Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi trong điều kiện đất yếu ở ĐBSCL

Đại Học Quốc Gia T.p Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
**************************

PHI THƯỜNG NGỌC HOÀNG

NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ
NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI TRONG ĐIỀU
KIỆN ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
MÃ SỐ NGÀNH
: 31.10.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. HCM, tháng 11 năm 2003


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA T.P HỒ CHÍ MINH
-----  -----

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. LÊ BÁ KHÁNH

Cán bộ chấm phản biện 1: TS. CAO VĂN TRIỆU

Cán bộ chấm phản biện 2: TS. VÕ DŨNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐƯC BẢO VỆ TẠI:
HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH


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

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 : PHI THƯỜNG NGỌC HOÀNG
NGÀY THÁNG NĂM SINH :07-08-1978
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
KHÓA : 12 ( NĂM 2001 2003)

PHÁI
: NAM
NƠI SINH : TPHCM
MÃ SỐ
: 31.10.02

I- TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỜNG ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC
KHOAN NHỒI TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1.NHIỆM VỤ:

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi

trong điều kiện đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long
2.NỘI DUNG:

PHẦN I: TỔNG QUAN
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về cọc khoan nhồi
Chương 2: Nghiên cứu về đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long

PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU PHÁT TRIỂN
Chương 3: Nghiên cứu về các phương pháp tính toán khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi
Chương 4: Nghiên cứu về hoạt động ổn định thành vách hố khoan của dung dịch bentonite
Chương 5: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương 6: Kết luận và kiến nghị

IIIIVV-

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 10/02/2003
NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 24/11/2003
HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS.LÊ BÁ KHÁNH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS.LÊ BÁ KHÁNH

CHỦ NHIỆM NGÀNH

GS.TSKH.LÊ BÁ LƯƠNG

BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

ThS.VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương Luận án cao học đã được thông qua Hội đồng chuyên ngành
Ngày tháng năm 2003
PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC
KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn tất được luận văn cao học này tôi xin chân thành cám ơn Giáo Sư
Tiến Só Khoa Học Lê Bá Lương, người thầy đã tận tình truyền đạt những
kiến thức quý báo trong suốt thời gian học, sự quan tâm giúp đỡ của thầy là
nguồn động viên rất lớn gíup tôi hoàn thành luận văn cao học này.
Xin chân thành biết ơn thầy Tiến Só Lê Bá Khánh - người hướng dẫn khoa
học đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn cao học này.
Xin chân thành biết ơn thầy Giáo Sư Tiến Só Khoa Học Nguyễn Văn Thơ,
Tiến só Châu Ngọc n đã truyền đạt những kiến thức khoa học q báu
trong quá trình học.
Xin tỏ lòng cảm ơn đến lãnh đạo và tập thể các thầy cô Phòng Quản lý sau
đại học Trường Đại Học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh đã giúp đở trong
suốt khóa học.


MỤC LỤC
Chương I: Nghiên cứu tổng quan về cọc khoan nhồi
1.1 Giới thiệu tổng quan về cọc khoan nhồi và tình hình sử dụng
1.1.1 Đặc điểm và phạm vi sử dụng cọc khoan nhồi
1.1.2 Ưu điểm của cọc khoan nhồi
1.1.3 Khuyết điểm của cọc khoan nhồi

1.1.4 Ứng dụng cọc khoan nhồi

1
1
1
2
3
3

1.2 Thiết bị thi công cọc khoan nhồi
1.2.1 Thiết bị tạo lỗ cọc khoan nhồi
1.2.1.1 Thiết bị khoan xoay
1.2.1.2 Thiết bị khoan ngoạm
1.2.2 Những thiết bị phụ trợ khác dùng trong thi công cọc khoan nhồi
1.2.2.1 Mũi khoan
1.2.2.2 Thiết bị đo đường kính hố khoan
1.2.2.3 Thiết bị đo độ nghiêng và tình trạng thành vách hố khoan

5
6
6
7
8
8
8
9

1.3 Quy trình thi công cọc khoan nhồi
1.3.1 Công tác chuẩn bị thi công
1.3.1.1 Điều tra tình hình khu vực thi công

1.3.1.2 Biện pháp cấp thoát nước và cấp điện khi thi công
1.3.1.3 Mặt bằng và thiết bị phục vụ khoan
1.3.1.4 Định vị cọc tại hiện trường
1.3.1.5 Thiết bị đổ bêtông
1.3.2 Quá trình thi công cọc khoan nhồi
1.3.2.1 Định vị trí hố khoan
1.3.2.2 Hạ ống vách giử thành
1.3.2.3 Công tác khoan tạo lỗ
1.3.2.4 Công tác hạ lồng thép
1.3.2.5 Công tác thổi rửa đáy hố khoan
1.3.2.6 Công đoạn đổ bêtông
1.3.2.7 Rút ống chống vách

11
11
11
11
12
13
13
14
15
14
15
17
18
19
21

1.4 Các sự cố hay gặp trong quá trình thi công cọc khoan nhồi

1.4.1 Ống chống

22
22


1.4.2 Quá trình khoan
1.4.3 Quá trình đổ bêtông
1.4.4 Xử lý dung dịch khoan
1.4.5 Ổn định và làm sạch hố khoan

24
25
28
28

1.5 Giới thiệu các phương pháp kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi
1.5.1 Nguyên nhân gây ra khuyết tật trên cọc
1.5.2 Kiểm tra chất lượng cọc trong quá trình thi công
1.5.2.1 Kiểm tra dung dịch bentonite
1.5.2.2 Kiểm tra kích thước hố khoan
1.5.2.3 Kiểm tra bêtông trước khi đổ
1.5.3 Kiểm tra chất lượng cọc sau khi thi công
1.5.3.1 Phương pháp khoan lấy lõi
1.5.3.2 Phương pháp siêu âm truyền qua lỗ
1.5.3.3 Phương pháp biến dạng nhỏ (PIT)
1.5.3.3 Phương pháp thử tải trọng tónh
1.5.3.4 Phương pháp biến dạng lớn
1.5.3.5 Phương pháp thử tónh bằng hộp Osterberg

29
30
30
30
30
30
31
31
31
34
36
37
38

1.6 Nhận xét và kết luận

40

1.7 Xác lập nhiệm vụ nghiên cứu

41

Chương II: Nghiên cứu về đất yếu Đồng bằng sông Cửu Long
2.1 Giới thiệu về Đồng bằng sông Cửu Long
2.1.1 Vị trí địa lý
2.2.2 Địa hình
2.1.3 Khí hậu
2.1.4 Chế độ thủy văn
2.1.5 Chất lượng nước

43
43
43
43
44
44
45

2.2 Đặc điểm về đất yếu Đồng bằng sông Cửu Long
2.2.1 Khái niệm về đất yếu
2.2.2 Nguồn gốc đất yếu
2.2.3 Đặc điểm đất yếu Đồng bằng sông Cửu Long

45
45
46
46

2.3 Cấu tạo địa chất và phân bố đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long
2.3.1 Cấu tạo địa chất

52
52


2.3.2 Phân bố đất yếu
2.3.2.1 Phân bố đất yếu theo chiều sâu
2.3.2.2 Phân bố đất yếu theo mặt bằng
2.4 Đặc trưng cơ lý của đất nền ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long
2.4.1 Đặc trưng cơ lý của đất sét yếu

2.4.2 Đặc trưng cơ lý của đất bùn

53
53
54
56
56
58

2.5 Một số mặt cắt địa chấât tiêu biểu ở khu vực ĐBSCL

59

2.6 Nhận xét và kết luận

62

Chương III: Nghiên cứu các phương pháp tính toán sức chịu tải và
cấu tạo cọc khoan nhồi
3.1 Sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền
3.1.1 Cọc trong đất sét
3.1.2 Cọc trong đất cát

63
63
66
68

3.2 Công thức tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo TCVN và
một số tác giả khác nhau

3.2.1 Theo TCN 21-86
3.2.2 Theo TCXD 195-1997
3.3 Đánh giá sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo kết quả thí nghiệm
hiện trường
3.3.1 Xác định sức chịu tải theo kết quả xuyên tónh và xuyên động theo
TCXD 1995:1997
3.3.1.1 Đánh giá sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo kết quả xuyên
tónh (CPT)
3.3.1.2 Đáng giá sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo kết quả xuyên
tiêu chuẩn (SPT)
3.3.2 Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo kết quả nén tónh
hiện trường
3.3.2.1 Theo TCXD 196:1997
3.3.2.2 Theo tiêu chuẩn nước ngoài
3.4 Cấu tạo cọc khoan nhồi
3.4.1 Các hình dạng cọc khoan nhồi
3.4.1.1 Cọc khoan nhồi mở rộng đáy một tầng
3.4.1.2 Cọc khoan nhồi mở rộng đáy nhiều tầng

70
70
72
75
75
75
77
78
80
82
84

84
84
84


3.4.1.3 Cọc khoan nhồi thẳng
3.4.2 Cấu tạo lồng thép cọc khoan nhồi
3.4.3 Chọn tiết diện ngang và chiều dài
3.4.4 Bố trí và khoảng cách cọc khoan nhồi
3.5 Nhận xét và kiến nghị
Chương IV: Nghiên cứu về hoạt động ổn định thành vách hố khoan
của dung dịch bentonite
4.1 Giới thiệu về dung dịch bentonite
4.1.1 Thành phần hóa học của dung dịch bentonite
4.1.2 Đặc điểm dung dịch bentonite
4.1.3 Quá trình trao đổi lý hoá của dung dịch bentonite đối với thành
vách lỗ khoan
4.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dung dịch khoan

85
85
89
89
90

92
92
92
93
96

96

4.2 Hoạt động ổn định thành vách của dung dịch bentonite trong hố
khoan
4.2.1 Hoạt động ổn định thành vách hố khoan
4.2.2 Cơ chế thành tạo lớp áo sét
4.2.3 Ảnh hưởng của hỗn hợp dung dịch lên quá trình hình thành lớp áo
sét

103

4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng của dung dịch bentonite đối với
thành vách hố khoan
4.3.1 Ảnh hưởng của đất ở thành vách hố khoan
4.3.1.1 Sét
4.3.1.2 Cát
4.3.2 Ảnh hưởng của nước ngầm
4.3.2.1 Tính chất vật lý và thành phần hóa học của nước dưới đất
4.3.2.2 Động thái của nước dưới đất
4.3.3 Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đất

104
104
104
108
108
109
109
110

4.4 Các thông số dung dịch khoan sử dụng cho cọc khoan nhồi

110

4.5 Kết luận và kiến nghị

114

97
97
99


Chương V: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu tải
của cọc khoan nhồi
5.1 Ảnh hưởng của dung dịch bentonite đối với khả năng chịu tải của cọc
khoan nhồi
5.1.1 Ảnh hưởng của dung dịch bentonite đối với ma sát thành cọc
5.1.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến ma sát thành
5.1.1.2 Ảnh hưởng của dung dịch bentonite đối với sức chịu tải ma sát
thành
5.1.2 Ảnh hưởng của dung dịch bentonite đối với sức chống mũi của
cọc khoan nhồi

115
115
115
115
118
125

5.2 Ảnh hưởng của thời gian xây dựng lên khả năng chịu tải ma sá t của
cọc

130

5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi theo
vật liệu cấu tạo cọc
5.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bêtông (Rb)
5.3.1.1 Chất lượng bêtông
5.3.1.2 Ảnh hưởng của phương pháp đổ bêtông
5.3.1.3 Ảnh hưởng của mực nước ngầm
5.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến diện tích bêtông
5.3.2.1 Nồng độ của vữa bentonite trước và trong khi đổ bêtông
5.3.2.2 Sự phá hoại qua mặt cắt thiết kế
5.3.2.3 Kiểm tra đáy hố khoan
5.3.3 Những khuyết tật thông dụng gây ra do bêtông
5.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến diện tích cốt thép (Fa)
5.3.4.1 Cấu tạo cốt thép trong cọc khoan nhồi
5.3.4.2 Độ dính bám của bêtông và thép
5.3.4.3 Sự ăn mòn của nước ngầm đối với thép

140
140
140
146
147
148
149
149

149
150
150
156
156
157

5.4 Kết luận và kiến nghị

158

Chương VI: Các nhận xét, kết luận và kiến nghị

159



TÓM TẮT LUẬN VĂN
------  -----Cọc khoan nhồi hiện được sử dụng rộng rãi trong các công trình nhà cao
tầng và các công trình cầu có tải trọng lớn do có những ưu điểm vượt trội
hơn so với các phương án móng khác về mặt chịu tải, biện pháp và quá
trình thi công. Tuy nhiên thực tế nếu không có sự kiểm soát chặt chẻ trong
quá trình thi công ở tất cả các giai đoạn thì có thể phát sinh nhiều yếu tố
làm giảm chất lượng cọc và tăng giá thành xây dựng. Các yếu tố ảnh
hưởng đến khả năng chịu tải của cọc trong quá trình khảo sát và thi công
khá đa dạng như khảo sát địa chất công trình, địa chất thuỷ văn, thành
phần khoáng hóa của đất đá tại khu vực thi công, việc sử dụng vật liệu
cho bêtông cọc, sử dụng dung dịch bentonite, thời gian thi công cọc, biện
pháp thi công, v.v… Do vậy cần thiết phải nghiên cứu ảnh hưởng của các
yếu tố trên đến khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi nhằm tối thiểu các

nguy cơ làm suy giảm chất lượng cọc. Đây cũng chính là nội dung chính
của luận văn: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu tải
của cọc khoan nhồi trong điều kiện đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu
Long

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi


ABSTRACT OF THESIS
------  -----Bored pile has been presently applied widely in high rise bulding and bridge
due to its significant advantages in comparison with other foudations about
bearing capacity, method and construction process. However if there is no
tight control all stages of construction, there shall be some problems arising
which certaintly degrade the quality of bored pile and increase construction
cost. These affected problems are quite plentiful in terms of investigation and
design stage such as geotechnical investigation, geo-hydrological, soil mineral
analysis in construction area, concrete material for bored pile placing,
construction time and construction method statement, etc. Therefore, there is
necessary to make a research about the effects of these above problems
affecting to the capacity of bored pile in order to minimize the risk of
degrading the quality of bored piles. This is also the main contents of the
thesis: Research on some problems affecting to the capacity of bored pile
in the soft soil condition of Mekong River Delta.

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi


MỞ ĐẦU
Hiện nay với sự phát triển của nền kinh tế và nhu cầu xã hội đặc biệt là
vấn đề thi công nhà cao tầng trong các khu dân cư đông đúc, xây chen đòi

hỏi phải có một loại móng đáp ứng được yêu cầu thi công không gây ồn
ào, giảm thiểu ảnh hưởng đến móng của các công trình lân cận, đảm bảo
được yêu cầu về mặt chịu tải của cọc, v.v… Để giải quyết bài toán trên
móng cọc khoan nhồi thường được sử dụng trong các giải pháp móng. Đặc
biệt đối với đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long, việc sử dụng giải pháp
móng cọc khoan nhồi cho các công trình nhà cao tầng hoặc cầu có ưu
điểm vượt trội hơn khi so sánh với các phương án xử lý móng khác.
Tuy nhiên bên cạnh đó, trong quá trình thi công có thể có những sự cố xảy
ra làm ảnh hưởng đến khả năng chịu tải và làm tăng giá thành thi công
nếu không có sự kiểm tra chặt chẻ quá trình thi công cọc. Có rất nhiều
yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sau cùng của cọc như dung dịch
bentonite, đất đá xung quanh thành vách hố khoan, mực nước ngầm,
phương pháp thi công cọc, thời gian thi công cọc v.v…

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi


-1-

CHƯƠNG 1
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CỌC KHOAN NHỒI
1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CỌC KHOAN NHỒI VÀ TÌNH HÌNH
SỬ DỤNG
1.1.1 Đặc điểm và phạm vi sử dụng cọc khoan nhồi
Cọc khoan nhồi hay còn gọi là cọc bê tông đúc tại chỗ, được chế tạo bằng cách
khoan tạo lỗ trong đất tới độ sâu thiết kế, hạ lồng thép và đổ bê tông vào lỗ tạo
thành cọc bê tông cốt thép đúc tại chỗ. Cọc khoan nhồi được áp dụng từ năm
1899 cách đây 104 năm. Song mãi dần những năm 70 của thế kỷ XX cọc khoan
nhồi mới được phát triển rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới như: Pháp, Anh,
Mỹ, Nhật, Canada, v.v… Tiết diện ngang của cọc có thể là hình tròn hoặc hình

chử nhật. Trong quá trình thi công cọc khoan nhồi, để ổn định thành vách hố
khoan, có thể sử dụng ống vách hoặc dung dịch bentonite. Thông thường cọc
khoan nhồi trong quá trình sử dụng và tính toán, dựa vào thành phần chịu tải
người ta chia ra làm 3 loại cọc:
- Cọc chống: chân cọc cắm sâu vào tầng đất cứng, khả năng chịu tải chủ yếu là
phản lực đầu cọc. Trong khi đó phần thân cọc nằm trong tầng đất yếu khá dày,
thành phần ma sát không đáng kể.
- Cọc ma sát: khả năng mang tải của cọc chủ yếu là thành phần ma sát giữa đất
và thân cọc. Trong trường hợp này đầu cọc không tựa lên tầng đất cứng, thân
cọc nằm trong tầng đất không yếu.

- Cọc vừa có thành phần ma sát, vừa có thành phần phản lực đầu cọc: khả
năng mang tải của cọc gồm hai thành phần ma sát và phản lực đầu cọc.


-2-

1.1.2 Ưu điểm của cọc khoan nhồi
- Xét về khả năng mang tải cọc khoan nhồi chịu được tải trọng lớn (đến vài
nghìn
tấn), hoàn toàn có thể thi công trong môi trường xung quanh không cho phép
dùng cọc đóng (không gây chấn động hoặc tiếng ồn). Khi cọc chịu tải lớn, đường
kính cọc có thể lên đến 2.5 m và chiều sâu có thể đạt tới 100 m.
- Về phạm vi thi công hoàn toàn áp dụng được trong các khu đô thị lớn, xây
chen. Quá trình thi công ít gây ảnh hưởng đến các công trình bên cạnh và không
gây tiếng ồn lớn đặc biệt khi thi công gần các bệnh viện, trường học, nhà an
dưỡng, nhà nghỉ, công viên, nhà hát… ở những nơi này theo tiêu chuẩn không cho
phép tiếng ồn lớn nếu dùng máy đóng cọc.
- Trong quá trình thi công hoàn toàn có khả năng mở rộng đường kính và chiều
dài cọc đến mức tối đa đặc biệt là mở rộng chiều sâu cọc để phù hợp với tình

hình địa chất. Đường kính cọc khoan nhồi có thể từ 60 cm ÷ 250 cm hoặc lớn
hơn. Chiều sâu cọc khoan nhồi có thể lớn hơn 100m (ví dụ: 125m ở thủ đô
Kualalumpur – Malaysia). Trong điều kiện thi công cho phép có thể mở rộng
đáy hoặc bên hông cọc với các hình dạng khác nhau nhằm gia tăng khả năng
mang tải của cọc và giảm kích thước cọc trong một số trường hợp đặc biệt.
- Hoàn toàn có khả năng thi công qua địa tầng phức tạp, các lớp đất cứng nằm
xen kẻ nhau. Do đặc điểm về thi công, trong quá trình khoan có thể kiểm tra lại
điều kiện địa chất công trình của từng cọc và chiều sâu chôn cọc nhằm bảo đảm
khả năng chịu lực của cọc.

- Do cọc khoan nhồi thường tiếp nhận tất cả các tải trọng trên cọc. Do vậy
có thể tận dụng triệt để được khả năng chịu tải của vật liệu cọc và không
cần có cất tạo đài cọc lớn.


-3-

- Nếu công nghệ thi công hoàn chỉnh và được kiểm soát chặt chẽ thì cọc
khoan nhồi có độ lún nhỏ.
1.1.3 Khuyết điểm của cọc khoan nhồi
- Công nghệ thi công cọc khoan nhồi yêu cầu phải có thiết bị chuyên dụng, đòi
hỏi đầu tư đầu tư lớn, giá thành đắt, việc kiểm tra chất lượng cọc phức tạp, tốn
kém. Thi công phải tuân thủ nghiêm ngặt quy trình quản lý chất lượng và bắt
buộc phải có chuyên gia có nhiều kinh nghiệm.
- Giá thành phần nền móng thường cao hơn khi so sánh với các phương án móng
cọc khác như cọc ép và cọc đóng. Theo tổng kết sơ bộ đối với công trình nhà cao
tầng với số lượng tầng không lớn lắm (dưới 10 tầng) kinh phí xây dựng nền
móng từ 2÷ 2,5 lần khi so sánh với cọc ép. Nhưng với số lượng tầng lớn hơn 10
tầng, tải trọng công trình lớn hơn lúc đó giải pháp cọc khoan nhồi trở thành giải
pháp hợp lý.

- Khối lượng bê tông thất thoát trong quá trình thi công do thành lỗ khoan không
đảm bảo và dể bị sập cũng như việc nạo vét ở đáy lỗ khoan trước khi đổ bê tông
cũng gây ảnh hưởng xấu đối với chất lượng cọc.
- Khó kiểm soát chất lượng cọc và thân cọc sau khi đổ bêtông cũng như sự tiếp
xúc xấu của đất mũi cọc với lớp đất chịu lực, ảnh hưởng của dung dịch bentonite
lên ma sát thành cọc. Ma sát bên hông cọc có phần giảm đi đáng kể so với cọc
đóng và cọc ép do công nghệ khoan tạo lỗ.
- Cần thận trọng và có biện pháp thích hợp khi thi công trong đất nhiễm mặn
hoặc có dòng chảy ngầm với tốc độ lớn(> 0,3m/s), dễ gây xói ngầm, rữa trôi bê
tông lúc chưa đông cứng. Hoặc khi thi công xuyên qua vùng hang hốc cactơ hoặc
đá bị nứt nẻ lớn phải dùng ống chống để lại sau khi đổ bêtông.
1.1.4 Ứng dụng cọc khoan nhồi


-4-

Thiết bị và công nghệ thi công cọc khoan nhồi đã có lịch sử phát triển hơn 30
năm. Do ưu điểm về khả năng mang tải nên cọc khoan nhồi đã được sử dụng
rộng rải trên thế giới chẳng hạn như ở Mỹ, Pháp, Nhật, Nga, Anh, Thái Lan,
v.v…
Ở Việt Nam, cọc khoan nhồi trước đây đã được sử dụng nhưng bắt đầu phổ biến
từ thập niên 90 và hiện nay đã được ứng dụng rộng rãi cho công trình cầu và nhà
cao tầng.
- Móng của khách sạn Royal – Hà Nội dùng cọc khoan nhồi 1200 dài 42÷43
m, sức chịu tải của mỗi cọc là 3850 KN, cọc tựa trên lớp cuội, sỏi với công nghệ
khoan ướt có sử dụng dung dịch bentonite để giữ ổn định thành vách hố khoan.
- Móng của khách sạn Centrol–Hà Nội dùng cọc khoan nhồi đường kính 1000
dài 39 m, sức chịu tải mỗi cọc 3000 KN. Cọc tựa trên lớp cát thô rất chặt, với
công nghệ khoan ướt có sử dụng dung dịch bentonite để giữ ổn định thành vách
hố khoan.

- Móng của khách sạn Plaza, 17 Lê Duẩn – Tp. HCM dùng cọc khoan nhồi 800
dài 35 m sức chịu tải của cọc 2500 KN cọc tựa trên lớp sét cứng, dùng công nghệ
khoan ướt Rodio của ý và sử dụng dung dịch bentonite để giữ thành hố khoan.
- Móng của Ocean place, 80 Đông Du – Tp.Hồ Chí Minh dùng cọc khoan nhồi
1200 dài từ 50 ÷56 m sức chịu tải của cọc 8000 KN với công nghệ khoan ướt
Rodio của Ý sử dụng dung dịch bentonite để giữ thành hố khoan.
- Móng của khách sạn Caraven Tp.Hồ Chí Minh dùng 252 cọc khoan nhồi 600
cọc xuyên qua địa tầng sét pha, cát pha, cát mịn, cát trung bằng máy khoan trục
guồng FH55 của Nhật và giữ ổn định hố khoan bằng dung dịch bentonite.

- Ngoài ra xí nghiệp khảo sát xây dựng số 4, 54 - Mạc Đónh Chi, Q1 Tp.Hồ Chí Minh đã mạnh dạn cải biến máy khoan Liên Xô YRB 3AM 500


-5-

và YRB 2,5A để thi công cọc khoan nhồi 400 ÷ 800 với chiều sâu tối đa
40 ÷ 50 m. như nhà 8 tầng ở 117 Lê Thánh Tôn - Q1 - Tp.Hồ Chí Minh cọc
khoan nhồi 400 dài 25 m. Kết quả thử tải tónh cho thấy cọc đạt 70T độ
lún 1,5 mm. Tải trọng thiết kế là 44T.
- Móng trụ cầu Mỹ Thuận sử dụng 26 cọc khoan nhồi 2500 dài 100 m.
khả năng chịu tải của cọc 3000 T, cọc xuyên qua địa tầng đất sét chảy đến
sét dẻo mềm, ngàm vào tầng cát chặt 2÷3m dùng gầu ngoạm hình bán cầu
KDF3–2400E (S) của Đức và giữ ổn định vách lỗ khoan bằng ống vách và
dung dịch bentonite.
- Móng mố trụ cầu Thị Nghè 2 – Tp. HCM, sử dụng 40 cọc khoan nhồi 1000
mm, dài 33 -:- 37 m, khả năng chịu tải của cọc 600 -:- 750 T. Cọc xuyên qua địa
tầng cát sét dẻo, cát hạt trung thô rời rạc đến chặt vừa, ngàm vào tầng sét cứng
3 – 6 m bằng, giử ổn định thành vách lỗ khoan bằng ống vách và dung dịch
bentonite.
- Công trình cao ốc thương mại và căn hộ Hiệp Phú đang thi công đại trà, sử

dụng cọc khoan nhồi 1000 sâu 50 m.

1.2 THIẾT BỊ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI
Hiện nay có nhiều loại thiết bị thi công cọc khoan nhồi của các công ty khác
nhau được sử dụng rộng rãi, tùy thuộc vào loại hình móng, cách thức vận hành
thiết bị khoan, dung dịch khoan, quá trình kiểm tra thành vách hố khoan và chất
lượng bêtông. Thông thường việc lựa chọn thiết bị cho thi công chủ yếu dựa vào
các yếu tố sau đây:
- Kinh nghiệm áp dụng công nghệ khoan nhồi trên thế giới và Việt Nam


-6-

- Tình trạng trang thiết bị trong nước hiện có
- Đặc điểm và khối lượng xây dựng nền móng bằng cọc khoan nhồi
- Thị trướng và khả năng thu hồi vốn đầu tư
- Tính thích hợp và khả thi của công nghệ thiết bị định nhập
- Điều kiện đất nền và yêu cầu bảo vệ môi trường ở những vùng xây dựng nền
móng
Trong các yếu tố trên, nhóm yếu tố có liên quan giữa kinh nghiệm – công nghệ
– điều kiện đất nền giử vai trò rất quan trọng, nếu không nói là yếu tố quyết
định.
1.2.1 Thiết bị tạo lỗ cọc khoan nhồi
Việc lựa chọn thiết bị thi công cọc khoan nhồi tùy thuộc vào tình hình đất nền
(địa chất công trình và địa chất thủy văn) và các loại cọc đã quy định trong thiết
kế (cọc thẳng, cọc có mở rộng từng đốt ở thân cọc hoặc đáy cọc). Đôi khi phải
sử dụng kết hợp các thiết bị khoan tạo lỗ nhằm đảm bảo quá trình khoan không
bị trì hoãn hoặc sự cố vì mỗi loại thiết bị thông thường chỉ phù hợp với đặc trưng
của từng địa tầng khác nhau.
1.2.1.1 Thiết bị khoan xoay

- Gàu

khoan dạng ruột gà hay guồng xoắn (Hình 1-1): thích hợp cho địa tầng đất

sét cứng, khoan đất lớp trên có nhiều rễ cây nhỏ, gạch vỡ, mảnh sành, cỏ rác.
Khi gặp những lớp cát lẫn cuội khá chặt mỏng, có thể dùng loại mũi khoan này
để đào xuyên hoặc xới tơi cho gàu vét tiếp. Loại gàu khoan ruột gà này không
thích hợp cho đất mềm yếu, đất rời.
- Gàu dạng thùng có răng cắt đất theo chu vi chân gàu (Hình 1-2): đối với khu
vực thành phố Hồ Chí Minh loại gàu kiểu thùng này rất thông dụng. Nó thích
hợp với đất thịt, đất sét dạng bùn, cát hạt nhỏ, hạt trung hoặc cát có hàm lượng


-7-

sỏi không quá nhiều trong môi trường sủng nước. Khi gặp lớp sỏi hoặc cát chặt
hàm lượng sỏi cỡ hạt trên 30 mm khá nhiều thì gàu này khó sử dụng.

Hình 1-1: Mũi khoan guồng
xoắn

Hình1-2: Mũi khoan dạng
thùng

1.2.1.2 Thiết bị khoan ngoạm
-Gàu khoan (Hình 1-3): gồm các dạng hình bán cầu kín, bán cầu có nhiều răng.
Hoạt động khép, mở miệng để đào và nhả đất nhờ động cơ thủy lực gắn trực tiếp
ở gàu. Loại này đào rất hữu dụng trong các lớp đất sét cứng, cát chặt. Ngoài ra
còn có gàu khoan barrette dạng có dạng hình chử nhaät.

-8-

Hình 1-3: Gàu khoan ngoạm

Hình 1-4: Đầu mũi khoan của hãng Bauer (Đức)

1.2.2 Những thiết bị phụ trợ khác dùng trong thi công cọc khoan nhồi
Một số phụ kiện khác cần cho công tác thi công cọc như: mũi khoan, dụng cụ để
tạo mở rộng đáy hình chuông, dụng cụ làm sạch đáy và thành hố khoan…
1.2.2.1 Mũi khoan
Mũi khoan này có dạng xoắn ốc hở hoặc dạng thùng và có thể xuyên qua hầu
hết các loại đất từ dạng mềm tới cứng và đá. Mũi khoan được làm bằng những
răng cắt kim loại cứng để phù hợp với việc khoan qua những lớp đất cứng, đá
mềm tới đá cứng vừa phải. Trên hình 1-4 trình bày kiểu đầu khoan xoắn của
hãng Bauer (Đức), tùy theo độ cứng của đất, đá khác nhau mà thay đầu mũi
khoan tương ứng.
Trường hợp gặp đá tảng, đá mồ côi hoặc tầng nham thạch cứng có thể sử dụng
máy đục đá, loại đầu khoan rất nhỏ (Hình 1-5) hoặc các loại thiết bị đục đá lớn
hơn khác để phá đá. Phương pháp này có thể áp dụng đối với đất cứng hoặc
nham thạch gốc.
1.2.2.2 Thiết bị đo đường kính hố khoan
Gồm ba bộ phận: đầu đo, bộ phận phóng đại và bộ phận ghi. Nguyên lý hoạt
động của thiết bị là do cơ cấu co giãn đàn hồi của 4 angten ở đầu đo, khi đầu đo
nâng lên, do tác động của lực lò xo, phần cuối chân sẽ dính sát vào vách hố, mở
ra hoặc thu vào tương ứng với tình trạng lồi lõm của vách hố kéo theo xi lanh di
chuyển lên xuống trong ống kín từ đó làm cho bốn nhóm điện trở nối tiếp trượt
lên xuống, làm thay đổi điện trở, từ đó thay đổi điện áp, kết qủa của sự thay đổi

-9-

được hiển thi bằng số hoặc máy ghi lưu giữ. Lập quan hệ giá trị điện áp hiển thị
và đường kính hố.
Nếu nguồn điện mà bộ khuếch đại cung cấp cho điện trở trượt là nguồn điện
không đổi, quan hệ của sự thay đổi điện áp và đường kính lỗ khoan là:
 = 0 + k.

V
I

Trong đó:
+: đường kính hố đo được (m).
+ 0: đường kính ban đầu của hố khoan (m).
+ V: sự thay đổi điện áp (V).
+ I: cường độ dòng điện (A).
+ k: hệ số tỉ lệ (m/).

Hình 1-6: Thiết bị đo đường
kính giếng.
1- đầu đo, 2- giá tam giác, 3dây thép, 4- cáp điện, 5- bộ
khuếch đại, 6 máy ghi.

Hình 1-5: Máy đục đá
kiểu TP4 của Mitsubishi

Hình 1-7: Đầu đo thiết bị đo
đường kính giếng.
1- cáp điện, 2- ống kín, 3- chân
đo, 4- thiết bi khóa chân.

1.2.2.3 Thiết bị đo đo độ nghiêng và tình trạng thành vách hố khoan


- 10 -

Phương pháp sóng âm dưa vào hiệu ứng điện áp của tinh thể mà phát sinh ra
sóng siêu âm thông qua bộ chuyển đổi năng lượng sóng âm đặt ở đầu dò (phát
và thu). Ta đo được các đại lượng: Thời gian truyền sóng của sóng âm qua môi
trường t (s) là:
t=

L
C

Trong đó:
+ L: đoạn đường của sóng truyền qua (m)
+ C: vận tốc của sóng âm (m/s).
Trên Hình 1-8 là thiết bị đo thành lỗ khoan DM-686II của Nhật
Sóng âm do đầu dò phát xạ xuyên qua dung dịch giữ thành, trở kháng âm của
dung dịch giữ thành nhỏ hơn rất nhiều so với trở kháng âm của đất vách hố do
đó sóng âm gần như phản xạ hết từ vách hố. Dùng độ lệch thời gian phản xạ và
tiếp nhận cùng với tốc độ truyền sóng trong dung dịch giữ thành của sóng âm đã
biết, theo công thức trên tính được khoảng cách từ đầu dò đến vách hố (2L). Độ
lớn của khoảng cách đo liên quan mật thiết với tỉ trọng của dung dịch giữ thành 
(t/m3), kết quả ứng dụng cho thấy nếu  = 1.2 thì phạm vi đo có khoảng cách đo
là

0.5

(đường

m
kính

cọc

1 m), nếu  =

1.1

thì phạm vi

đo

có

khoảng

cách đo là 1
(đường

kính

2 m). nếu tỉ

1-8

m
cọc

- 11 -

trọng lớn, lượng cát nhiều làm cản trở sóng tới vách lỗ.

1.3 QUY TRÌNH THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI
1.3.1 Công tác chuẩn bị thi công
1.3.1.1 Điều tra tình hình khu vực thi công
Trước khi bắt đầu thi công cọc khoan nhồi, cần phải tiến hành thực hiện các
công tác điều tra chính sau đây:
- Khả năng vận chuyển thiết bị đến hiện trường, kích cỡ, trạng thái tháo rời
được, vật cản trên lộ trình, tải trọng cho phép của cầu cống để chọn phương án
đưa thiết bị đến hiện trường đảm bảo an toàn.
- Tại hiện trường cần có đủ diện tích để lắp dựng và xắp xếp dụng cụ, xử lý gia
cố mặt đường, nền đường nhằm thuận lợi cho việc chuyên chở bê tông, đất đào,
cặn lắng, dung dịch giữ thành…
- Xử lý các chướng ngại vật chìm dưới mặt đất, cung cấp điện, nước, số lượng
ống đổ bê tông …


- 12 -

- Trước khi thi công cọc khoan nhồi cần tập hợp đầy đủ các tài liệu kó thuật về
kết quả khảo sát đất nền, thiết kế, qui trình công nghệ cũng như kết quả quan
trắc mực nước ngầm ở khu vực xây dựng.
- Ngoài ra, cần lập kế hoặch thi công chi tiết như qui định rõ thời gian các bước
thi công và sơ đồ dịch chuyển máy trên hiện trường.
1.3.1.2 Biện pháp cấp thoát nước và cấp điện khi thi công
Tùy thuộc vào từng phương pháp thi công tạo lỗ và dung lượng các thiết bị mà

biện pháp cấp thoát nước và cấp điện thi công sẽ rất khác nhau, quan trọng là
phải xem xét các quy mô của công trình và dự kiến các biện pháp xử lý khi xảy
ra sự cố bất thường hoặc khi phải thay đổi các thiết bị sử dụng để có sự chuẩn bị
sẵn sàng từ trước. Thi công cọc khoan nhồi thường phải sử dụng một lượng nước
và xử lý một lượng bùn thải rất lớn cho nên phải chuẩn bị đầy đủ thiết bị cấp
thoát nước (máy bơm, đường ống, bể lắng …). Ngoài ra điện dùng cho thi công
cọc khoan nhồi sẽ khác nhau tùy theo phương pháp tạo lỗ (ống chống, khoan
guồng xoắn, khoan phản tuần hoàn …).
1.3.1.3 Mặt bằng và thiết bị phục vụ khoan
a. Mặt bằng:
- Khi thi công cọc khoan nhồi trong các khu vực tồn tại nước mặt như công trình
cầu, cảng thì dùng hệ chở nổi (xà lan, …) để đặt máy khoan. Yêu cầu của hệ chở
nổi:
+ Phải được neo cố định vào hệ thống cọc neo để đảm bảo không bị xê dịch hay
bị lắc khoan trong khi khoan.
+ Đủ khả năng ổn định trong suốt quá trình khoan lỗ cọc.
- Ở những khu vực không có nước mặt cần phải xử lý đất xung quanh để lắp đặt
máy khoan. Nếu đất mặt là đất yếu có thể làm nghiêng hoặc trượt máy khoan