Nghiên cứu giải pháp xử lý nối ghép các đoạn cọc bê tông cốt thép dự ứng lực

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN TRỌNG HUY

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỐI GHÉP
CÁC ĐOẠN CỌC BÊTÔNG CỐT THÉP
DỰ ỨNG LỰC.

CHUYÊN NGÀNH: CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
KHÁC TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT
MÃ SỐ NGÀNH : 2.15.10

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 3- 2005.


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY

CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1 : TS.LÊ BÁ KHÁNH

CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2 : TS. BÙI ĐỨC TÂN

Luận văn Thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 24 tháng 7 naêm 2005.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO- SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: NGUYỄN TRỌNG HUY
PHÁI : Nam
NGÀY THÁNG NĂM SINH: 20/08/1971
NƠI SINH: QUI NHƠN-BÌNH ĐỊNH
Chuyên ngành: Cầu, tuynen và các công trình
Mã số ngành: 2.15.10
xây dựng khác trên đường ôtô và đường sắt
Khóa: 13 (K 2002)
Mã số học viên: CA13-010
I.TÊN ĐỀ TÀI:
Nghiên cứu giải pháp xử lý nối ghép các đoạn cọc bêtông cốt thép dự ứng lực.
II. NHIỆM VU VÀ NỘI DUNGÏ:
1. NHIỆM VỤ:
Nghiên cứu giải pháp xử lý nối ghép các đoạn cọc bêtông cốt thép dự ứng lực .
2.NỘI DUNG
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về các dạng móng cọc hiện đang sử dụng ở nước ta và việc xử
lý nối ghép các đoạn cọc lắp ghép.
Chương 2: Một số vấn đề về tính toán sức chịu tải của cọc bêtông cốt thép dự ứng lực và mối nối
cọc.
Chương 3: Nghiên cứu giải pháp xử lí nối ghép các đoạn cọc bêtông cốt thép dự ứng lực .
Chương 4: Công nghệ thi công cọc và mối nối cọc bêtông cốt thép dự ứng lực .
Chương 5: Kết luận và kiến nghị.
III.NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

:09/2/2004
IV.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
:20/3/2005
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN :
:TS.Lê Thị Bích Thủy
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

TS.LÊ THIÏ BÍCH THỦY

TS.LÊ THIÏ BÍCH THỦY

Nội dung và đề cương luận văn Thạc só đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua.
Tp. HCM, ngày
TRƯỞNG PHÒNG ĐÀO TẠO- SĐH

tháng 7 năm 2005

TRƯỞNG KHOA QL NGAØNH



LỜI CÁM ƠN

Trước tiên, tôi xin bày tỏ nơi đây lòng biết ơn chân thành đến tất cả
q thầy cô Bộ môn Cầu Đường, Bộ môn Cơ Học Đất Nền Móng, đã nhiệt tình
giảng dạy, hướng dẫn sâu về chuyên môn, đồng thời giúp tôi mở rộng thêm về
tầm nhìn, và đó cũng là cơ sở, là nền tảng giúp tôi vững vàng hơn trong công tác

và nghiên cứu khoa học.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo hướng dẫn chính
Tiến só- Lê Thị Bích Thủy, cô đã cung cấp, truyền đạt những thông tin q báu và
cùng với sự giúp đỡ tận tình đã giúp tôi hoàn thành luận văn Thạc só này.

Cuối cùng tôi xin gửi đến các bạn đồng nghiệp và các Học viên cùng
khóa lời cám ơn chân thành.


TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN
TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỐI GHÉP CÁC ĐOẠN CỌC
BÊTÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC.
Tóm tắt nội dung nghiên cứu:
Trong hơn mười năm qua, cùng với sự đổi mới phát triển của đất nước,
ngành xây dựng của nước ta không ngừng phát triển, nhằm đáp ứng tốc độ
phát triển kinh tế của đất nước, các công trình xây dựng mới: cầu cống, bến
cảng, sân bay, cao ốc… đã và đang được liên tục xây dựng. Hầu hết những
công trình này đều được sử dụng móng cọc. Móng cọc thuộc loại công trình
sâu, chi phí xây dựng khá lớn chiếm từ 25÷30% giá trị xây lắp của công trình.
Những hư hỏng về móng cọc, đặc biệt là cọc bêtông cốt thép dự ứng lực, phần
lớn là do hiện tượng gãy cọc xuất hiện tại vị trí mối nối, gây thiệt hại rất lớn
về tiền của, độ an toàn của công trình, cũng như tính mạng của con người .
Tại nước ta, các qui phạm, tài liệu hướng dẫn về thiết kế, kiểm định
móng cọc, các qui trình thi công móng cọc cũng còn hạn chế, đặc biệt là móng
cọc bêtông cốt thép dự ứng lực. Chính vì thế kỹ sư còn gặp rất nhiều khó khăn
trong lónh vực này. Khi một công nghệ mới được áp dụng, thì những yêu cầu
về tri thức, kinh nghiệm từ các khâu khảo sát, thiết kế, thi công, đánh giá chất
lượng sau thi công sẽ được đặt ra. Nhằm góp phần làm giảm nhẹ một số khó
khăn và vướng mắc trên, chúng ta cần có những giải pháp thích hợp để khắc

phục.
Nội dung của đề tài là nghiên cứu giải pháp xử lí nối ghép các đoạn cọc
bêtông cốt thép dự ứng lực (DƯL), như chúng ta đã biết xử lí nối ghép cọc là
một giải pháp công nghệ mục đích khắc phục hạn chế của cọc đúc sẵn và đây
cũng là một lónh vực mà ít người quan tâm trong quá trình thiết kế cũng như
thi công cọc nhưng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cọc trong suốt quá trình
khai thác.


Luận văn được chia thành 5 chương.
Chương I
Nghiên cứu tổng quan về các dạng móng cọc hiện đang sử dụng ở nước ta
và việc xử lý nối ghép các đoạn cọc lắp ghép.
Chương II
Một số vấn đề về tính toán sức chịu tải của cọc bêtông cốt thép dự ứng
lực và mối nối cọc.
Chương III
Nghiên cứu giải pháp xử lý nối ghép các đoạn cọc bêtông cốt thép dự ứng
lực
Chương IV
Công nghệ thi công cọc và mối nối cọc bêtông cốt thép dự ứng lực .
Chương V
Kết luận và kiến nghò


ABSTRACT
Since the last ten years, parallel to the improvement of the nation, the
nation construction has been improving unceasingly. In order to facilitate the
national economic improvement, new construction of bridge/culvert, port,
airport, sky building….. Has been constructing. Most of this construction has

been required by pile foundation. Pile foundation is of deep construction, high
cost up to 25 ÷30 % of construction cost. The failure of the pile foundation
especially prestressed concrete pile has been result of broken splice in which
cause serious result in money, construction life service as well as human life
hazard.
In our country, pile foundation is still something new. All Norm, Guide
Books to design, Quality control the foundation pile, method of pile
construction is restrained, especially prestressed concrete pile foundation.
Therefore, Engineer is still facing many problems in this matter. Since a new
technology to be applied, then, requirement of knowledge, experience in
surveys, design, execution, quality assessment after completion would be
considered. In order to reduce the problem and difficulties in this matter of
pile foundation, we need to have the suitable solution to overcome it.
I would hereby, in this essay, refer to the “Research on the methods of
prestressed concrete pile section joint for extension"
The essay is divided into 5 Chapter as follow:
Chapter I.
Overall research on various pile foundation that are being used in our
country and pile section joint for extension.
Chapter II.
Calculation load bearing capacity for prestressed concrete pile and pile
splice.
Chapter III.
Research on the methods of prestressed concrete pile section joint for
extension.
Chapter IV.
Method construction of prestressed concrete pile and splice of pile.
Chapter V.
Summary and suggestion .

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN
LỜI CÁM ƠN
TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN
MỤC LỤC
CHƯƠNG I
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG MÓNG
CỌC HIỆN ĐANG SỬ DỤNG Ở NƯỚC TA VÀ VIỆC XỬ
LÝ NỐI GHÉP CÁC ĐOẠN CỌC LẮP GHÉP
1.1.
1.2.
1.2.1.
1.2.2.
1.2.3.
1.3.
1.3.1.
1.3.1.1.
1.3.1.2.
1.3.1.2a.
1.3.1.2b.
1.3.1.2c.
1.3.1.2d.
1.3.1.3.
1.3.2.
1.3.2.1.
1.3.2.2.
1.3.2.3.
1.3.3.
1.3.3.1.

1.3.3.2.
1.3.3.3.
1.3.3.4
1.4

Giới thiệu chung
Giới thiệu khái quát về các điều kiện, đặc điểm, địa chất, thủy văn khu
vực đồng bằng sông Cửu Long.
Tổng quát
Đặc điểm về khí hậu
Đặc điểm địa chất, thủy văn
Nghiên cứu tổng quan các dạng móng cọc.
Nhóm cọc đúc sẵn và phạm vi áp dụng.
Cọc đóng bêtông cốt thép (BTCT)
Cọc bêtông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL)
Mối nối hàn
Mối nối ma sát
Mối nối dự ứng lực
Mối nối chốt
Cọc ép bêtông cốt thép
Nhóm cọc gia công sẵn và phạm vi áp dụng .
Cọc thép (cọc H).
Cọc ống thép
Cọc hỗn hợp
Nhóm cọc đúc tại chỗ và phạm vi áp dụng .
Cọc khoan nhồi
Tường trong đất bằng bêtông đổ tại chỗ
Móng barrette
Móng giếng chìm hở
Nhận xét và đánh giá

1
2
2
2
3
5
5
5
7
10
10
11
11
12
13
13
15
16
18
18
20
21
21
22


CHƯƠNG II
MỘT SỐ VẤN ĐỀ TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA
CỌC BÊTÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC VÀ MỐI NỐI

CỌC.
2.1.
2.2.
2.2a
2.2b
2.2.1
2.2.1.1
2.2.1.2
2.2.2
2.2.2.1
2.2.2.2
2.3
2.3.1
2.3.1.1
2.3.1.2
2.3.1.3
2.3.2
2.3.3
2.4
2.4.1
2.4.2.
2.4.2.1
2.4.2.2
2.4.3
2.4.3.1
2.4.3.2
2.4.3.3
2.5.
2.5.1
2.5.2

2.5.3

Giới thiệu chung
Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu dựa theo 22TCN272-01
Các mất mát dự ứng lực
Các mất mát tức thời
Các cấu kiện chịu nén
Giới hạn cốt thép
Cường độ chịu lực dọc trục tính toán
Sức kháng uốn
Sức kháng uốn tính toán
Mặt cắt hình chữ nhật
Tính toán sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu đất nền dựa theo tiêu
chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-01( thay thế 22TCN 272-05)
Sức kháng thân cọc
Phương pháp α
Phương pháp β
Phương pháp λ
Sức kháng mũi cọc
Ví dụ-Tính toán sức chịu tải của cọc theo tiêu chuẩn thiết kế cầu
22TCN272-01
Tính toán sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu đất nền, theo một số tác
giả khác.
Tính toán sức chịu tải của cọc đơn.
Công thức tổng quát dùng để xác định sức chịu tải của cọc đơn.
Cọc trong đất sét.
Cọc trong đất cát.
Ước lượng sức chịu tải của nhóm cọc
Nhóm cọc trong đất sét.
Nhóm cọc trong đất cát .

Ảnh hưởng của tải trọng lệch tâm
Tính toán sức chịu tải của cọc theo phương pháp động.
Các công thức cơ bản.
Các công thức thực hành.
Công thức đóng cọc (hạ cọc)

24
26
26
26
29
30
30
31
31
31
32
33
33
34
35
36
36
38
38
39
40
41
42
42

43
44
44
44
46
46


2.5.3.1
2.5.3.2
2.5.3.3
2.5.3.4
2.6.
2.6.1
2.6.2
2.6.3
2.6.4
2.6.5
2.6.6
2.7.
2.7.1
2.7.2
2.7.3
2.7.4
2.7.5
2.7.6
2.8
2.9
2.9.1
2.9.2

2.10
2.10.1
2.10.2
2.10.3
2.10.4

Sự mô phỏng hệ thống hạ cọc
Độ mềm của cọc
Sức kháng của đất
Các công thức hạ cọc cơ bản
Xác định sức chịu tải của cọc theo thực tế hiện trường
Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả thử tải tónh cọc tại hiện trường
Xác định sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm thử tải tónh-Tiêu chuẩn
TCXD 196-1997.
Xác định sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm thử tải tónh-Tiêu chuẩn
TCXDVN 269-2002
Phương pháp thử tải duy trì nhanh
Thí nghiệm thử tải đối với cọc
Xử lí số liệu thí nghiệm
Đánh giá sự ổn định của cọc khi chịu nén .
Cọc ngàm hoàn toàn
Cọc bị ngàm
Mất ổn định không đàn hồi
Sự ảnh hưởng của nhóm cọc
Sử dụng lí thuyết đàn hồi trong phân tích
Sự mất ổn định của cọc do bị uốn
Tính toán liên kết chốt chịu lực cắt và mômen
Ví dụ kiểm toán liên kết chốt chịu lực cắt và mômen
Tính toán liên kết chốt cọc BTCT DƯL chịu lực cắt
Tính toán liên kết chốt cọc BTCT DƯL chịu mômen

Nhận xét và đánh giá
p dụng tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-01
Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu
p dụng tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD 196-197 và Tiêu chuẩn
TCXDVN 269-2002 – Thử tải tónh cọc
Ổn định của cọc

47
47
47
47
48
48
49
51
53
54
54
55
55
57
59
60
60
63
63
66
66
67
69

69
69
70
70

CHƯƠNG III
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỐI GHÉP CÁC
ĐOẠN CỌC BÊTÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC
3.1.
3.2.
3.3.

Khái quát
Mối nối hàn
Mối nối ma sát (măng- xông)

72
77
78


3.4
3.5
3.6
3.6.1
3.6.2
3.6.3
3.7
3.8
3.8.1

3.8.1.1
3.8.1.2
3.8.2
3.8.2.1
3.8.2.2
3.8.3
3.8.3.1
3.8.3.2
3.8.4
3.8.4.1
3.8.4.2
3.8.4.3
3.8.4.4
3.8.5
3.8.5.1
3.8.5.2
3.8.5.3
3.8.5.4
3.9
3.9.1
3.9..2
3.9.3
3.9.4
3.9.5

Mối nối dự ứng lực căng sau (Macalloy)
Mối nối chốt
Thi công mối nối keo dán
Giới thiệu
Các thành phần chính của keo Epoxy

Các yếu tố liên quan đến hiệu quả sử dụng keo Epoxy
Sử dụng keo chế tạo sẵn
Hoạt động của cọc dưới tác dụng của tải trọng ngang
Các phương pháp tính toán sức kháng bên của cọc thẳng đứng
Phương pháp Brinch- Hansen (1961)
Phương pháp Broms (1964)
Phương pháp tính toán chuyển vị chấp nhận được
Môđuyn xấp xỉ phản lực nền (Reese và Matlock, 1956)
Xấp xỉ đàn hồi (Poulos, 1971)
Nghiên cứu phương pháp tính toán sức kháng bên của cọc theo phương
pháp Broms
Cọc ngắn trong đất không dính
Cọc ngắn trong đất dính
Cọc thẳng đứng trong đất không dính chịu tải trọng ngang- Broms (1964)
Cọc có đầu tự do
Cọc có đầu cố định
Sức kháng tải trọng ngang cực hạn của nhóm cọc trong đất không dính
Ví dụ:Tính toán sức kháng tải trọng ngang cực hạn của cọc trong đất
không dính.
Sức kháng tải trọng ngang cực hạn của cọc trong đất dính
Cọc có đầu tự do
Cọc có đầu cố định
Sức kháng tải trọng ngang cực hạn của nhóm cọc trong đất dính
Nhận xét
Nhận xét và đánh giá
Mối nối ma sát (măng xông)
Mối nối hàn
Mối nối dự ứng lực căng sau (Macalloy)
Mối nối chốt
Tải trọng ngang tác dụng lên cọc

79
80
82
82
82
84
85
87
88
88
88
89
89
90
91
93
94
94
94
95
96
97
99
99
99
100
101
102
102

102
102
103
103


CHƯƠNG IV
CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC VÀ MỐI NỐI CỌC
BÊTÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC
4.1
4.1.1
4.1.2
4.1.2.1
4.1.2.2
4.1.3
4.1.4
4.1.5
4.1.6
4.1.7
4.1.7.1.
4.1.7.2.
4.1.7.3
4.1.8.
4.1.9.
4.2.
4.2.1.
4.2.2
4.2.3
4.2.4.
4.2.5.

4.2.6.
4.2.7.
4.2.7.1.
4.2.7.2.
4.2.7.3.
4.2.7.4.
4.2.7.5.
4.2.7.6.
4.3.
4.3.1.
4.3.2.
4.3.3.
4.3.3.1

Trình tự và phương pháp sản xuất cọc bêtông cốt thép DƯL
Các bản vẽ thi công
Sản xuất và lắp đặt cốt thép.
Đặt thép tạo ứng suất trước
Bảo vệ thép sau khi lắp đặt
Lắp đặt ván khuôn
Sản xuất bêtông cọc
Đổ bêtông cọc
Lắp ráp khuôn cọc
Căng kéo thép dự ứng lực
Các yêu cầu chung về việc căng kéo
Thiết bị tạo ứng suất trước
Trình tự lực căng
Công việc quay ly tâm- sản phẩm bêtông ly tâm
Bảo dưỡng sản phẩm.
Qui định quản lí chất lượng vật liệu.

Ximăng.
Nước
Cốt liệu nhỏ
Cốt liệu thô
Phụ gia khoáng chất
Lấy mẫu và thử nghiệm
Thép tạo ứng suất trước và neo.
Tao thép
Sợi thép
Các Thanh thép
Neo và các bộ nối căng sau
Nhận dạng và thí nghiệm
Bảo vệ thép tạo ứng suất trước
Trình tự thi công hạ cọc (đóng cọc )
Lập kế hoạch hạ cọc
Hạ cọc và thiết bị hạ cọc
Thiết bị hạ cọc
Dàn búa

106
106
106
107
107
108
108
108
108
109
109

109
111
112
113
114
114
114
114
114
114
114
115
115
115
115
115
115
115
116
116
116
116
117


4.3.3.2.
4.3.3.3.
4.4.
4.4.1.
4.4.2.

4.4.2.1.
4.4.2.2.
4.4.2.3.
4.4.2.4
4.4.2.5
4.4.3
4.5

Búa
Những phụ kiện khác dùng trong hạ cọc
Công tác đóng cọc
Công tác ở hiện trường
Chuẩn bị cọc
Thép bịt mũi cọc
Thi công nối ghép cọc bằng liên kết chốt
Đóng cọc thử
Độ chính xác đóng cọc
Xác định sức chịu tải của cọc.
Một số sự cố thường xảy ra trong quá trình đóng cọc.
Nhận xét

117
119
120
120
121
121
121
123
123

123
125
126

CHƯƠNG V
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1
5.2

Kết luận
Kiến nghị
TÀI LIỆU THAM KHẢO
LÝ LỊCH KHOA HỌC

128
129



Luận Văn Cao Học

Học Viên: Nguyễn Trọng Huy

0


Luận Văn Cao Học

Học Viên: Nguyễn Trọng Huy

CHƯƠNG I
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG MÓNG CỌC HIỆN
ĐANG SỬ DỤNG Ở NƯỚC TA VÀ VIỆC XỬ LÝ NỐI GHÉP CÁC
ĐOẠN CỌC LẮP GHÉP
1.1.GIỚI THIỆU CHUNG:
Trong công cuộc đổi mới của đất nước, ngành xây dựng giao thông của
nước ta không ngừng phát triển, các tiến bộ về khoa học kỹ thuật trên thế giới
đã và đang được chúng ta áp dụng vào quá trình quản lý dự án, thiết kế và thi
công các dự án công trình giao thông và đạt được những thành tựu to lớn.
Cùng với sự tăng tốc phát triển của đất nước, việc xây dựng cơ sở hạ tầng các
công trình giao thông nối liền các vùng kinh tế là một nhiệm vụ vô cùng cấp
thiết, trong đó việc thi công xây dựng các cầu nối liền các trục giao thông là
một yêu cầu bức bách. Để đáp ứng các vấn đề xây dựng, chúng ta đã chuyển
giao công nghệ thi công dầm bêtông cốt thép dự ứng lực vượt khẩu độ lớn
bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng đã và đang được áp dụng cho các cầu.
Song song với công nghệ mới thi công các kết cấu thượng bộ, thì việc thi công
kết cấu hạ bộ các cầu, công nghệ móng cọc đã được chúng ta áp dụng: Cọc
đóng bêtông cốt thép có tiết diện từ 20×20cm đến 45×45cm, cá biệt đến
50×50cm dài đến 50m; cọc bêtông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL) tiết diện
hình vuông, hoặc hình tròn, đường kính đến 130cm dài đến 80m, cọc thép, cọc
ống thép và cọc khoan nhồi có đường kính từ 1m đến 2.5m sâu đến 100m.
Công nghệ cọc khoan nhồi đã giải quyết về kỹ thuật móng sâu, sức chịu
tải lớn.v.v ở những nơi mà cọc đóng bêtông cốt thép, cọc bêtông cốt thép dự
ứng lực hoặc cọc ống thép gặp khó khăn khi giải quyết những vấn đề kỹ thuật
này. Tuy nhiên công nghệ cọc khoan nhồi cũng còn những mặt hạn chế của
nó, chưa hoàn toàn giải quyết tối ưu tất cả các vấn đề kỹ thuật, kinh tế. Như
chúng ta đã biết công nghệ thi công bêtông cọc khoan nhồi được thực hiện
theo phương pháp vữa dâng, việc kiểm tra giám sát chất lượng bêtông cọc là
rất khó khăn. Mặt khác công nghệ khoan tạo lỗ cọc khoan nhồi thường hay
gặp phải các sự cố kỹ thuật như: Gặp phải chướng ngại vật khi khoan tạo lỗ,

cầu Bến Cát trên tuyến đường Xuyên Á, khi khoan trụ P2, gặp phải cọc thép
H của cầu cũ, giải pháp thay thế là cọc đóng BTCT. Ngoài ra chúng ta thường
xuyên hay gặp phải các sự cố: Cát chảy, sập thành vách lỗ khoan, mùn chân
cọc.v.v…
Gần đây Cầu Thanh Trì, vượt sông Hồng do công tác thi công bêtông và
công nghệ khoan tạo lỗ chưa được tối ưu hoá, gặp phải sự cố: Chất lượng
bêtông không đồng nhất, độ rỗng bêtông cọc lớn, xử lí mùn chân cọc chưa
hoàn toàn. Vì thế chúng ta cần phải có nhiều giải pháp công nghệ móng cọc
khác nhau, móng cọc đóng và móng cọc khoan nhồi, nhằm tạo thế chủ động
1


Luận Văn Cao Học

Học Viên: Nguyễn Trọng Huy

trong việc lựa chọn hợp lí các giải pháp móng cọc, phù hợp cho từng điều kiện
địa hình, địa chất cụ thể.
Cọc bêtông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL) là loại cọc đóng BTCT
được ứng suất trước trong quá trình sản xuất, nó khắc phục được hạn chế về độ
mảnh của cọc BTCT thường, ngoài ra được ứng suất trước trong quá trình sản
xuất, hạn chế việc hình thành vết nứt trong quá trình khai thác, chống quá
trình ăn mòn, xâm thực, đặc biệt thích hợp cho các vùng địa chất bị nhiễm
mặn, như khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Ngoài những ưu điểm về các
mặt kỹ thuật nói trên, cọc BTCT DƯL còn rất kinh tế cho các cầu có khẩu độ
vừa và lớn , những nhịp dẫn cho các cầu liên tục có khẩu độ lớn hoặc ở những
nơi mà có công địa thi công chật hẹp, thiết bị thi công cọc khoan nhồi như sà
lan, cần cẩu, không thể vào thi công được.
Như đã trình bày ở trên, có rất nhiều loại móng cọc hiện đang sử dụng
rộng rãi ở nước ta, ưu nhược điểm của từng loại móng cọc này qui định việc

lựa chọn giải pháp móng cho từng công trình cụ thể. Sự lựa chọn cuối cùng
phải phù hợp cho từng điều kiện địa chất, thủy văn, vật liệu sẵn có, kinh
nghiệm thi công, thời gian xây dựng, loại kết cấu móng và tổng kinh phí xây
dựng. Sự so sánh chi phí cần so sánh cho toàn bộ móng (cọc, đài cọc, thân trụ
và xà mũ) chứ không chỉ so sánh riêng từng cọc.
Để lựa chọn công nghệ móng cọc hợp lí, chúng ta cần nghiên cứu kỹ
những đặc điểm quan trọng, ưu nhược điểm của từng từng loại móng cọc qua
thực tế các công trình xây dựng, để có những tổng kết công nghệ và nhận xét
khoa học thực tế về nó. Ở nước ta, cọc BTCT DƯL đặc biệt phù hợp cho địa
chất thủy văn khu vực đồng bằng sông Cửu Long, nơi có địa chất đất yếu, tầng
đất yếu có thể dày từ vài mét đến vài chục mét và nước trong môi trường đất
bị nhiễm mặn. Vì thế chúng ta cần nghiên cứu về địa chất thủy văn khu vực
đồng bằng sông Cửu Long.
1.2.GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ CÁC ĐIỀU KIỆN, ĐẶC ĐIỂM ĐỊA
CHẤT, THỦY VĂN KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG.
1.2.1.Tổng quát:
Đặc điểm chung của vùng đồng bằng sông Cửu Long là khu vực bằng
phẳng rộng lớn, cao độ thiên nhiên cao khoảng từ 2 ÷3m trên mực nước biển.
Đất đai ở khu vực này là dạng đất phù sa tự nhiên được bồi đắp từ hai sông
chính là sông Tiền và sông Hậu trong suốt hàng ngàn năm.
1.2.2. Đặc điểm về khí hậu:
Đồng bằng sông Cửu Long là vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp mang tính
đặc trưng của khí hậu nhiệt đới gió mùa. Gió thổi từ hướng tây nam, nóng ẩm
mưa nhiều xảy ra vào khoảng tháng năm đến tháng mười và gió khô đông bắc
xảy ra vào khoảng tháng mười một đến tháng tư. Theo số liệu thống kê từ
trạm dự báo khí tượng Cần Thơ như sau:
2


Luận Văn Cao Học

Học Viên: Nguyễn Trọng Huy

a. Nhiệt độ và độ ẩm:
Nhiệt độ trung bình trong năm của vùng đồng bằng sông Cửu Long là
o
26,7 C, nhiệt độ cao nhất trong năm là 36,5oCvà thấp nhất là 17,7oC. Với độ
ẩm trungbình là 87% trong mùa mưa và 77% trong mùa khô.
P

P

P

P

P

P

Bảng 1.1 Nhiệt độ cao nhất(oc)
Chu kỳ
1000 100 20 10
5
2
năm
Tần suất
0.1
1
5

10 20 50 70 75 80 90 100
(p%)
Cao nhất
42.2 40.5 39 38 37 36 35 35 35 34 34.4
P

P

Baûng 1.2 Nhiệt độ thấp nhất(oc)
Chu kỳ
1000 100 20 10
5
năm
Tần suất
0.1
1
5
10
20
(p%)
Thấp nhất 12.1 13.8 15 15.9 16
P

P

2

-

-

-

-

-

50

70

75

80

90

100

17

18

18

18

19

20

Bảng 1.3 Độ ẩm (%)
Tháng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
Trung
82 79 77 78 83 86 85 86 87 86 85 83
bình
Thấp nhất 32 37 30 31 27 39 49 42 46 40 31 43
b. Lượng mưa:
Mùa mưa thường xảy ra vào tháng năm đến tháng mười một, được đặc
trưng chiếm 90% lượng mưa hàng năm, ước khoảng 15 đến 20 ngày mưa trong
tháng.
c. Gió:
Đặc trưng số liệu quan trắc về gió. Nhìn chung ở vùng đồng bằng sông
Cửu Long gió với vận tốc 2.5÷3.5m/s. Tuy nhiên gió bão có thể xảy ra vào
thời điểm gió mùa tây nam từ tháng sáu đến tháng chín.
1.2.3. Đặc điểm địa chất, thủy văn
Những năm gần đây tình hình lũ lụt ở khu vực đồng bằng sông Cửu
Long diễn biến rất phức tạp. Lũ đã làm hư hỏng rất nhiều hệ thống giao thông
trong đó có nhiều cầu đã xây dựng bị nước cuốn hư hỏng hệ móng mố trụ cầu.
Do việc cập nhật về tần suất lũ chưa thực hiện một cách triệt để nên các đơn

vị thiết kế vẫn phải sử dụng các tần suất lũ quy định trong các tiêu chuẩn thiết
kế trước đây. Với đặc trưng có nhiều hệ thống sông ngòi, kênh rạch lưu lượng
nước rất lớn khi mùa lũ xảy ra.
3


Luận Văn Cao Học

Học Viên: Nguyễn Trọng Huy

Hình 1.1: Sơ đồ mặt cắt địa chất ở vùng đồng bằng Nam bộ
a)Tại Thành Phố Hồ Chí Minh (lỗ khoan BK1 và BK2).
b)Tại thị xã Long Xuyên, tỉnh An Giang (lỗ khoan RG4 và RG5)
Theo bản đồ phân bố địa chất cho thấy một phần lãnh thổ phía nam
Việt Nam có cấu trúc địa chất đất yếu, đặc biệt là các vùng đồng bằng sông
Cửu Long. Đất yếu ở vùng đồng bằng sông Cửu Long chủ yếu theo các dạng
vùng biệt lập và vùng lan rộng. Các dạng vùng biệt lập chủ yếu trong dạng
trầm tích đầm lầy có thể thấy trong những vùng rừng U Minh, Đồng Tháp
Mười, Cà Mau v.v.. Còn những vùng lan rộng thường gặp theo các thềm sông,
các tam giác châu thổ, các thềm lục địa đặc biệt là các vùng đồng bằng thuộc
hạ lưu sông Cửu Long. Chiều dày các lớp đất yếu của trầm tích Alluvial có nơi
đạt tới 100m ÷150m. Các lớp đất yếu thường gặp là đất đầm lầy, các loại đất
bùn có nguồn gốc khác nhau và các loại đất sét ở trạng thái dẻo nhão và
nhão.v.v.. Những loại đất này có các đặc trưng địa kỹ thuật rất thấp, trong
trạng thái tự nhiên có độ rỗng lớn hơn 1 và độ ẩm tự nhiên thường vượt quá
giới hạn nhão của đất. Dựa vào chiều dày lớp đất yếu, có thể chia đồng bằng
Nam bộ thành các khu vực:
Khu vực có lớp đất yếu dày 1÷ 30m bao gồm các vùng ven thành phố
Hồ Chí Minh, thượng nguồn các sông Vàm Cỏ Tây, Vàm Cỏ Đông, phía Tây
Đồng Tháp Mười, rìa quanh vùng Bảy Núi cho tới vùng ven biển Hà Tiên,

Rạch Giá, rìa đông bắc đồng bằng từ Vũng Tàu đến Biên Hòa. Khu vực có lớp
đất yếu dày từ 15 ÷ 100m chủ yếu thuộc các vùng cửa sông Cửu Long từ Bến
Tre đến vùng duyên hải các tỉnh Minh Hải, Cần Thơ, Tiền Giang. Nguồn gốc
của các tầng đất yếu đều là các loại trầm tích châu thổ (sông, bãi bồi, tam giác
châu), trầm tích bờ, vũng vịnh và đều thuộc trầm tích kỷ thứ tư. Các dạng trầm
tích thường gặp là bùn, đất dính có trạng thái dẻo mềm đến chảy và cát nhỏ
4


Luận Văn Cao Học

Học Viên: Nguyễn Trọng Huy

bão hòa. Ngoài ra còn gặp các loại đất lầy, đất mặn sú vẹt ở ven biển, than
bùn ở miền rừng ngập mặn, về đặc điểm cấu tạo thì các vỉa đất yếu thường
gồm nhiều lớp đất tạo thành và không đồng nhất. Ở miền đồng bằng, cấu tạo
của vỉa đất yếu khá phức tạp. Các lớp đất yếu thường nằm xen kẽ nhau, hoặc
xen kẽ giữa các lớp có khả năng chịu lực tốt hơn. Số lượng các lớp đất yếu
trong vỉa đất ít nhất là ba lớp, chiều dày vỉa đất rất lớn tới 40m hoặc lớn hơn.
1.3.NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN CÁC DẠNG MÓNG CỌC .
Trong xây dựng công trình, việc xây dựng móng công trình là một yếu tố
then chốt, quyết định đến an toàn, độ tin cậy và giá thành công trình. Hiện nay
ở nước ta có rất nhiều dạng móng cọc đang được sử dụng, với nhiều tên gọi
khác nhau, phương pháp phân loại cọc chưa được thống nhất. Tuy nhiên tùy
thuộc vào kỹ thuật hạ cọc, vật liệu chế tạo hoặc phương thức sản xuất cọc mà
ta có thể phân thành các dạng cọc khác nhau, về cơ bản có thể phân thành ba
nhóm chính:
-Nhóm cọc đúc sẵn.
-Nhóm cọc gia công sẵn.
-Nhóm cọc đúc tại chỗ.

Nhóm cọc đúc sẵn và nhóm cọc gia công sẵn : bao gồm các loại cọc được thi
công bằng các biện pháp đóng, ép, rung, xoắn.
Nhóm cọc đúc tại chỗ: như là cọc khoan đổ bê tông tại chỗ hay còn gọi là cọc
khoan nhồi, tường trong đất bằng bêtông đổ tại chỗ, móng giếng chìm hở.
1.3.1.Nhóm cọc đúc sẵn và phạm vi áp dụng:
1.3.1.1.Cọc đóng bêtông cốt thép (BTCT):
Là cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, sau đó hạ vào trong lòng đất bằng búa
đóng. Chiều dài mỗi đoạn cọc từ 12-16m, cấu tạo cọc bao gồm bộ khung thép
có 4 thanh thép dọc chủ hoặc nhiều hơn, thép đai có thể dùng đai đơn hoặc đai
hình xoắn ốc, để chịu được những lực xung kích khi đóng, thép đai hai đầu cọc
được bố trí đặt dày hơn, với bề rộng vết nứt cho phép nhỏ hơn 0,25mm, sau đó
được hạ vào trong đất nền bằng búa đóng Diesel, hoặc búa rung. Dạng cọc
này hiện đang sử dụng rộng rãi nước ta, nó là giải pháp tối ưu cho việc thi
công các công trình cảng biển, cầu nhỏ, cầu nông thôn hoặc móng mố trụ của
những nhịp dẫn của các cầu liên tục có khẩu độ vừa và lớn.
Cọc BTCT có tiết diện từ 20×20cm đến 50×50cm, có tiết diên vuông
hoặc tròn, thông thường sử dụng bêtông M300 đến M400, chiều dài cọc
L<45m, khi chiều dài cọc lớn, độ mảnh cọc lớn, cọc kém an toàn. Cọc được
thiết kế để chịu được các ứng suất khi cẩu lắp, khi đóng và khi khai thác. Cọc
bêtông được thiết kế cho những tải trọng trong một phạm vi lớn từ 356 đến
3000KN. Nó có thể đóng thẳng đứng hoặc xiên tại mố và trụ cầu, chịu lực nén
thẳng đứng và lực đẩy ngang. Cơ chế làm việc như cọc chống hay cọc ma saùt,

5


Luận Văn Cao Học

Học Viên: Nguyễn Trọng Huy

Hình 1.2: Thi công cọc đóng BTCT (30×30)cm
Loại móng cọc này đặc biệt phù hợp trong điều kiện làm việc của đất dạng
hạt:Cát, sỏi hoặc sét.
Ưu điểm:
- Thi công đơn giản, dễ dàng tập trung máy móc thiết bị.
- Dễ dàng kiểm tra chất lượng bêtông cọc.
- Phát huy tác dụng với đất nền ngay sau khi hạ cọc.
- Chi phí giá thành xây dựng thấp.
Nhược điểm:
Khống chế bởi độ mảnh của cọc, cho nên chiều dài cọc thông thường
L<50m, khi chiều dài cọc L≥30m thì độ mảnh của cọc lớn, độ an toàn kém, nó
không phù hợp khi tầng đất yếu quá lớn.
Quá trình đóng cọc gây ra tiếng ồn, làm chấn động đến các công trình
lân cận (lún, nứt…) trong phạm vi bán kính R=30 ÷ 50m.
Xuất hiện nhiều mối nối cọc, dễ gây ra sự cố đứt gãy cọc trong quá
trình thi công, vì vậy cần phải chọn loại mối nối cọc tốt và phải kiểm tra chất
lượng mối nối trong và sau khi thi công, hiện nay để kiểm tra tính nguyên
dạng, đồng nhất của cọc người ta sử dụng phương pháp siêu âm, PIT..
Sự tương tác giữa các cọc trong một nhóm cọc, gây ra hiện tượng đẩy
trồi cọc hoặc làm ảnh hưởng đến các công trình lân cận.
Thường xuất hiện vỡ đầu cọc khi mũi cọc chưa đến cao trình thiết kế và
chưa đạt độ chối tính toán, chúng ta cần phải quan tâm đến vấn đề này trong
quá trình thi công cọc và hạ cọc: Chất lượng bêtông cọc, chọn loại búa có
năng lượng xung kích thích hợp, biện pháp hạ cọc hợp lí (độ thẳng đứng cọc,
chụp đầu cọc…).
Dễ xuất hiện vết nứt, gây ra hư hỏng cọc trong môi trường nước bị nhiễm
mặn, vì thế để khắc phục hiện tượng xâm thực bêtông và ăn mòn cốt thép, ở
P

6

P


Luận Văn Cao Học

Học Viên: Nguyễn Trọng Huy

một số vùng bị nước nhiễm mặn, người ta thường thay thế cọc BTCT thường
bằng cọc BTCT dự ứng lực, vật liệu xi măng bền Sulphat hoặc bêtông có độ
chống thấm cao.
Phạm vi áp dụng:
Thích hợp cho loại tất cả các móng mố trụ cầu nhịp nhỏ và trung, cầu có khẩu
độ ≤ 50m.
Khi chiều dài nhịp tăng, số lượng cọc lớn sẽ gây phức tạp trong thi công cũng
như khó quản lý về chất lượng và tiến độ thi công công trình.
Chiều dài cọc đóng bêtông cốt thép thường bị giới hạn về độ mảnh,
chiều dài của cọc thông thường L≤50m.
Khu vực có điều kiện địa hình địa chất không phức tạp như: địa tầng là
đất á sét, sét dẻo, á cát và cát hạt nhỏ.
1.3.1.2.Cọc bêtông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL):
Cọc bêtông cốt thép dự ứng lực (Prestressed concrete pile) cũng là nhóm
cọc đúc sẵn, sau đó hạ vào trong đất bằng búa đóng hoặc búa rung. Trước khi
có sự ra đời của cọc khoan nhồi và cọc ống thép; cọc bêtông cốt thép DƯL là
giải pháp thay thế cho các dạng móng có sức chịu tải lớn áp dụng cho những
móng trụ nhịp chính có kết cấu nhịp thông thuyền với chiều dài nhịp L>35 và
ở các mố cầu có nền đường đầu cầu đắp cao trên khu vực đất yếu. Cọc có ưu
điểm dễ kiểm tra chất lượng cọc và sự tác dụng tương hỗ giữa cọc – đất phát
huy tác dụng ngay sau khi hạ cọc xong (cả 2 phần ma sát và kháng mũi). Thi
công đơn giản, thiết bị thi công ít; với kích thước mặt cắt và chiều dài cọc

tương đối lớn (đường kính d=55-:-100cm, chiều dài có thể đạt tới 80m). Cọc
bêtông cốt thép dự ứng lực sử dụng thích hợp ở vùng xa dân cư vì thi công
thường gây tiếng ồn ảnh hưởng đến môi trường và gây chấn động làm hư
hỏng(lún, nứt, sụp, v.v..) các công trình xung quanh nếu công trình này cách
điểm đóng cọc L=30÷50m.
Trong bêtông ứng suất trước những thanh thép hoặc tao thép được kéo
căng thay thế cho những thanh thép dọc thông thường, những thanh thép này
được neo lại. Cọc bêtông cốt thép dự ứng lực có thể chia thành 2 dạng:
-Ứùng suất trước căng trước.
-Ứùng suất trước căng sau.
Cọc bêtông cốt thép dự ứng lực có các dạng mặt cắt sau:
Mặt cắt vuông đặc (cọc vuông), có tiết diện mặt cắt từ 250×250mm đến
600×600mm.
Mặt cắt vuông có lỗ (cọc vuông có lỗ), có tiết diện mặt cắt từ 500×500mm đến
600×600mm, đường kính lỗ rỗng từ 275mm đến 375mm.
Mặt cắt dạng tròn, có đường kính từ 900mm đến 1350mm, đường kính lỗ rỗng
từ 650-1100mm.
Ở Nhật, Hàn Quốc phổ biến sử dụng cọc tròn BTCT DƯL, ưu điểm của dạng
cọc tròn này là công nghệ quay ly tâm và quá trình dưỡng hộ hơi nước nhanh,
hấp hơi nước chừng 2÷3h là đạt cường độ nhưng ở Châu Âu phổ biến sử dụng
7


Luận Văn Cao Học

Học Viên: Nguyễn Trọng Huy

cọc vuông DƯL. Ở nước ta hiện nay có một số nhà máy bêtông (Phan Vũ Co,
620 Co, BBC , Bêtông Thủ Đức) đã sản xuất cả hai loại cọc này nhưng chủ
yếu vẫn là cọc có tiết diện tròn. Cọc bêtông cốt thép DƯL căng trước thường

được đúc toàn bộ chiều dài cọc, có thể dài đến 40m.
Cọc bêtông cốt thép DƯL căng sau thường được sản xuất từng phần rồi sau đó
có thể lắp ráp và tạo ứng suất trước tới chiều dài yêu cầu từ nhà máy hoặc
công trường. Theo dạng cọc BTCT DƯL Raymond người ta chế tạo hàng loạt
những đoạn cọc có lỗ rỗng theo phương pháp li tâm trong đó có thép dọc và
thép đai hình xoắn ốc. Sau khi đổ bêtông, những đoạn cọc này được lắp ráp lại
và cốt thép cường độ cao được xuyên qua lỗ, kéo căng và neo chặt tại chỗ,
những lỗ để luồn cốt thép được bơm đầy vữa. Dụng cụ neo được tháo ra sau
khi vữa đã ninh kết. Cọc ứng suất trước phù hợp với địa chất đòi hỏi cọc dài và
có khả năng chịu tải lớn, loại cọc này thường dài hơn và nhẹ hơn cọc BTCT
thường, Cọc bêtông ứng suất trước cũng có tuổi thọ cao hơn cọc BTCT thường
do bêtông làm việc trong điều kiện nén liên tục. Quá trình nén liên tục sẽ
ngăn ngừa hiện tượng rạn nứt đồng thời làm kín các vết nứt nhỏ, hạn chế tối
đa hiện tượng xâm thực, ăn mòn bêtông, oxy hóa làm gỉ cốt thép, điều này rất
phù hợp cho việc thi công các vùng đất bị nhiễm mặn, vùng đất yếu, đặc biệt
là khu vực đồng bằng sông Cửu Long của nước ta. Mác bêtông của cọc DƯL
rất lớn từ 400÷600 KG/cm2, cốt thép DƯL có cường độ từ fy (14000÷
16000KG/cm2 ) cọc bêtông ứng suất trước có thể dài đến 80m, mỗi đoạn cọc
có chiều dài từ 14÷20m, cọc này có thể đóng qua lớp đất sét và chống vào
tầng sét cứng hoặc đá. Hạ cọc được thi công bằng búa đóng Diezel hoặc búa
rung
Ưu điểm:
- Quá trình kiểm tra chất lượng bêtông cọc dễ dàng.
- Phát huy tác dụng với đất nền ngay sau khi hạ cọc.
- Khả năng chịu nén lớn hơn cọc bêtông cốt thép thường.
- Khả năng chịu uốn rất cao, do quá trình ứng suất trước.
- Tiết diện của nó lớn hơn cọc bêtông cốt thép thường, độ mảnh lớn, khắc
phục được nhược điểm về chiều dài cọc.
- Giảm số lượng mối nối cọc.
- Sức chịu tải của cọc lớn hơn cọc bêtông cốt thép thường.

- Chi phí giá thành xây dựng thấp.
- Đặc biệt thích hợp cho các vùng có chiều dày đất yếu lớn.
Nhược điểm:
-Chiều dài cọc hạn chế L <80m, không phù hợp khi tầng đất yếu quá lớn.
-Làm chấn động đến các công trình lân cận, gây ra lún, nứt hoặc đẩy
trồi các công trình khác.
-Mối nối giữa các đoạn cọc, khó kiểm soát chất lượng.
-Hiện nay Việt Nam chưa ban hành Tiêu chuẩn thiết kế cũng như Qui
trình thi công và nghiệm thu cọc bêtông cốt thép DƯL và do chưa có tiêu
P

P

P

P

P

B

P

8

B