Nghiên cứu các phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc bê tông cốt thép chế tạo sẵn cho khu vực tp hồ chí minh

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

TRẦN CHÍ HỒNG

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỨC CHỊU
TẢI CỦA CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP CHẾ TẠO SẴN CHO
KHU VỰC TP. HỒ CHÍ MINH

CHUYÊN NGÀNH

:

MÃ SỐ NGÀNH

:

CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
(ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG)
31.10.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. Hồ Chí Minh - Tháng 02/2006

1

ĐH Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc Lập − Tự Do − Hạnh Phúc

Tp. Hồ Chí Minh, Ngày 22 tháng 02 năm 2006

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên
Ngày, tháng, năm sinh
Chuyên ngành

: TRẦN CHÍ HỒNG
: 20 – 02 - 1978
: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU

Phái : Nam
Nơi sinh : Bình Thuận
Mã số : 31.10. 02

I- TÊN ĐỀ TÀI :
“NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC BÊ
TÔNG CỐT THÉP CHẾ TẠO SẴN CHO KHU VỰC TP. HỒ CHÍ MINH“

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG :
1- NHIỆM VỤ:
Nghiên cứu các phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc bê tông cốt thép chế tạo sẳn

cho khu vực đất yếu Tp.Hồ Chí Minh; So sánh các phương pháp và kiến nghị phương
pháp tính toán hợp lý nhất cho khu vực đất yếu tại Tp.Hồ Chí Minh.
2- NỘI DUNG:
Chương mở đầu
Chương 1: Tổng quan về tình hình sử dụng móng cọc trong xây dựng và Đặc điểm địa
chất khu vực Tp. Hồ Chí Minh.
Chướng 2: Cơ sở lý thuyết các phương pháp tính sức chịu tải của cọc
Chương 3: Phân tích đặc điểm và kết quả tính toán các lời giải tính sức chịu tải của cọc
Chương 4: Tổng hợp các so sánh và phân tích kết quả tính toán với kết quả thử tónh cọc.
Chương 5: Ứng dụng các kết quả nghiên cứu để tính toán cho các công trình ở khu vực
đất yếu. Đặc biệt tính cho Khu Đô Thị mới Thủ Thiêm - Quận 2- Tp.HCM
Kết luận và kiến nghị
III- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
CB HƯỚNG DẪN 1

CB HƯỚNG DẪN 2

BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

TS. CHÂU NGỌC ẨN

TS. VÕ PHÁN

TS. VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua.
PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC
KHOA QUẢN LÝ NGÀNH

2

LỜI CẢM ƠN
Sau hơn sáu tháng làm việc tích cực dưới sự hướng dẫn của TS.Võ Phán và
TS.Châu Ngọc n, Em đã hoàn thành luận văn cao học “Nghiên cứu các
phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc bê tông cốt thép chế tạo sẵn cho
khu vực đất yếu Tp.Hồ Chí Minh”.
Để hoàn thành Luận văn này, Em luôn ghi nhớ sự tận tình dạy dỗ của Quý
Thầy và sự giúp đỡ, đông viên của Gia đình và Bạn bè.
Từ đáy lòng Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy Võ Phán, cùng
quý Thầy Trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh, Gia đình, bạn bè
đã giúp đở Em hoàn thành Luận Văn này.

Tp.Hồ Chí Minh, Ngày 02 tháng 3 năm 2006
Tác giả

3


MỤC LỤC
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.................................................................................... 1
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của luận văn............................................... 1
3. Phương pháp nghiên cứu được lựa chọn ............................................................ 2
4. Ý nghóa khoa học và giá trị thực tiễn của luận văn ........................................... 2
5. Cấu trúc luận văn .............................................................................................. 2
6. Giới hạn đề tài................................................................................................... 3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÓNG CỌC TRONG

XÂY DỰNG VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC TP.HỒ CHÍ MINH
1.1. Tình hình sử dụng móng cọc ở khu vực Tp.Hồ Chí Minh ................................ 4
1.2. Đặc điểm địa chất khu vực Tp.Hồ Chí Minh ................................................... 7
1.3. Các thành công và thất bại trong phương án móng cọc của một số
công trình ở khu vực Tp.Hồ Chí Minh ............................................................. 9
1.4. Các tồn tại và hướng giải quyết ..................................................................... 12

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỨC
CHỊU TẢI CỦA CỌC
2.1. Phương trình tổng quát về sức chịu tải dọc trục ............................................. 17
2.2. Tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền .............................. 18
2.3. Tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý .................................................. 20
2.4. Tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu đóng cọc............................................ 22
2.5. Tính sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT....................... 24
2.6. Tính sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tónh CPT................................. 27
2.7. Tính sức chịu tải của cọc theo kết quả nén tónh cọc hiện trường ................... 32
4


2.8. Kết luận và nhận xét ...................................................................................... 37

CHƯƠNG 3
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM VÀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CỦA CÁC
LỜI GIẢI TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỌC
3.1. Phân tích đặc điểm các phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc.............. 39
3.2. Chất lượng của cọc bê tông cốt thép chế tạo sẵn .......................................... 49
3.3 Kết quả tính toán của các lời giải tính sức chịu tải cọc ................................... 51
3.4 Kết luận và Nhận xét

CHƯƠNG 4
TỔNG HP CÁC SO SÁNH VÀ PHÂN TÍCH CÁC KẾT
QUẢ TÍNH TOÁN VỚI KẾT QUẢ THỬ TĨNH CỌC
4.1 So sánh kết quả tính toán sức chịu tải cực hạn của cọc .................................. 60
4.2 Phân tích và lựa chọn phương pháp tính toán hợp lý...................................... 62

CHƯƠNG 5
ỨNG DỤNG CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ TÍNH TOÁN
CHO KHU ĐÔ THỊ MỚI THỦ THIÊM –QUẬN 2 -TP.HỒ CHÍ MINH
5.1. Đặc điểm địa chất khu vực Đô thị mới Thủ Thiêm Quận 2 ........................... 64
5.2. Ứng dụng vào tính toán sức chịu tải cọc thuộc Đô thị mới

Thủ Thiêm – quận 2 ...................................................................................... 66
5.3. Kết luận và Nhận xét ............................................................................................... 70

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................................... 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 73

5


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Tên đề tài:
“Nghiên cứu các phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc bê tông cốt thép
chế tạo sẵn cho khu vực Tp.Hồ Chí Minh”

Tóm tắt:
Hiện nay, trong công tác tính toán sức chịu tải cực hạn của cọc bê tông cốt thép có
nhiều phương pháp. Trong khi đó chưa có sự kiểm chứng lại nhằm tìm ra phương pháp
phù hợp với kết quả chuẩn là thử nén tónh cọc tại hiện trường (được xem là tin cậy nhất

hiện nay). Vì vậy tác giả đã tiến hành kiểm tra tính toán lại các phương pháp tính sức chịu
tải của cọc cho các công trình cụ thể đã sử dụng cọc bê tông cốt thép chế tạo sẵn cho khu
vực Đất yếu Tp.Hồ Chí Minh.
Trên cơ sở tính toán cho các công trình cụ thể, Luận văn đưa ra phương pháp tính
toán sức chịu tải của cọc phù hợp nhất so với kết quả thử nén tónh cọc.
Trong khi đó việc xác định sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết quả nén tónh cọc tại
hiện trường cũng có nhiều phương pháp xác định khác nhau. Luận văn phân tích đưa ra
phương pháp xác định sức chịu tải cực hạn của cọc hợp lý theo kết quả thử nén tónh cọc
hiện trường.
Qua đó Tác giả đưa ra được phương pháp xác định sức chịu tải cực hạn của cọc hợp
lý nhất theo số liệu nén tónh cọc hiện trường, đồng thời cũng đưa ra được phương pháp
tính sức chịu tải cực hạn của cọc theo số liệu thí nghiệm đất ở trong phòng và hiện trường
hợp lý nhất cho khu vực đất yếu Tp.Hồ Chí Minh.

6


SUMMARY OF THESIS
Title:
“Researching the calculated methods of loading capacity for precast
concrete pile foundation in Ho Chi Minh City”

Abstract:
Nowadays, there are many methods for determining the ultimate load capacity of pile
base on the mechanical properties of soil but we haven’t known which method is similar
to result of static loading pile test (trusty value).
For this reason, the writer has calculated and checked all the methods for determining
the load capacity of pile for specific construction project on soft soil in Ho Chi Minh City.
The Thesis is based on the calculated result for specific construction project to explain the
method for determining the load capacity of pile which corresponded to the result of static

loading pile test.
While there are many methods to determine ultimate load capacity of static loading pile
test. So the Thesis shows the appropriate method to define ultimate load capacity (Qu).
So that, writer bring out the correspond method to determine ultimate load result of static
loading pile test, at the same time writer also analysis to choose a suitable method
determining the ultimate load capacity of pile based on the mechanical properties of soil.

7


MỞ ĐẦU

1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:
- Trong thực tế xây dựng các công trình cao tầng hiện nay, việc chọn giải pháp
móng cọc được sử dụng rộng rãi. Trong khi đó, vấn đề xác định sức chịu tải của
cọc đơn vẫn chưa được giải quyết, trong trường hợp nếu tính toán thì có sự khác
nhau rất lớn giữa các phương pháp, cũng như giá trị tính toán thiết kế so với kết
quả thí nghiệm nén tónh hiện trường.
- Từ kết quả thí nghiệm nén tónh hiện trường (theo TCXDVN 269-2002) trong giai
đoạn thi công, việc điều chỉnh lại thiết kế nền-móng công trình cho phù hợp đã
xuất hiện nhiều đối với các công trình cao tầng ở khu vực Tp. Hồ Chí Minh.
- Trong thực tế hiện nay việc xác định tải trọng giới hạn của cọc từ kết quả thí
nghiệm nén tónh cọc tại hiện trường vẫn còn nhiều vấn đề tranh cãi, do có nhiều
phương pháp xác định khác nhau.

2.

MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN

- Trong đề tài, Tác giả phân tích và tính toán để chọn ra phương pháp tính toán phù
hợp nhất so với kết quả nén tónh hiện trường (được xem là tin cậy nhất hiện nay và
theo đúng quy trình xây dựng Việt Nam), cho khu vực đất yếu tại Tp. Hồ Chí
Minh.
- Phân tích kết quả thử nén tónh dọc trục để chọn ra phương pháp xác định sức chịu
tải cực hạn của cọc hợp lý nhất.
- Hiệu chỉnh hay đưa ra được công thức tính toán sức chịu tải cực hạn của cọc đơn
bê tông cốt thép chế tạo sẵn theo kết quả xuyên tiêu chuẩn (SPT) cho khu vực đất
yếu tại Tp. Hồ Chí Minh.

3.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐƯC LỰA CHỌN:
- Nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu cơ sở lý thuyết các phương pháp tính toán sức
chịu tải cực hạn của cọc thông qua các chỉ tiêu cơ lý của đất, các kết quả thí
nghiệm tính chất của đất nền tại hiện trường.
8


- Nghiên cứu thực nghiệm: Trên cơ sở phân tích số liệu và kết quả thực nghiệm có
được so sánh với cơ sở lý thuyết đã được nghiên cứu.

4.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN:
- Trong xu hướng phát triển đô thị hiện nay, việc xây dựng các công trình cao tầng
được phát triển là tất yếu. Khi đó giải pháp móng cọc sẽ được lựa chọn trước tiên,
nhất là các khu vực đất yếu, đặc biệt là khu vực Đô thị mới Thủ Thiêm Quận 2.
- Tác giả đưa ra được phương pháp xác định sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết
quả thử tónh cọc hợp lý nhất.

- Tác giả nghiên cứu so sánh sức chịu tải cực hạn của cọc tính toán theo các công
thức với kết quả thí nghiệm nén tónh cọc tại hiện trường, từ đó kiến nghị công thức
xác định sức chịu tải cực hạn của cọc gần đúng nhất với kết quả thử tónh cọc.

5.

CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN:
- Nội dung chính của Luận văn gồm phần mở đầu, 5 chương chính, phần kết luận và
kiến nghị, và phần phụ lục tính toán.

6.

GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI:
- Đề tài chủ yếu đi vào nghiên cứu sức chịu tải của cọc đơn bê tông cốt thép chế tạo
sẵn.

- Chỉ nghiên cứu cho đặc điểm địa chất nền đất yếu khu vực Tp.Hồ Chí Minh.

9


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÓNG CỌC TRONG
XÂY DỰNG VÀ

ĐẶC ĐIỂM

ĐỊA CHẤT KHU VỰC

TP.HỒ CHÍ MINH

1.1

TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÓNG CỌC Ở KHU VỰC TP. HỒ CHÍ MINH

1.1.1 TÌNH HÌNH XÂY DỰNG CHUNG:
Trên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa Đất nước nói chung và khu vực
Tp.Hồ Chí Minh nói riêng đến năm 2020, bộ mặt thành phố, cả nội và ngoại thành
chắc chắn sẽ thay đổi hẳn: sự bất cập của việc phân lô hộ lẻ của hàng loạt quy hoạch
trước đây sẽ không còn. Việc chỉnh trang đô thị cũng như hình thành hàng loạt
những khu đô thị mới, quy mô khác nhau, sẽ dẫn đến nhiều chung cư cao tầng, thậm
chí rất cao bắt buộc phải đầu tư xây dựng.
Song song đó, thời gian gần đây, chính quyền Tp.Hồ Chí Minh đã nhận thấy rõ việc
xây dựng toàn bộ hệ thống hạ tầng kỹ thuật đô thị luôn bị chậm trễ, không phải do
yếu tố vốn, mà do thiếu quỹ nhà tái định cư. Theo đó Thành phố sẽ phải xây dựng
chung cư cao tầng dành cho tái định cư của các dự án.
Mặc khác, tình hình người dân thành phố chấp nhận ở nhà chung cư cao tầng, thậm
chí ở những tầng trên cao (thoáng, yên tónh, cảnh quan đẹp) đang có chiều hướng
thuận lợi và rất nhiều chủ đầu tư đã nhận ra, đang tích cực hướng đến xây dựng
chung cư cao tầng [5].
Trên cơ sở đó nhiều dự án chung cư cao tầng này cũng như các công trình cao tầng
khác đã đang và sẽ phát triển khá nhanh. Trong đó giải pháp móng cọc sẽ được xem
xét trước tieân.

10


Hình 1.1:

Hình 1.2:

Chung cư lô B27 An Phú An Khánh – Quận 2

Dự án tái định cư Thạnh Mỹ Lợi – Quận 2

Ngoài ra các dự án nhà cao tầng dùng cho tái định cư như trên thì Tp. Hồ Chí Minh
đang có xu hướng phát triển công trình cao tầng của các dự án mang tính chất kinh
doanh được cũng phát triển khá mạnh, như: Các cao ốc Văn phòng cho thuê ở Trung
tâm Thành phố, Dự án chung cư cao cấp của Công ty Nam Long Quận 7, Khu chung
cư cao tầng của Công ty Hoàng Quân Quận 7, dự án các chung cư cao tầng dùng cho
người có thu nhập thấp của Tổng Công ty Địa ốc Sài Gòn ở Bình Chánh…

11


Để đảm bảo tính an toàn và ổn định của các công trình cao tầng thì giải pháp móng
hợp lý luôn luôn được quan tâm hàng đầu.

1.1.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC CHO CÁC CÔNG TRÌNH
CAO TẦNG
Các công trình cao tầng ở khu vực đất yếu thường không có khả năng sử dụng
phương án móng băng, móng bè trên nền tự nhiên, mà phải dùng giải pháp móng
cọc (ép, đóng, nhồi…), trên những đài cọc đơn hay liên hợp, thậm chí đặt trên đài bè.
Các công trình đa phần dùng cọc bê tông cốt thép chế tạo sẵn.

Hình 1.3: Chuẩn bị vận chuyển và ép cọc bê tông đúc sẵn

12


Hình 1.4: Phần cọc của móng đã được thi công xong

Hình 1.5: Đầu cọc bê tông được đập ra để liên kết với đài

Đây là giải pháp móng chiếm vị trí quan trọng hàng đầu không những về chất lượng
công trình mà còn có ý nghóa kinh tế và mục tiêu tiến bộ.
Sau chỉ thị của Thủ Tướng tại hội nghị toàn quốc lần 3 về nhà ở tháng 03/2002, ở
Tp.Hồ Chí Minh cao ốc và chung cư phát triển khá mạnh. Sự cân nhắc về giải pháp
móng cọc theo tiêu chí chất lượng và hiệu quả kinh tế càng sôi động và đặt ra hàng
loạt các vấn đề cần giải quyết.

13


Đối với móng cọc của các công trình hiện nay có 3 giải pháp được đặt trong sự cân
nhắc, đó là cọc nhồi; cọc ép chế tạo sẳn và cọc ống bê tông cốt thép ứng lực trước
[5].
Giải pháp cọc nhồi: đây là giải pháp móng cọc mà trong một vài trường hợp là giải
pháp tất yếu không thay thế được. Ở khu vực Tp.Hồ Chí Minh thường sử dụng cọc có
đường kính từ 800-1200mm. Bên cạnh những ưu điểm thì giải pháp móng cọc nhồi
cũng có các nhược điểm. Các công trình đã sử dụng cọc khoan nhồi tại Tp.Hồ Chí
Minh:
+ Khách sạn Indochine_ số 1 Lê Quý Đôn Quận 3 dùng cọc nhồi có đường kính
1000mm, chiều dài từ 35 đến 44m.
+ Cao ốc văn phòng thương mại_ số 02 Ngô Đức Kế Quận 1 dùng cọc nhồi có
đường kính từ 600 ÷1200mm, chiều dài từ 34 đến 55m.
+ Văn phòng căn hộ Sài gòn_số 3 Nguyễn Siêu Quận 1 dùng cọc nhồi đường
kính từ 900 ÷1300mm, chiều dài từ 45m.
+ Plaza Hotel _ số 17 Lê Duẩn Quận 1 dùng cọc nhồi đường kính 800mm, chiều
dài 40m.
Giải pháp cọc ép: Từ giữa năm 2002 đến nay đã xuất hiện các máy ép cọc có lực

ép lớn hơn 200Tấn, nên trong một vài trường hợp có thể thay thế giải pháp móng cọc
khoan nhồi, như tại các chung cư 16-18 tầng ở Quận 4 và Bình Thạnh (Chung cư
Phường 1 Quận 4, Chung cư 18 tầng Phường 2 Bình Thạnh…). Đặc biệt các công
trình cao tầng hiện nay tại các khu vực đất yếu Tp.Hồ Chí Minh luôn chọn giải pháp
móng cọc ép, tại các khu vực khác có tầng laterite dày từ 2 đến 3m như ở Quận 3,
Quận 10, Quận 11… thì giải pháp cọc ép vẫn được lựa chọn và kết hợp biện pháp
khoan mồi, như: Trụ sở Công ty Tư vấn xây dựng điện 3 _ Ngô Thời Nhiệm Quận 3,
Chung cư Phú Thọ Quận 11…
Giải pháp cọc ống bê tông cốt thép ứng lực trước: Đã được áp dụng tại Tp.Hồ
Chí Minh nhưng chưa phổ biến do thiết bị thi công có tải trọng lớn, đã áp dụng ở một
số công trình ở Quận 7, Quận 2…
+ Cao ốc An Khang Quận 2, sử dụng loại cọc ống dự ứng lực.

14


+ Các cao ốc ở Phú Mỹ Hưng Quận 7, các công trình này được thi công với giàn
ép cọc tự hành với lực ép tối đa lên đến 680T.
Ưu điểm của giải pháp cọc ống bê tông cốt thép ứng lực trước là có thể xuyên qua
các lớp sét cứng mỏng phía trên hay các thấu kính cát, chất lượng bê tông đảm bảo
hơn cọc nhồi, độ cứng được tăng cao.
Mặc dù vậy, hiện nay cọc bê tông cốt thép chế tạo sẵn (cạnh cọc từ 25÷40cm) được
thi công bằng phương pháp ép vẫn được sử dụng rất phổ biến cho các công trình nhà
cao tầng (thấp hơn 18 tầng) trong điều kiện nền đất yếu, do có các ưu điểm chính
sau:
- Độ tin cậy cao, chất lượng cọc hoàn toàn kiểm tra được, sự làm việc tương hỗ
giữa đất – cọc (phần ma sát và kháng mũi) được đảm bảo.
- Chi phí thấp, thi công dễ dàng.
Tuy nhiên bên cạnh đó cũng có một số nhược điểm như: Không thể xuyên qua lớp
sét cứng, cát chặt có chiều dày tương đối lớn xen kẹp trong nền;

Sức chịu tải của cọc không cao do khả năng thiết bị ép bị hạn chế (do một số qui
định hành chính không cho đóng cọc trong Tp.HCM).
1.2

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC TP.HỒ CHÍ MINH [9]

1.2.1 Phân vùng trầm tích Đệ Tứ.
Theo tài liệu địa chất và bản đồ phân vùng địa chất công trình lãnh thổ Việt Nam,
khu vực Tp.Hồ Chí Minh nằm trên đơn nguyên địa hình chuyển tiếp giữa hai kiểu
địa hình đồng bằng cao tích tụ bóc mòn dạng bậc thềm trầm tích phù sa Đệ Tứ cổ
miền Đông Nam Bộ và địa hình đồng bằng thấp tích tụ trầm tích phù sa Đệ tứ trẻ
miền Tây.
Đặc trưng của hệ trầm tích yếu trong khu vực là đang trong quá trình biến đổi tích
tụ, bão hòa nước và bắt đầu vào quá trình cố kết, nên các tầng đất mềm yếu đến rất
mềm yếu, khả năng chịu tải thấp, dễ biến dạng. Đây là đối tượng trực tiếp đòi hỏi
phải có các giải pháp xử lý nền và kỹ thuật nền móng thích hợp để xây dựng công
trình.

15


Dựa trên sự phân tích các dữ liệu khoan đo khảo sát địa kỹ thuật cho các công trình
xây dựng trên phạm vi thành phố và các vùng phụ cận, có thể khái quát phân vùng,
phân bố trầm tích Đệ tứ và chia đơn nguyên thành phố thành 02 vùng với một số
đặc thù riêng:
- Vùng cao phía Bắc gồm các quận 1, 3, 10, 12, Phú Nhuận, Tân Bình, Gò Vấp,
Hóc Môn, Củ Chi, Thủ Đức. Vùng này có thể được xem là vùng sườn phía Nam
và Đông Nam của địa hình đồng bằng cao bồi tích tụ thềm cổ miền Đông. Đặc
điểm địa chất công trình của vùng này là hệ trầm tích phù sa Pleixtocen, cấu

trúc phần trên gồm các tầng sét, sét cát, sét cát chứa laterit, cát bột sét, cát lẫn
sỏi nhỏ thạch anh và là bồn chứa các trầm tích phù sa trẻ chủ yếu dạng bùn sét,
á sét hữu cơ dày không quá 10m đến 15m ở thềm các sông Sài Gòn và Đồng
Nai.
- Vùng đồng bằng thấp phía Nam gồm toàn bộ các quận 2, 4, 6, 7, 8, Bình Chánh,
Nhà Bè và Cần Giờ. Đặc điểm địa chất của vùng này là hệ trầm tích phù sa
sông biển đầm lầy trẻ hệ thứ tư bao phủ khắp bề mặt gồm các tầng sét bùn, bùn
á sét hữu cơ bão hòa nước, bề dày từ 10m đến 30m, 40m rất mềm yếu. Các tầng
trầm tích trẻ này nằm phủ trực tiếp trên các tầng trầm tích được phát hiện ở độ
sâu từ 25m đến 35m có chỗ tới 45m trong các mặt cắt trụ hố khoan.
1.2.2 Sự phân bố và đặc trưng kỹ thuật của trầm tích trẻ Holoxen:
Trầm tích phù sa trẻ Holoxen gần như phủ kín khắp bề mặt khu vực, ở phía Bắc bề
dày từ 1m đến 3m tại các triền sông hay rạch nhỏ và từ 10m đến 20m tại triền
sông Sài Gòn – Đồng Nai. Ở phía Nam, nó phủ hoàn toàn bề mặt, bề dày tương
đối lớn từ 8m đến 30m, một số nơi bề dày từ 35m đến 40m.
Căn cứ theo điều kiện và nguồn gốc thành tạo, dựa vào dữ liệu kỹ thuật có thể sơ
bộ đánh giá đặc điểm chung của các tầng trầm tích trẻ như sau:
- Rất mềm yếu, hoàn toàn bão hòa nước và chưa cố kết, độ ẩm rất cao từ 50%
đến 100%, dung trọng khô nhỏ thường không quá 1.3g/cm3, độ sệt IL>1, hệ số
rỗng e>1, thậm chí từ 2 đến 3.

16


- Độ bền và sức chịu tải thấp, thường được xem là không đáng kể trong tính toán
nền móng.
- Biến dạng nén lún rất lớn, chỉ số nén CC biến đổi từ 0.5 đến 1.5. Môđun tổng
biến dạng E0-2=500-1000kPa.
1.2.3 Sự phân bố và đặc trưng kỹ thuật của trầm tích cổ Pleixtoxen:
Trong phạm vi khu vực Tp.Hồ Chí Minh trầm tích phù sa cổ Pleixtoxen có nguồn

gốc sông, ở cao độ từ 3m đến 20m tại các huyện Củ Chi, Hóc Môn, Gò Vấp và
một phần các Quận Phú Nhuận, Tân Bình,1, 3, 5. Tại vùng thấp phía Nam tất cả
đều chìm dưới lớp phù sa trẻ Holoxen _ được nhận diện trong các hố khoan khảo
sát tại Khu Chế xuất Tân Thuận ở độ sâu từ 12m đến 16m và từ đây chuyển tiếp
sang các thành hệ trầm tích cổ nguồn gốc vũng vịnh biển.
Thành phần cấu trúc phổ biến của các tầng đất trầm tích phù sa cổ nguồn gốc
sông phân bố theo chiều sâu từ trên xuống dưới như sau:
- Tầng sét, sét cát ferralit hóa ở mức độ khác nhau, có nơi đã phân hóa thành
laterit, độ dày từ 3 đến 5m, cục bộ dày tới 8m đến 10m tùy theo điều kiện
hình thành.
- Tầng sét, sét cát dưới đáy thường chứa sỏi sạn thạch anh, màu xám– xám
trắng, dẻo mềm đến cứng, dày từ 3m đến 12m.
- Tầng cát hạt mịn đến thô, cát lẫn bột, màu xám, xám trắng vàng nâu đỏ.
Thành phần chủ yếu là cát thạch anh, là tầng chứa nước và bão hòa nước,
trạng thái chặt vừa đến chặt và rất chặt có độ dày dao động từ 5m đến 20m.

1.3 CÁC THÀNH CÔNG VÀ THẤT BẠI TRONG PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC CỦA
MỘT SỐ CÔNG TRÌNH Ở KHU VỰC TP.HCM
Trong công tác xây dựng nhà cao tầng hiện nay ở khu vực Tp.Hồ Chí Minh đã đạt
được những thành công nhất định, dần dần phương án móng bè được thay thế bằng
phương án móng cọc. Điều này chứng tỏ được những ưu thế vốn có của móng cọc,
như:

17


+ Hạn chế hư hại các công trình lân cận trong quá trình xây dựng với điều kiện
xây chen hiện nay.
+ Tránh được công tác đào đất và vận chuyển với khối lượng lớn nhất là các
công trình có diện tích đất xây dựng không lớn và không có tầng hầm.

+ Đưa được tải trọng lớn xuống lớp đất tốt phía dưới.
Các công trình đã sử dụng móng cọc thành công khá nhiều, nhưng phải kể đến các
công trình đã xây dựng từ lâu mà đến nay vẫn ổn định[4].
+ Khách sạn New World _ Lê Lai Quận 1: Đây là công trình được xem là tốt
nhất trong việc xác định sức chịu tải cọc. Cọc được dùng là cọc vuông bê tông
cốt thép chế tạo sẳn với kích thước:350x350 dài 35m và cọc 400x400 dài từ
27.5 đến 36.3m.
+ Cao ốc văn phòng và Thương mại (MeLinh Point)_ số 2 Ngô Đức Kế Quận 1
: 22tầng+2tầng hầm, cũng được xem là một thành công trong việc chọn giải
pháp móng cọc, mặc dù có thay đổi chiều dài cọc của loại cọc đường kính
600, 900mm từ 22, 25m lên 34m.
+ Khách sạn Palace đường Nguyễn Huệ Quận 1, xây dựng trước năm 1975,
công trình 16 tầng này dùng cọc đóng trên nền đất yếu [2], đến nay vẫn ổn
định.
+ Chung cư 15 tầng Ngô Tất Tố - Bình Thạnh, giải pháp móng băng trên nền
cọc ép (0.3x0.3m) đã được sử dụng. Đây là công trình cao nhất sử dụng cọc
bê tông cốt thép chế tạo sẵn vào thời điểm xây dựng (1997)

18


Hình 1.6: Móng cọc của Chung cư 15 tầng Ngô Tất Tố - Bình Thạnh

Bên cạnh những thành công của giải pháp móng cọc thì trong một vài trường hợp,
giải pháp này cũng có một vài thiếu sót nhất định, có thể do công tác khảo sát địa
chất, công tác thiết kế hay trong quá trình thi công, các công trình được kể đến như:
+ Chung cư 7 tầng ở Bình Thạnh, Thiết kế móng cọc chủ quan không đúng với
thực tế địa chất công trình: Thiết kế chọn cọc 250x250 dài 21m, sau đó
chuyển thành 28.5m. Nhưng khi thi công chỉ ép được 6m và lực ép lớn hơn
lực ép lớn nhất cho phép và đầu cọc bị bể. Sau đó cọc được thử tónh và tính

toán lại đều đạt mức ổn định cho phép [2]. Trường hợp sai sót do thiết kế.

Hình 1.7: Chung cư 7 tầng ở Bình Thạnh Cọc chỉ ép được 6m

19


+ Công trình Plaza Hotel_số 17 Lê Duẩn Quận 1: Thiết kế thi công cọc đường
kính 800mm, dài 30m. Sau khi thi công và thử tải tónh 5 cọc cho kết quả sức
chịu tải của cọc không phù hợp với thiết kế đưa ra. Đã phải thi công bổ sung
27 cọc đường kính 800mm dài 35m và xử lý đài cọc. Từ đó cung cấp số liệu
cho thiết kế lần 2 là cọc với đường ính 800mm, dài 40m [4].

: Cọc bổ sung
: Cọc đã thi công

Hình 1.8: Dạng cọc và đài được bổ sung khắc phục (Plaza Hotel Quận 1)
+ Ngoài ra trong quá trình thí công cọc ép quá nhiều cộng với điều kiện địa
chất không thuận lợi gây ra hư hỏng các công trình lân cận như công trình 286
Trần Hưng Đạo Quận 1.
Trong hai trường hợp nêu trên, sai sót đều xuất phát từ khâu lựa chọn và tính toán
giải pháp móng cọc, ít quan tâm đến đặc điểm địa chất của công trình, chọn giải
pháp móng cọc chưa hợp lý.

1.4 CÁC TỒN TẠI VÀ HƯỚNG GIẢI QUYẾT:
Công tác khảo sát địa chất công trình cao tầng chưa được Đơn vị khảo sát cũng như
Đơn vị thiết kế xem trọng, chủ yếu là xem xét địa tầng các lớp đất chọn chiều dài
cọc, ít quan tâm đến đặc tính cơ lý của từng lớp.
Trong công tác thiết kế giải pháp móng cọc, gặp trường hợp thiết kế sức chịu tải của
cọc thường không đúng với điều kiện thực tế, cũng như là chiều dài của cọc.

20


Trong công tác thi công thì phương án cọc ép gặp phải lớp sét cứng ép không qua,
thông thường là chọn giải pháp khoan mồi hoặc dùng cọc ống dự ứng lực để ép với
lực lớn hơn.
Như vậy, để tránh gặp phải những điều không mong muốn xảy ra trong phương án
móng cọc, cần chú ý đến số liệu khảo sát địa chất của công trình nhất là kết quả thí
nghiệm hiện trường. Cần tính toán được sức chịu tải cực hạn của cọc trên cơ sở tính
toán có sai số nhỏ đối với kết quả nén tónh cọc tại hiện trường. Do đó việc xác định
sức chịu tải cực hạn của cọc trên cơ sở nén tónh cọc cần được chọn phù hợp, cũng
như chọn được công thức tính toán sức chịu tải cực hạn của cọc hợp lý nhất là hai
vấn đền lớn cần phải được giải quyết trong phương án móng cọc.

21


CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỨC
CHỊU TẢI CỦA CỌC

2.1 PHƯƠNG TRÌNH TỔNG QUÁT VỀ SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC [1]
Sức chịu tải cực hạn của cọc được chia thành sức kháng bên và mũi như sau:
P u = Q f + Qp

(2.1)

Trong đó:
Qf : sức kháng bên của cọc được tính theo ma sát bên đơn vị cực hạn của cọc
và chu vi thân cọc

Qp : sức kháng mũi của cọc được tính theo sức kháng mũi đơn vị cực hạn của
cọc và tiết diện ngang mũi cọc
Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng: sức kháng bên đạt cực hạn rất nhanh (ở chuyển vị
khoảng 3÷5mm) ngược lại sức kháng mũi đạt cực hạn rất chậm. Dưới tải trọng cho
phép, chuyển vị của cọc [s] khá nhỏ, do đó sức kháng mũi chỉ được huy động một
phần nhỏ (trong khi đó, sức kháng bên của cọc đã được huy động khá lớn).
Đối với loại đất giảm yếu khi biến dạng lớn, khi chuyển vị của cọc là s, sức kháng
bên đã huy động được toàn phần và đạt giá trị cực đại Qf. Tuy nhiên khi chuyển vị
tăng dần lên, trong khi sức kháng mũi vẫn tăng thì sức kháng bên lại giảm đi. Như
vậy, Sức chịu tải cực hạn của cọc không phải là tổng của hai giá trị cực hạn (sức
chống mũi và ma sát bên).
Trong các công thức tính toán sức chịu tải cực hạn theo lý thuyết thì lúc nào cũng
tính với sức chống mũi và ma sát thành là lớn nhất. Cụ thể có các phương pháp tính
toán như sau:
2.2 TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO CHỈ TIÊU CƯỜNG ĐỘ ĐẤT
NỀN
2.2.1 SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐẤT Ở MŨI CỌC
- Phương pháp Terzaghi:
Là phương pháp cổ điển nhất để xác định sức chịu tải của mũi cọc trên cơ sở công
thức tính sức chịu tải của móng nông, được tính như sau:
22


Q p = πR p2 (1,3cN c + γD f N q + 0,6γR p Nγ ) cho cọc tròn bán kính Rp

(2.2)

Q p = D 2 (1,3cN c + γD f N q + 0,4γD p Nγ ) cho cọc vuông cạnh D

(2.3)

Trong đó :Nc , Nq , Nγ là các hệ số phụ thuộc vào góc ma sát ϕ của đất.
- Phương pháp Meyerhof:
Sức chịu mũi của cọc được xác định theo công thức như sau:

(

Q p = A p q p = A p cN c' + q ' N q'

)
(2.4)

Trong đó :

N c' , N q'

là các hệ số phụ thuộc vào góc ma sát ϕ của đất đã được

hiệu chỉnh lại.
- Phương pháp VESIC:
Vesic đề nghị một phương pháp xác định sức chịu tải ở mũi cọc như sau:
⎛
⎞
⎡1 + 2 K 0 ⎤
Q p = A p q p = A p ⎜⎜ cN c* + ⎢
q ' N σ* ⎟⎟
⎥
⎣ 3 ⎦
⎝
⎠

(2.5)

- Theo chỉ tiêu cường độ đất nền (TCXDVN 205 - 1998):
Sức chịu tải của cọc được xác định như sau:
Qu = Q s + Q p − w = As f s + A p q p − w

(2.6)
Trong đó :
Qs :

tổng sức chống cắt giữa đất và mặt bên của cọc

Qp :

sức gánh đở của đất ở mũi cọc

w

:

As :

diện tích xung quanh cọc tiếp xúc với đất

Ap :

diện tích tiết diện ngang ở mũi cọc

trọng lượng của cọc (có thể bỏ qua)

Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc, qp, tính theo công thức :
qp = cNc + σ’vp Nq + γdpNγ
(2.7)
Trong đó:
c

: Lực dính của đất ở mũi cọc (T/m2)

23


σ’vp

: Tải trọng bản thân hữu hiệu của nền đất ở mũi cọc (T/m2).

γ

: Khối lượng thể tích của đất ở mũi cọc (T/m3)

dp

: Đường kính hay cạnh cọc (m)

Nc, Nq, Nγ : Các hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất

2.2.2 SỨC CHỊU TẢI DO MA SÁT XUNG QUANH CỌC
Thành phần Qs có thể xác định bằng cách tích phân lực chống cắt đơn vị fs

của đất -

cọc trên toàn bộ mặt tiếp xúc của cọc và đất, lực chống cắt này cho bởi biểu thức của
Coulomb:
fs= ca+σ’h tgϕa = ca + Ks σ’v tgϕa
(2.8)
với

ca

: lực dính giữa cọc và đất, (T/m2)

ϕa : góc ma sát giữa cọc và đất, (độ)
σ’h: ứng suất pháp tuyến hữu hiệu tại mặt bên của cọc, (T/m2)
Các giá trị ca, ϕa, Ks được xác định theo nhiều tác giả như: B.J.Das; Broms;
Jacky…
THEO CHỈ TIÊU CƯỜNG ĐỘ ĐẤT NỀN (TCXDVN 205 - 1998):
Thành phần ma sát bên được tính:
fsi= (1- sinϕi)σ’v tg ϕi + ci

(2.9)

Trong đó:
ϕi : Góc ma sát của đất (độ).
ci : lực dính giữa cọc và đất, thường lấy bằng lực dính của đất (T/m2)
σ’v: ứng suất bản thân của lớp đất đang xét (T/m2)

2.3 TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT NỀN
(PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ) [2]
Sức chịu tải của cọc đơn được xác định theo công thức sau (Phụ lục A _ Tiêu chuẩn
Xây dựng Việt Nam TCXD 205 - 1998):

24


Phương pháp này dựa vào cơ sở kết quả chỉnh lý rất nhiều số liệu thực tế về thí
nghiệm cọc hạ trong nhiều loại đất khác nhau để tìm lực ma sát giới hạn trung bình
của đất tại mặt bên của cọc và phản lực đất nền ở mũi cọc. Theo phương pháp này,
sức chịu tải của cọc được xác định bằng biểu thức sau:
n

Qtc = m(m R q p A p + u

∑m

f

f si l i )

i =1

(2.10)
Trong đó:
qp và fs: cường độ chịu tải ở mũi cọc và thân cọc, được lấy theo các bảng tra phụ
thuộc vào thành phần và trạng thái của đất
mr, mf : các hệ số làm việc của đất lần lượt ở mũi cọc và thân cọc có kể đến ảnh
hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất, được xác
định theo bảng tra.
Khi gặp trường hợp lớp bên trên là san lấp hay lớp đất dễ bị xói trôi thì tính toán với
các lớp đất nằm lần lượt bên dưới.

Bảng 2.1: Sức chống của đất ở mũi cọc qP
Sức chống ở mũi cọc đóng và cọc ống không nhồi bê tông, qp, T/m2
Của đất cát chặt vừa

Độ sâu
của mũi

Sỏi

Thô

cọc, m

-

Thô vừa

Mịn

Bụi

-

0.5

0.6

Của đất sét với chỉ số sệt IL baèng
0

0.1

0.2

0.3

3

750

660(400)

300

310(200) 200(120)

110

60

4

830

680(510)

380

320(250) 210(160)

125

70

5

880

700(620)

400

340(280) 220(200)

130

80

7

970

730(690)

430

370(330) 240(220)

140

85

10

1050

770(730)

500

400(350) 260(240)

150

90

15

1170

820(750)

560

440(400)

290

165

100

20

1260

850

620

480(450)

320

180

110

25

0.4