Điều chỉnh giá trị Rinter tại vị trí phụt vữa lớp 4b ........................................... 59
Hình 3. 27 Điều chỉnh giá trị Rinter tại vị trí phụt vữa lớp 5 ............................................. 60


x
Hình 3. 28 Xuất bảng giá trị ma sát đơn vị trên thân cọc TP3 mô phỏng lớp vữa theo node
............................................................................................................................................ 60
Hình 3. 29 Biểu đồ so sánh lực ma sát đơn vị trên thân cọc TP3 có mơ phỏng lớp vữa giữa
mơ phỏng và thí nghiệm hiện trường ................................................................................. 61
Hình 3. 30 Kết quả kiểm tra sức chịu tải của cọc TP3 ....................................................... 62
Hình 3. 31 Kết quả kiểm tra sức chịu tải của cọc TP2 ....................................................... 63


xi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1 Giá trị các hệ số k, ZL và N’q cho cọc trong đất cát ........................................... 27
Bảng 2. 2 Mô tả các giải pháp tính tốn sức chịu tải ma sát thành cọc shaft grouting. ..... 30
Bảng 2. 3 Thống kê số liệu cọc do đơn vị Bachy Soletanche Việt Nam thi công ............. 31
Bảng 3. 1 Cao độ lắp đặt thiết bị đo biến dạng của cọc TP2 và TP3 ................................. 37
Bảng 3. 2 Lực ma sát đơn vị của cọc TP2 theo cường độ đất nền ..................................... 40
Bảng 3. 3 Lực ma sát đơn vị của cọc TP2 theo công thức Nhật Bản ................................. 40
Bảng 3. 4 Lực ma sát đơn vị của cọc TP2 theo công thức thực nghiệm của BSV............. 41
Bảng 3. 5 Lực ma sát đơn vị của cọc TP3 theo công thức thực nghiệm của BSV............. 41

Bảng 3. 6 Bảng kết quả phân bố ứng suất trên thân cọc từ thí nghiệm nén tĩnh ................ 42
Bảng 3. 7 Bảng so sánh kết quả tích và thí nghiệm hiện trường về lực ma sát thân cọc ... 43
Bảng 3. 8 Thông số đất cho cọc TP2 và TP3 từ bài tốn phân tích ngược ........................ 46
Bảng 3. 9 Bảng so sánh lực ma sát đơn vị giữa mô phỏng và thí nghiệm nén tĩnh cọc TP2
............................................................................................................................................ 50
Bảng 3. 10 Bảng so sánh quan hệ tải trọng – độ lún đầu cọc TP2 ..................................... 50
Bảng 3. 11 Bảng so sánh lực ma sát đơn vị giữa mơ phỏng và thí nghiệm nén tĩnh cọc
TP3...................................................................................................................................... 56
Bảng 3. 12 Bảng so sánh quan hệ tải trọng – độ lún đầu cọc TP3 ..................................... 57
Bảng 3. 13 Bảng so sánh lực ma sát đơn vị giữa mơ phỏng và thí nghiệm nén tĩnh cọc
TP3 có mơ phỏng lớp vữa .................................................................................................. 61


1

MỞ ĐẦU
1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước, ngành xây dựng nói chung cũng

đang trên đà phát triển với tốc độ rất nhanh. Những cơng trình lớn mọc lên ngày càng nhiều
như là nhà cao tầng, cầu đường, sân bay, bến cảng, tàu điện ngầm,…hầu hết các cơng trình
này đa số đều phải dùng đến phương án móng cọc. Chính vì lẽ đó mà các loại cọc Barrette,
cọc khoan nhồi có sức chịu tải lớn là một trong những giải pháp chủ yếu để giải quyết kỹ
thuật móng sâu trong điều kiện địa chất yếu hoặc phức tạp.

Hình i. 1 Quy trình thi cơng cọc Barrette.
Để đáp ứng nhu cầu phát triển đó, trong những năm gần đây cùng với các cơng
nghệ thi cơng cọc thơng thường thì cơng nghệ phụt vữa thân cọc đang là một trong những

công nghệ mới đem lại hiệu quả cao hơn về sức chịu tải của cọc, cải thiện đất nền của cọc
một cách đáng kể và tiết kiệm chi phí đáng kể cho dự án khi thiết kế móng cọc.


2

Hình i. 2 Chi tiết thiết kế đoạn cọc phụt vữa thân.

Hình i. 3 Lớp vữa bao bọc quanh thân cọc sau khi phụt vữa.


3
Dưới góc nhìn của kỹ sư xây dựng, sức chịu tải của cọc là một yếu tố quan trọng góp
phần vào việc giúp cơng trình được ổn định trong suốt quá trình sử dụng. Với sự tiến bộ
của khoa học, việc tính tốn sức chịu tải cọc, kiểm tra kết hợp với phương pháp phụt vữa
thân (Shaft – Grouted) nhằm tăng sức chịu tải cọc là một lĩnh vực đang được quan tâm
trong nghiên cứu khoa học và thực tiễn nhằm đảm bảo an tồn cho con người và cơng trình,
tiết kiệm chi phí đem lại hiệu quả kinh tế tối ưu nhất. Cơng việc này có ý nghĩa về khoa học
lẫn thực tiễn cả ở tầm thế giới và Việt Nam.
Lấy ý tưởng từ việc thân cọc chưa được huy động hết khả năng chịu tải do làm việc
trong các tầng lớp đất yếu. Hiện tượng này làm giảm đáng kể sức chịu tải của cọc. Ý tưởng
bơm phụt vữa thân cọc làm cố kết đất xung quanh cọc, tăng diện tích ma sát thành theo
chiều dài cọc nhằm tận dụng hết khả năng mang tải của cọc.
Công nghệ phụt vữa thân cọc được nghiên cứu từ thập niên 60, 70 ở thế kỷ 20 và được
đưa vào ứng dụng tại Việt Nam từ năm 2008 tuy nhiên cho đến nay chúng ta vẫn chưa có
tiêu chuẩn hướng dẫn tính tốn thiết kế, thi cơng cũng như nghiệm thu về lĩnh vực này và
có rất ít nghiên cứu tại Việt Nam về lĩnh vực này. Một vài các nghiên cứu như “Nâng cao
sức chịu tải của cọc Barrette bằng cơng nghệ phụt vữa, 2016 – Ths.Bạch Vũ Hồng
Lan”, “Phân tích hiệu quả của đoạn cọc phụt vữa và khơng phụt vữa từ kết quả thí
nghiệm Osterberg Cell cho đất khu vực quận 1, TP.HCM, 2018 – Ths.Nguyễn Thành

Long” hoặc “ Đánh giá khả năng nâng cao sức chịu tải của cọc khoan nhồi bằng
phương pháp phụt vữa thành biên trên cơ sở thí nghiệm O-Cell, 2017 – Ths.Nguyễn
Phúc Bình An” cũng đã đánh giá được sự gia tăng sức chịu tải của cọc Barrette, cọc khoan
nhồi từ công nghệ phụt vữa thân cọc tuy nhiên số lượng nghiên cứu cịn ít, kết luận cịn
mang tính cụ thể, hạn chế trong 1 cơng trình hoặc đất của một khu vực riêng biệt, chưa
mang tính phổ biến, chưa đánh giá được hết cơng nghệ phụt vữa thân .Vì vậy đề tài này
thực hiện nhằm góp một phần để làm sáng tỏ thêm với kỳ vọng sẽ đóng góp các giá trị khoa
học hữu ích cho cơng tác nghiên cứu, ứng dụng công nghệ cọc Barrette, cọc khoan nhồi.


4
2.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này phân tích hiệu quả làm việc, sức chịu tải của cọc

Barrette sau khi phụt vữa thân cọc . Các nội dung cụ thể được sơ lược như sau:
-

Nghiên cứu tổng quan về công nghệ phụt vữa thân cọc.

-

Phân tích, đánh giá sự gia tăng ma sát thành cọc cho loại đất khu vực quận 2 TP
Hồ Chí Minh.

-

Xây dựng mơ hình mơ phỏng kết hợp thí nghiệm thực tế kiểm tra sự gia tăng sức
chịu tải cọc, sự gia tăng ma sát thành.

-

Phân tích, so sánh sức chịu tải của cọc có và khơng có phụt vữa thân cọc, so sánh
giữa độ gia tăng ma sát thành.

3.

Đánh giá kết quả số, đưa ra nhận xét và hướng phát triển.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp thu thập tổng hợp số liệu: là phương pháp tổng hợp các tài liệu khoa học

về công nghệ cọc Barrette phụt vữa và các phương pháp tính tốn sức chịu tải cọc khi có
và khơng có phụt vữa đang sử dụng tại Việt Nam và trên thế giới.
Sử dụng phần mềm Plaxis 3D – Foundation để mơ phỏng tính tốn.
Thí nghiệm nén tĩnh cọc để kiểm chứng lại lý thuyết tính tốn.
4.

TÍNH KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài nghiên cứu đánh giá được tương quan ma sát thành cho đoạn cọc khơng và có

phụt vữa thân cho loại đất điển hình, cung cấp các kiến thức cần thiết cơ bản về trình tự thi
cơng cơng nghệ để có hướng điều chỉnh trong việc thiết kế đối với cọc có áp dụng công
nghệ phụt vữa thân.
Việc nghiên cứu công nghệ phụt vữa thân giúp cho người thiết kế có thêm sự lựa chọn
trong việc tăng cường sức chịu tải cọc, thiết kế được các cọc có sức chịu tải lớn hơn đáp
ứng nhu cầu quy mơ các cơng trình lớn, trọng điểm quốc gia đồng thời cũng giảm được chi
phí và thời gian thi công.

5
CẤU TRÚC ĐỀ TÀI

5.

Luận văn này gồm có 4 chương được tóm tắt như sau:
-

Chương 1 - Tổng quan cơng nghệ phụt vữa thân cọc và hiệu quả của sự gia tăng
ma sát thành.

-

Chương 2 – Cơ sở lý thuyết tính tốn.

-

Chương 3 - Ứng dụng tính tốn và phân tích hiệu quả đoạn cọc Barrette phụt vữa
từ cơng trình thực tế.

6.

Kết luận và kiến nghị.

PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
Số lượng cơng trình thực tế nghiên cứu có giới hạn, chưa đủ nhiều để có thể đưa ra

các kết luận có tính áp dụng ở phạm vi rộng.
Chưa thể đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố như : hàm lượng vữa, tốc độ, áp

lực phun vữa đến sự cải thiện sức chịu tải của cọc.
Trong thực tế có nhiều biện pháp để tăng sức chịu tải cọc phù hợp với từng điều kiện
địa chất khác nhau nhưng cụ thể đề tài chỉ tập trung nghiên cứu vào công nghệ bơm phụt
vữa thân cọc.


6

CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ PHỤT VỮA THÂN CỌC
VÀ HIỆU QUẢ CỦA SỰ GIA TĂNG MA SÁT THÀNH
1.1. GIỚI THIỆU
Chương 1 trình bày tổng quan về cơng nghệ phụt vữa thân cọc, lịch sử hình thành và
phát triển, mục đích và hiệu quả đem lại của việc phụt vữa thân cọc. Đồng thời cịn tìm hiểu
cụ thể về quy trình chuẩn bị cho công tác phụt vữa thân cọc, yêu cầu kỹ thuật và một số
cơng trình tiêu biểu đã ứng dụng thành công công nghệ này tại Việt Nam.
1.2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHỤT VỮA THÂN CỌC
1.2.1. Lịch sử hình thành và phát triển
1.2.1.1. Thế giới
Cơng nghệ phụt vữa có nguồn gốc từ việc sử dụng tia nước cao áp để cắt trong cơng
nghiệp khai khống, so với các phương pháp khoan phụt vữa khác thì cơng nghệ phụt vữa
áp lực cao xuất hiện là muộn nhất, đến thập niên 1950 mới được sử dụng, đầu tiên là ở
Pakistan bởi cơng ty Cementation.
Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ cùng với áp dụng nhiều biện pháp thi công
tiên tiến hiện đại đã cải thiện rất nhiều đến chất lượng của cọc khoan nhồi, cọc Barrette nói
chung cũng như sức chịu tải của cọc nói riêng. Giải pháp bơm phụt thân cọc đã được rất
nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước nghiên cứu và phát triển.
Jet grouting xuất hiện ở Mỹ từ năm 1979 và đến thập niên 1990 phổ biến, với giá
thành hạ, áp dụng hiệu quả nhiều điều kiện đất và nhiều mục đích ứng dụng khác nhau như:
kiểm soát nước ngầm, ổn định khối đất nền, duy tu đập, bịt đáy…, Đến năm 2000 cơng

nghệ này đưa vào Bắc Mỹ tạo ra cọc có sức chịu tải lớn với giá thành rất thấp từ đó phổ
biến nhanh hơn.


7
Ở Trung Quốc áp dụng năm 1972, xây dựng kết cấu tường chắn, ổn định hố đào cho
nhà máy thép Baoshan, Thượng Hải. Đến năm 1990 công nghệ này áp dụng cơng trình có
quy mơ lớn như đập Tam Hiệp trên sơng Dương Tử và Xiaolangdi trên sơng Hồng Hà và
những cơng trình ngầm của thành phố lớn như Thượng Hải, Bắc kinh, Quảng Châu và
Trung Quốc cũng là nước áp dụng công nghệ này nhiều nhất trên thế giới.
1.2.1.2. Trong nước
Ở nước ta xuất hiện vào năm 1999 được áp dụng nhiều dự án nhưng cơng nghệ vẫn
chưa có tiêu chuẩn ngành hướng dẫn và tài liệu khoa học về cơng nghệ này cũng cịn rất ít,
vào năm 2005 chỉ có hai quyển tài liệu.
Ở phía Nam, Liên hiệp địa chất cơng trình – xây dựng và mơi trường thuộc tổng hội
địa chất Việt Nam cũng đã tiến hành thi công công nghệ này và đạt được các hiệu quả rõ
ràng trong việc gia cố các bờ sông, kênh, hố đào sâu, cơng trình ngầm.
Trong những năm gần đây, công nghệ phụt vữa thân cọc đã sử dụng rộng rãi ở các
thành phố lớn như TP Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng. Tuy nhiên, đa số công nghệ mới
này thường được cơng ty nước ngồi triển khai và chuyển giao công nghệ và cũng một phần
để Việt Nam từng bước phát triển các công nghệ phù hợp với các điều kiện đặc thù trong
nước trên cơ sở kế thừa và cải tiến cơng nghệ mới đã có trên thế giới. Vì thế cơng nghệ này
kỳ vọng sẽ truyền tải thơng tin tồn diện về cơng nghệ mới này dựa trên các kết quả nghiên
cứu thực nghiệm , một trong những điểm nóng nhất của phụt vữa là làm để tăng sức chịu
tải của cọc và giảm giá thành cho những dự án móng cọc.
1.2.2. Mục đích cơng nghệ phụt vữa thân cọc
Mục tiêu của việc phụt vữa thân cọc (Shaft – Grouted) là đưa vữa vào bề mặt tiếp xúc
giữa cọc (cọc Barrette, cọc khoan nhồi) và đất nền để cố kết đất, làm tăng độ ma sát thân
cọc và tạo ra phản ứng cao hơn để chống lại độ lún dưới các điều kiện tải trọng làm việc.

8

Hình 1. 1 Mặt cắt ngang thể hiện sự tiếp xúc cọc, vữa sau khi phụt và đất nền.
Công nghệ phụt vữa giúp lấp đầy các khe hở, lỗ rỗng giữa cọc và đất, giúp gắn kết
các tầng đất rời trong phạm vi xung quanh cọc nhờ sự xâm nhập của vữa từ đó nâng cao
được giá trị sức kháng thành giữa cọc và đất nền.
1.2.3. Quy trình phụt vữa thân cọc hiện nay
Quy trình phụt vữa thân cọc chung dành cho các loại cọc hiện nay bao gồm 4 giai
đoạn:
-

Lắp đặt ống phụt vữa đã được gia công vào vùng bê tơng bảo vệ của cọc chính

-

Đổ bê tơng cọc chính

-

Phá nước

-

Phụt vữa


9
Sơ đồ nguyên lý hoạt động, hệ thống ghi nhận thơng tin q trình phụt vữa

Hình 1. 2 Ngun lý hoạt động của quy trình phụt vữa.
1.2.4. Quy trình chuẩn bị cụ thể cho công tác phụt vữa thân cọc
Để thuận tiện cho việc bơm, phụt vữa thân cọc, các ống phụt vữa cần được lắp trước
theo chu vi cọc từ cao độ mặt đất tới đáy vùng cần được phụt vữa, các van hoặc lỗ phụt
được gia công, chuẩn bị trực tiếp trên thân ống phụt.
1.2.4.1. Chuẩn bị vật liệu
Vữa bao gồm xi măng Portland thông thường và các phụ gia theo quy định được trộn
với nước theo trọng lượng đáp ứng các yêu cầu đặc tính của hỗn hợp.
Các thành phần của hỗn hợp vữa sẽ được đo lường riêng biệt theo trọng lượng hoặc
thể tích phù hợp. Số lượng mẫu vữa hình lập phương theo yêu cầu sẽ được lấy mỗi cọc hoặc
mỗi mẻ trộn để thí nghiệm cường độ nén, hồ sơ quy trình sẽ được lưu giữ lại theo mẫu.


10
Xi măng được cung cấp phải được niêm phong kín, kèm theo chứng nhận của nhà
sản xuất, ghi chủng loại, ngày sản xuất, thành phần và độ mịn. Toàn bộ xi măng cần phải
được bảo quản cẩn thận trong điều kiện không bị thấm nước.
1.2.4.2. Chuẩn bị thiết bị
Ống phụt vữa:
-

Là các ống thép đen có đường kính 49mm hoặc 60mm, dày 2mm, chiều dài thông
thường 12m hoặc được gia công nối, lắp cho phù hợp với độ sâu yêu cầu.

Hình 1. 3 Gia cơng ống thép, phục vụ phụt vữa ở độ sâu yêu cầu.
-

Được lắp theo khoảng cách bằng nhau xung quanh lồng cốt thép ngoài. Các điểm
phụt sẽ được lắp tại các khoảng cách xấp xỉ 1m theo phương thẳng đứng suốt chiều
dài cần phụt vữa.

11

Hình 1. 4 Vị trí lắp đặt ống và điểm phụt vữa.
Nút bịt vữa: Vữa được cấp vào vị trí phụt vữa thơng qua ống HDPE có đường kính
trong 1/2 in-sơ. Một đầu của đường ống có đánh ren để nối với đầu phun. Ðầu phun có nút
bịt khí nén tích hợp 2 quả bóng bom khí nén để bịt kín vành khun có áp mà qua đó vữa
được phụt vào. Một ống vịi cao áp có đường kính nhỏ được gắn vào vách của ống cấp vữa
để bơm căng các quả bóng thơng qua một bơm tay. Áp suất phụt vữa thông thường trong
phạm vi 25-55 bar. Thông thuờng các quả bóng được bơm căng tới áp suất xấp xỉ 60 bar
truớc khi phụt vữa.

Hình 1. 5 Chi tiết nút bảo vệ điểm phụt vữa và thử công tác phá nước.


12

Hình 1. 6 Phụt rửa ống phụt vữa bằng nước có áp.
Thiết bị trộn vữa: là thiết bị trộn vữa tốc độ cao có gắn với bơm tuần hồn – Bauer
BM100 hoặc tương đương.

Hình 1. 7 Thiết bị trộn vữa.