Nghiên cứu đánh giá giải pháp móng cọc trên nền đất yếu cho công trình xây dựng có xét đến độ tin cậy của số liệu nền đất trên địa bàn tp quảng ngãi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TÔN LONG MỸ

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP MÓNG CỌC
TRÊN NỀN ĐẤT YẾU CHO CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG
CĨ XÉT ĐẾN ĐỘ TIN CẬY CỦA SỐ LIỆU NỀN ĐẤT
TRÊN ĐỊA BÀN TP. QUẢNG NGÃI

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng và công nghiệp
Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐẶNG CÔNG THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tác giả.
Các số liệu và kết quả tính tốn đưa ra trong luận văn là trung thực và chưa
từng được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Tác giả luận văn

Tơn Long Mỹ


TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP MĨNG CỌC TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
CHO CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG CÓ XÉT ĐẾN ĐỘ TIN CẬY CỦA
SỐ LIỆU NỀN ĐẤT TRÊN ĐỊA BÀN TP. QUẢNG NGÃI

Học viên: Tôn Long Mỹ
Chuyêng ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng và cơng nghiệp
Mã số: 60.58.02.08

- Lớp: K34.XDD.QNg

Tóm tắt: Điều kiện địa chất có lớp đất yếu dày ở nơng so với mặt đất tự nhiên, xu thế sử dụng
móng cọc bê tơng cốt thép dưới các cơng trình xây dựng ở khu vực Quảng Ngãi trở nên phổ biến.
Bên cạnh đó, các khu dân cư mới và các khu cụm công nghiệp được đầu tư xây dựng ngày càng
nhiều và không ít trường hợp phải hình thành trên nền trước kia là vùng trũng (ruộng lúa thấp, ao
mương…) cần san lấp để đạt cao độ quy hoạch hay tôn nền để vượt lũ. Sự cố kết của đất yếu dưới
nền đắp làm gây ra ma sát âm tác dụng lên móng cọc dưới các cơng trình xây dựng tại các khu này.
Hiện tượng này làm giảm sức chịu tải của cọc, làm tăng tải trọng tác dụng vào cọc và có thể gây
mất ổn định cho cơng trình. Ở khía cạnh khác, móng cọc có khả năng chịu tải lớn những giá thành
lại khá cao và chiếm một tỷ trọng lớn trong tổng giá thành cơng trình. Chính vì vậy, khi sử dụng
móng cọc cần phải có thiết kế hợp lý.
Chính vì vậy, trong luận văn này tác giả đã thực hiện được các bài tốn đánh giá giải pháp
móng cọc trên nền đất yếu có xét đến độ tin cậy của số liệu nền đất ở Quảng Ngãi với ba bài tốn:
-

Bài tốn 1 (mục 3.2): Tính tốn móng cọc của cơng trình khi xây dựng trên nền đất yếu, khi
đó độ lún và sức chịu tải của cọc sẽ thay đổi khi có ảnh hưởng của hiện tượng ma sát âm.

-

Bài toán 2 (mục 3.3): Xác định các đặc trưng thống kê (giá trị trung bình và độ lệch chuẩn)

của sức chịu tải của cọc khi xét đến độ tin cậy của số liệu nền đất (c, φ, γ), bên cạnh đó, khi
so với giá trị tới hạn Pmax, chúng ta cũng xác định được độ tin cậy của móng cọc khi có xét
và khơng xét đến ảnh hưởng của hiện tượng ma sát âm.

-

Bài toán 3 (mục 3.4: Móng cọc có khả năng chịu tải lớn những giá thành lại khá cao và
chiếm một tỷ trọng lớn trong tổng giá thành cơng trình. Chính vì vậy, khi sử dụng móng cọc
cần phải có thiết kế hợp lý. Trong bài tốn này, tác giả tiến hành phân tích bài tốn tối ưu kết
cấu móng cọc, trong đó hàm mục tiêu bao gồm cực tiểu thể tích móng cọc (gồm cọc và đài
cọc) và độ lún của móng cọc. Biến thiết kế bao gồm chiều dài cọc Lc và đường kính cọc Dc.
Ràng buộc về giới hạn khả năng chịu tải Pmax và ràng buộc về giới hạn độ lún Smax.

Từ khóa: Nền đất yếu, móng cọc bê tơng cốt thép


RESEARCH AND EVALUATE THE SOLUTION OF PILE FOUNDATION
ON SOFT GROUND FOR CONSTRUCTION CONSIDERING THE RELIABILITY
OF THE GROUND DATA IN THE CITY AREA QUANG NGAI
Summary: The geological condition has a thick layer of soft soil in the shallow compared to the
natural ground, the trend of using reinforced concrete pile foundation under construction works in
Quang Ngai area becomes popular. In addition, new residential areas and industrial complexes
have been built and more and more cases have to be formed in the past as low-lying areas (low rice
fields, ditches ...) to be leveled. to reach the planning level or to build the foundation to overcome
flood The consolidation of soft soil under the embankment causes negative friction on pile
foundation under construction works in these areas. This phenomenon reduces the load capacity of
the pile, increasing the load applied to the pile and can cause instability for the building. On the
other hand, pile foundation has a large load capacity but the price is quite high and accounts for a
large proportion in the total cost of the project. Therefore, when using pile foundation, there should
be reasonable design.

- Herefore, in this dissertation, the author has performed the problems of assessing pile
foundation solutions on soft ground considering the reliability of the ground data in
Quang Ngai with three problems:
- Problem 1 (Section 3.2): Calculating pile foundation of the construction when building
on soft ground, then the settlement and load capacity of the pile will change when
there is influence of negative friction phenomenon.
- Problem 2 (Section 3.3): Determine the statistical characteristics (average value and
standard deviation) of pile bearing capacity when considering the reliability of ground
ground data (c, φ, γ) Besides, when comparing with the critical value Pmax, we can
also determine the reliability of pile foundation when considering and not consider the
effect of negative friction phenomenon.
- Problem 3 (Section 3.4: The pile foundation has a large load capacity but the cost is
quite high and accounts for a large proportion of the total cost of construction.
Therefore, when using pile foundation, it is necessary to have a suitable design. In this
problem, the author analyzes the optimal problem of pile foundation structure, in
which the objective function consists of minimum volume of pile foundation
(including pile and pile station) and settlement of pile foundation. The design includes
Lc pile length and pile diameter Dc Constraints on limiting load capacity Pmax and
binding on settlement limit Smax.
Keywords: Soft soil foundation, reinforced concrete pile foundation


MỤC LỤC
TRANG BÌA
LỜI CAM ĐOAN
TRANG TĨM TẮT LUẬN VĂN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1

1. Sự cần thiết của đề tài..................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................. 2
4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 2
5. Cấu trúc của luận văn ..................................................................................... 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP MĨNG CỌC CHO CƠNG TRÌNH
XÂY DỰNG DÂN DỤNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ
QUẢNG NGÃI ...........................................................................................................4
1.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ NỀN, MÓNG ................................................. 4
1.1.1. Khái niệm nền, móng ............................................................................... 4
1.1.2 Phân loại nền, móng ................................................................................. 5
1.2. SƠ LƯỢC VỀ MĨNG CỌC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG [16] ........................ 9
1.3. NHẬN XÉT SƠ BỘ VỀ NỀN ĐẤT Ở THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI ........... 14
1.4. ẾT LUẬN ........................................................................................................ 15
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ HOA HỌC THIẾT Ế, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MĨNG
CỌCTRÊN NỀN ĐẤT YẾU CHO CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TẠI THÀNH
PHỐ QUẢNG NGÃI ................................................................................................ 16
2.1. YÊU CẦU CHUNG VỀ CƠNG TÁC THIÊT Ê NỀN MĨNG ..................... 16
2.1.1. Ý nghĩa cơng tác thiết kế nền móng ...................................................... 16
2.1.2. Nội dung cơng tác thiết kế nền móng .................................................... 16
2.2. CƠNG TÁC HẢO SÁT ĐỊA Ỹ THUẬT PHỤC VỤ CÔNG TÁC THIẾT
Ế NỀN MĨNG. ......................................................................................................17
2.3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH, ĐỊA CHẤT HU VỰC THÀNH PHỐ QUẢNG
NGÃI ......................................................................................................................... 17
2.3.1. Đặc điểm địa hình................................................................................... 17
2.3.2. Đặc tính địa chất cơng trình ................................................................... 17
2.3.3. Phân vùng địa chất khu vực thành phố Quảng Ngãi .............................. 17


2.4. QUY TRÌNH TÍNH TỐN MĨNG CỌC ......................................................... 17

2.4.1 Sơ bộ chọn kích thước tiết diện cọc ........................................................ 18
2.4.2. Xác định sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu làm cọc. .................. 18
2.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc theo tính chất cơ lý của đất nền. ............. 19
2.4.4. Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền ................ 19
2.4.5. Xác định số cọc, kích thước đài cọc. ...................................................... 20
2.4.6. Tính tốn móng cọc ................................................................................ 21
2.4.7. iểm tra sức chịu tải cọc theo điều kiện sau : ........................................ 21
2.4.8. Tính lún cho móng cọc đài đơn (theo trang thái giới hạn thứ hai)......... 21
2.4.9. Tính tốn móng cọc trên nền đất yếu có ảnh hưởng của hiện tượng ma
sát âm ................................................................................................................23
2.10. PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY CỦA ẾT CẤU DỰA VÀO PHƯƠNG PHÁP
MÔ PHỎNG MONTE CARLO ................................................................................28
2.10.1 Tổng quan về lý thuyết tính tốn độ tin cậy .......................................... 28
2.10.2. Các bước cơ bản của bài tốn phân tích độ tin cậy của kết cấu ........... 30
2.10.3. Phương pháp mô phỏng Monte-Carlo Simulation (MCS) ................... 32
2.11. ẾT LUẬN ...................................................................................................... 33
CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP MÓNG CỌC TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
Ở THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI HI XÉT ĐẾN ĐỘ TIN CẬY CỦA SỐ LIỆU
NỀN ĐẤT .................................................................................................................34
3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 34
3.2. BÀI TOÁN 1: Phân tích móng cọc trên nền đất yếu - ảnh hưởng hiện tượng ma
sát âm......................................................................................................................... 35
3.3. BÀI TOÁN 2 : Phân tích các đặc trưng thống kê của sức chịu tải móng cọc trên
nền đất yếu khi xét đến độ tin cậy của số liệu nền đất ..............................................37
3.3.1. Cơ sở lý thuyết ....................................................................................... 37
3.3.2. Các bước tính tốn.................................................................................. 37
3.3.3. ết quả tính tốn đặc trưng thống kê của sức chịu tải và độ tin cậy của
móng cọc trên nền đất yếu ................................................................................39
3.3.4. hảo sát độ tin cậy của móng cọc khi thay đổi tải trọng truyền xuống
cọc, phụ tải đất đắp và mực nước ngầm ........................................................... 40

3.4. BÀI TOÁN 3 : Đánh giá hiệu quả giải pháp móng cọc thơng qua bài tốn tối ưu
đa mục tiêu ................................................................................................................ 42
3.4.1. Đặt vấn đề ............................................................................................... 42
3.4.2. Mơ tả bài tốn ......................................................................................... 43


3.4.3. Thiết kế sơ bộ móng cọc ........................................................................ 44
3.4.4. Đánh giá giải pháp móng cọc thơng qua bài tốn tối ưu giữa chi phí và
khả năng chịu lực của móng cọc ......................................................................44
ẾT LUẬN VÀ IẾN NGHỊ................................................................................... 47
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM HẢO ..................................................................49
PHỤ LỤC ..................................................................................................................50
BẢN SAO ẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC
PHẢN BIỆN.


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Số liệu địa chất......................................................................................... 35
Bảng 3.2. Đặc trưng thống kê sức chịu tải của cọc ................................................... 39
Bảng 3.3. Tải trọng tính tốn tại chân cột .................................................................43


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Nền và móng. .............................................................................................. 4
Hình 1.2. Cột đất trộn xi măng để gia cố thành hố đào móng. ..................................6
Hình 1.3. Móng băng giao thoa ..................................................................................7
Hình 1.4. Thi cơng móng đơn ....................................................................................8
Hình 1.5. Thi cơng móng cọc ép ................................................................................8
Hình 1.6. Một đài cọc sau khi đổ bê tơng xong ......................................................... 9
Hình 1.7. Thi cơng móng cọc khoan nhồi ..................................................................9

Hình 1.8. Móng cọc ...................................................................................................10
Hình 1.9. Cấu tạo cọc bê tơng cốt thép .....................................................................11
Hình 2.1. Cọc trong nền đất mềm và chống vào lớp đất tốt .....................................24
Hình 2.2. Sự phát sinh ma sát dương .......................................................................24
Hình 2.3. Ma sát âm có lớp đất mới đắp xảy ra cố kết do trọng lượng bản thân ......25
Hình 2.4. Ma sát âm khi lớp đất sét xốp cố kết do thoát nước hoặc có thêm lớp đất
mới đắp ................................................................................................ 25
Hình 2.5. Các trường hợp xuất hiện ma sát âm do đất đắp nền ................................ 26
Hình 2.6. Các trạng thái của kết cấu. ........................................................................30
Hình 3.1. Cấu tạo địa chất của nền đất đặt móng cọc ...............................................36
Hình 3.2. Sơ đồ khối của phương pháp Monte Carlo ...............................................38
Hình 3.3. Biểu đồ tần suất xuất hiện các giá trị sức chịu tải của cọc với 2 trường
hợp có xét và khơng xét đến ảnh hưởng của nền đất yếu do hiện tượng
ma sát âm. ............................................................................................ 39
Hình 3.4. hảo sát ảnh hưởng của Pmax đến độ tin cậy của kết cấu .......................... 40
Hình 3.5. hảo sát ảnh hưởng của Pgl đến độ tin cậy của kết cấu ............................ 41
Hình 3.6. hảo sát ảnh hưởng của MNN đến độ tin cậy của kết cấu ...................... 41
Hình 3.7. Mặt bằng móng cọc ................................................................................... 44
Hình 3.8 Sơ đồ khối tính toán tối ưu .........................................................................45


1

MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết của đề tài
Với điều kiện địa chất có lớp đất yếu dày ở nơng so với mặt đất tự nhiên, xu thế
sử dụng móng cọc bê tơng cốt thép dưới các cơng trình xây dựng ở khu vực thành phố
Quảng Ngãi trở nên phổ biến. Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội, các khu dân cư
mới và các khu cụm công nghiệp được đầu tư xây dựng ngày càng nhiều và khơng ít
trường hợp phải hình thành trên nền trước kia là vùng trũng (ruộng lúa thấp, ao

mương…) cần san lấp để đạt cao độ quy hoạch hay tôn nền để vượt lũ. Sự cố kết của
đất yếu dưới nền đắp làm gây ra ma sát âm tác dụng lên móng cọc dưới các cơng trình
xây dựng tại các khu này. Hiện tượng này làm giảm sức chịu tải của cọc, làm tăng tải
trọng tác dụng vào cọc và có thể gây mất ổn định cho cơng trình.
Bên cạnh đó, những dữ liệu đầu vào khi tính tốn móng cọc như chỉ tiêu cơ lý đất
nền, tải trọng tác dụng …sẽ không mang giá trị tất định, mà sẽ dao động ngẫu nhiên
quanh giá trị thiết kế ban đầu tuân theo một qui luật phân phối xác suất nhất định. Sự
dao động này làm cho ứng xử đầu ra của kết cấu cũng dao động và đôi khi vượt quá
giới hạn cho phép, dẫn đến phá hủy kết cấu móng. Vì vậy, việc xác định xác suất phá
hủy của kết cấu móng khi xét đến yếu tố ngẫu nhiên là hết sức quan trọng trong q
trình tính tốn, thiết kế móng cọc. Để xác định rõ vấn đề này ta dùng đến bài tốn đánh
giá độ tin cậy cho kết cấu móng cọc.
Ở khía cạnh khác, một trong những ưu điểm chính của kết cấu móng cọc là khả
năng chịu tải lớn, so với các loại móng khác như móng nơng. Ngồi ra, độ ổn định khi
sử dụng móng cọc cũng tốt hơn so với móng nơng. Tuy nhiên, nhược điểm của kết cấu
móng cọc là có giá thành xây dựng khá cao, và chiếm một tỷ trọng lớn trong tổng giá
thành công trình. Vì vậy trong thực tế, để việc thiết kế và thi cơng móng cọc vừa đảm
bảo độ bền, độ ổn định, cũng như đảm bảo giá thành cạnh tranh, thì việc thiết lập và
giải các bài tốn tối ưu thiết kế cho kết cấu móng cọc là một vấn đề quan trọng cần
được quan tâm nghiên cứu. Vì vậy, nghiên cứu có thể giải bài tốn thiết kế tối ưu đa
mục tiêu cho kết cấu móng cọc, trong đó hàm mục tiêu bao gồm cực tiểu thể tích
móng cọc (gồm cọc và đài cọc) và độ lún của móng cọc. Biến thiết kế bao gồm chiều


2

dài cọc Lc và đường kính cọc Dc Ràng buộc về giới hạn khả năng chịu tải Pmax và ràng
buộc về giới hạn độ lún Smax.
Chính các lý do nêu trên, nội dung: “Nghiên cứu đánh giá giải pháp móng cọc
trên nền đất yếu cho cơng trình xây dựng có xét đến độ tin cậy của số liệu nền đất

trên địa bàn TP. Quảng Ngãi” được tác giả lựa chọn làm đề tài luận văn của học viên.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định sự ảnh hưởng của ma sát âm khi tính tốn móng cọc, đặc biệt trong
trường hợp nền đất yếu (ví dụ như ở khu vực thành phố Quảng Ngãi).
- Đánh giá độ tính cậy khi xét đến yếu tố đầu vào ngẫu nhiên khi tính tốn móng
cọc, so sánh trường hợp khơng kể đến và có kể đến ảnh hưởng ma sát âm khi tính tốn
móng cọc.
- Giải bài toán thiết kế tối ưu đa mục tiêu cho kết cấu móng cọc, trong đó hàm
mục tiêu bao gồm cực tiểu thể tích móng cọc (gồm cọc và đài cọc) và độ lún của móng
cọc. Biến thiết kế bao gồm chiều dài cọc Lc và đường kính cọc Dc Ràng buộc về giới
hạn khả năng chịu tải Pmax
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Móng cọc và các tham số đầu vào ngẫu nhiên.
- Phạm vi nghiên cứu: Ảnh hưởng của hiện tượng ma sát âm khi tính tốn
móng ở hai địa chất thuộc thành phố Quảng Ngãi
4. Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập tài liệu; tìm hiểu lý thuyết tính tốn móng cọc có kể đến và khơng kể
đến ảnh hưởng của ma sát âm.
- Nghiên cứu lý thuyết độ tin cậy, phương pháp mơ phỏng Monte Carlo.
- Tính tốn áp dụng với một số nền đất cụ thể tại khu vực tỉnh Quảng Ngãi và
áp dụng mô phỏng Monte Carlo để tính xác suất phá hủy

- So sánh, tổng hợp, nhận xét và rút ra kiến nghị.


3

5. Cấu trúc của luận văn
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về giải pháp móng cọc cho cơng trình xây dựng dân dụng trên

nền đất yếu ở địa bàn thành phố Quảng Ngãi
Chương 2: Cơ sở khoa học thiết kế, lựa chọn giải pháp móng cọc trên nền đất yếu
cho cơng trình xây dựng tại thành phố Quảng Ngãi.
Chương 3: Đánh giá giải pháp móng cọc trên nền đất yếu ở thành phố Quảng Ngãi
khi xét đến độ tin cậy của số liệu nền đất.
Kết luận và kiến nghị


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP MĨNG CỌC CHO CƠNG TRÌNH XÂY
DỰNG DÂN DỤNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ
QUẢNG NGÃI
1.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ NỀN, MĨNG
1.1.1. Khái niệm nền, móng
a. Nền cơng trình
Nền cơng trình là chiều dày lớp đất, đá nằm dưới đáy móng, có tác dụng
tiếp thu tải trọng cơng trình bên trên do móng truyền xuống từ đó phân tán tải
trọng đó vào bên trong nền [1].
Một cách đơn giản có thể hiểu nền là nửa khơng gian phía dưới đáy móng,
cịn một cách cụ thể thì phải hiểu nền là một khơng gian có giới hạn dưới đáy
móng. Giới hạn này gần giống với hình bóng đèn hoặc hình trái xoan, nó bắt
đầu từ đáy móng và phát triển tới độ sâu Hnc từ đáy móng. Hnc gọi là chiều sâu
nén chặt và được xác định từ điều kiện tính lún móng. Tại độ sâu đó, ứng suất gây
lún bằng 1/5 lần (bằng 1/10 lần đối với đất yếu) ứng suất do trọng lượng bản
thân đất gây ra.

Hình 1.1 Nền và móng.

5

b. Móng cơng trình
Móng cơng trình là một bộ phận kết cấu bên dưới của cơng trình, nó liên kết
với kết cấu chịu lực bên trên như cột, tường… Móng có nhiệm vụ tiếp thu tải
trọng từ cơng trình và truyền tải trọng đó phân tán xuống nền.
Mặt tiếp xúc giữa đáy móng với nền bắt buộc phải phẳng và nằm ngang
(khơng có độ dốc). Mặt này được gọi là đáy móng. Khoảng cách h từ đáy móng tới
mặt đất tự nhiên gọi là chiều sâu chơn móng.
Vì nền đất có cường độ nhỏ hơn nhiều so với vật liệu bê tơng, gạch, đá… nên
phần tiếp giáp giữa cơng trình và nền đất thường được mở rộng thêm, phần này
được gọi là móng (có thể gọi là bản móng). Để tiết kiệm vật liệu, người ta thường giật
cấp hoặc vát góc móng.
Đối với móng BTCT thường gồm các bộ phận sau:
- Giằng móng (đà kiềng): Có tác dụng đỡ tường ngăn bên trên và làm giảm
độ lún lệch giữa các móng trong cơng trình. Khi giằng móng được kết hợp làm dầm
móng để giảm độ lệch tâm móng thì phải tính tốn nó như một dầm trong kết cấu
khung.
- Cổ móng: Kích thước cổ móng có thể bằng với cột tầng trệt nhưng thường
được mở rộng thêm mỗi phía 2,5cm để tăng lớp bê tông bảo vệ cốt thép trong cổ
móng.
- Móng (bản móng, đài móng): Thường có đáy dạng chữ nhật, bị vát có độ
dốc vừa phải, được tính tốn để có kích thước hợp lý (tính tốn trong chương 2, 3).
- Lớp bê tơng lót: Thường dày 100, bê tông đá 4x6 hoặc bê tông gạch vỡ, vữa
ximăng mác 50÷100, có tác dụng làm sạch, phẳng hố móng, chống mất nước xi măng,
ngồi ra nó cịn làm ván khn để đổ bê tơng móng.
- Cuối cùng là nền cơng trình.
1.1.2 Phân loại nền, móng
a. Phân loại nền

Có hai loại là nền thiên nhiên và nền nhân tạo.
Nền thiên nhiên: Là nền đất với kết cấu tự nhiên, nằm ngay sát bên dưới
móng chịu đựng trực tiếp tải trọng cơng trình do móng truyền sang và khi xây
dựng cơng trình khơng cần dùng các biện pháp kỹ thuật để cải thiện các tính chất
xây dựng của nền.


6

Nền nhân tạo: Khi các lớp đất ngay sát bên dưới móng khơng đủ khả năng
chịu lực với kết cấu tự nhiên, cần phải áp dụng các biện pháp nhằm nâng cao khả năng
chịu lực của nó như:
- Đệm vật liệu rời như đệm cát, đệm đá thay thế phần đất yếu ngay sát dưới
đáy móng để nền có thể chịu đựng được tải trọng cơng trình.
- Gia tải trước bằng cách tác động tải trọng ngoài trên mặt nền đất để cải tạo
khả năng chịu tải của nền đất yếu, nhằm làm giảm hệ số rỗng của khung hạt đất.
- Ngồi ra có thể gia tải trước kết hợp với biện pháp tăng tốc độ thoát nước
bằng các thiết bị thoát nước như giếng cát hoặc bấc thấm nhằm rút ngắn thời gian
giảm thể tích lỗ rỗng đối với đất yếu có độ thấm nước kém.
- Cọc vật liệu rời như cọc cát nhằm làm giảm hệ số rỗng của khung hạt đất do
cát có độ thấm nước tốt giúp tăng cường độ của đất nền.
- Sợi hoặc vải địa kỹ thuật, được trải một hoặc nhiều lớp trong nền các cơng
trình đất đắp hoặc trong các lớp đệm vật liệu rời để tăng cường khả năng chịu kéo và
giảm độ lún của đất nền.
- Phụt vữa xi măng hoặc vật liệu liên kết vào vùng nền chịu lực để tăng lực
dính giữa các hạt đất và giảm thể tích lỗ rỗng.
- Cột đất trộn xi măng (phương pháp DCM – deep cement mixing), một số loại
thiết bị khoan đặc biệt cho phép trộn đất yếu với xi măng hình thành các cột đất trộn
xi măng ứng dụng trong gia cố nền đường trên đất yếu, thành hố đào móng...

Hình 1.2 Cột đất trộn xi măng để gia cố thành hố đào móng.


7

b. Phân loại móng
Có nhiều cách phân loại móng khác nhau:
- Phân loại theo vật liệu móng: Móng bằng gỗ (cọc gỗ), gạch, đá hộc, bê tông,
bê tông cốt thép, thép…
- Phân loại theo độ cứng của móng: Móng cứng, móng mềm.
- Theo phương pháp chế tạo móng: Móng đổ tồn khối, móng lắp ghép, bán
lắp ghép.
- Theo đặc tính chịu tải:

Móng chịu tải trọng tĩnh, móng chịu tải trọng

động (thường gặp là móng máy).
- Phân loại theo độ sâu chơn móng vào đất: Móng nơng, móng sâu:
+Móng nơng: Là các loại móng được thi cơng trên hố đào trần, sau đó lấp đất
lại, độ sâu chơn móng khơng q lớn thường từ 1,5÷3m, nhiều trường hợp đặc biệt
chiều sâu chơn móng có thể chọn 5÷6m.
Trong thực tế, ta có thể phân biệt móng nơng dựa vào tỷ lệ giữa độ sâu
chơn móng và bề rộng móng (h/b). Tuy nhiên, tỷ lệ định lượng là bao nhiêu cũng
chưa thật rõ ràng. Chính xác nhất là dựa vào phương diện làm việc của đất nền,
khi chịu tải trọng nếu khơng tính đến ma sát hông của đất ở xung quanh với móng thì
đó là móng nơng, ngược lại là móng sâu.
Một số loại móng nơng thường gặp: Móng đơn (móng đơn đúng tâm, lệch tâm,
móng chân vịt), móng băng dưới tường, móng băng dưới cột (móng băng một
phương, móng băng giao thoa), móng bè.

Hình 1.3. Móng băng giao thoa


8

Hình 1.4 Thi cơng móng đơn
+Móng sâu: Là các loại móng mà khi thi cơng khơng cần đào hố móng hoặc chỉ
đào một phần rồi dùng thiết bị thi công để hạ móng đến độ sâu thiết kế. Nó thường
dùng cho các cơng trình có tải trọng lớn.
Các loại móng sâu thường gặp: Móng cọc (đóng, ép), cọc khoan nhồi, cọc
barrette, móng giếng chìm, giếng chìm hơi ép…

Hình 1.5 Thi cơng móng cọc ép


9

Hình 1.6 Một đài cọc sau khi đổ bê tơng xong

Hình 1.7 Thi cơng móng cọc khoan nhồi
1.2. SƠ LƯỢC VỀ MĨNG CỌC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG [16]
Móng cọc đã được sử dụng rất sớm từ khoảng 1200 trước, những người dân của
thời kỳ đồ đá mới của Thụy Sỹ đã biết sử dụng các cọc gỗ cắm xuống các hồ nông để
xây dựng nhà . Cũng trong thời kỳ này, người ta đóng các cọc gỗ xuống các vùng đầm
lầy để chống quân xâm lược, người ta đóng các cọc gỗ để làm tường chắn đất, dùng thân
cây, cành cây để làm móng nhà…


10

Ngày nay, cùng với tiến bộ về khoa học kỹ thuật nói chung móng cọc ngày càng
được cải tiến, hồn thiện, đa dạng về chủng loại cũng như phương pháp thi công, phù
hợp với yêu cầu cho từng loại công trình. Sự phát triển của kỹ thuật làm cọc đã sản sinh
khơng ngừng các kiểu cọc mới, điều đó đã mở ra cho việc thiết kế móng cọc nhà đặc
biệt là nhà cao tầng, khiến cho người thiết kế có thể lựa chọn được những loại cọc có
tính năng kỹ thuật tốt hơn, lợi ích kinh tế cao hơn.

a)

b)
3

3

2
1

Hình 1.8. Móng cọc
a. Móng cọc đài thấp; b. Móng cọc đài cao;
1. Cọc đứng; 2.Cọc nghiêng; 3. Đài cọc
Các bộ phận chính của móng cọc [2, 12]
Móng cọc gồm hai bộ phận chính là cọc và đài cọc.
+ Cọc
Cọc là kết cấu có chiều dài lớn so với bề rộng tiết diện ngang, được đóng hay thi
cơng tại chỗ vào lịng đất, đá, để truyền tải trọng cơng trình xuống các tầng đất, đá, sâu
hơn nhằm cho cơng trình bên trên đạt các yêu cầu của trạng thái giới hạn quy định. Cọc
bê tông cốt thép là loại cọc đúc sẵn đưa xuống lòng đất để chịu lực đứng hay lực ngang.
+ Đài cọc
Đài cọc là kết cấu dùng để liên kết các cọc lại với nhau và phân bố tải trọng của
cơng trình lên các cọc.

11

Nội lực ở cọc do tải trọng kết cấu phần trên truyền xuống qua hệ đài bản chất sinh
ra do chuyển vị tại điểm liên kết cọc với hệ đài. Có thể phân ra làm đài tuyệt đối cứng
và đài mềm trong tính tốn thiết kế hệ cọc.
Coi đài móng cứng tuyệt đối khi chiều cao đài phải rất lớn . Dưới tác dụng của tải
trọng thì chuyển vị tại các điểm trên mặt cắt ngàm cọc là tuyến tính do đó thơng thường
cọc ở vị trí biên sẽ có nội lực lớn nhất.
Lực truyền xuống cọc trong trường hợp đài cọc mềm sẽ đi theo đường ngắn nhất
nghĩa là các cọc ngay dưới lõi vách, phản lực lớn hơn rất nhiều so với cọc biên . Trong
khi đó ở trường hợp đài cọc tuyệt đối cứng các cọc biên sẽ chịu lực lớn nhất.

Hình 1.9. Cấu tạo cọc bê tơng cốt thép
* Cấu tạo đài
Đài của móng cọc đơn, móng bè, móng dầm giao thoa và bản đáy của móng hình
hộp phải có cấu tạo liên kết với cọc theo các yêu cầu sau đây:
* ích thước cơ bản của đài:


12

hoảng cách từ trung tâm của cột biên tới mép của đài khơng nên nhỏ hơn đường
kính của cột, đường kính hoặc chiều dài cạnh bình qn của cọc, khoảng cách tính từ
cọc tới mép đài khơng nên nhỏ hơn 150mm
Bề rộng bản đáy của đài cọc hai hàng hoặc đài cọc một hàng không nên nhỏ hơn 2
lần đường kính hoặc chiều dài cạnh cọc, cũng khơng nên nhỏ hơn 600mm, khoảng cách
tính từ mép cọc tới mép đài khơng nên nhỏ hơn 150mm.
Độ dày của đài móng cọc phải căn cứ vào yêu cầu của kết cấu bên trên để xác

định, và độ dày này tính từ mặt lớp đệm lên không được nhỏ hơn 300mm, khi đài hình
cơn, độ dày của mép đài cũng khơng được nhỏ hơn 300mm.
Yêu cầu đối với bê tông và đặt thép đài:
Cấp cường độ bê tông không được thấp hơn B15; đường kính cốt thép dọc trong
dầm đài khơng nên nhỏ hơn 12mm, đường kính cốt đứng khơng nên nhỏ hơn 10mm,
đường kính cốt đai khơng nhỏ hơn 8mm. Đài có dạng bản nên dùng cốt thép chịu lực
đường kính tương đối nhỏ, nhưng không dưới 10mm, khoảng cách không nên lớn hơn
200mm, cũng không nên nhỏ hơn 100mm, cốt thép chịu lực ở mặt đáy của đài nên trực
tiếp để trên mặt đầu cọc sau khi đầu cọc đã được làm phẳng theo đúng cốt thiết kế.
Yêu cầu liên kết cọc với đài hoặc với bản đáy của móng hộp:
Độ dài phần đầu cọc ngàm vào trong đài hoặc bản đáy của móng hộp khơng nên
nhỏ hơn 50mm. Độ dài cốt thép dọc của cọc kéo vào đài hoặc vào bản đáy của móng
hộp lấy theo độ dài neo giữ khi chịu kéo.
Độ dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép đài:
Độ dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép đài khơng nhỏ hơn 50mm, khi có lớp đệm bê
tơng thì lớp bảo vệ cốt thép ở bên dưới có thể giảm xuống cịn 30mm.
Vấn đề tính tốn chịu cắt của bản đáy móng cọc bè và cọc hộp
Một số ưu điểm và phạm vi áp dụng
Móng cọc sử dụng hợp lý đối với các cơng trình chịu tải trọng lớn mà lớp đất tốt
nằm dưới sâu, giảm được biến dạng lún và lún không đều.


13

hi dùng móng cọc làm tăng tính ổn định cho các cơng trình có chiều cao lớn, tải
trọng ngang lớn như các nhà cao tầng, nhà tháp,…
Móng cọc với nhiều phương pháp thi cơng đa dạng như: cọc đóng, cọc ép, cọc
khoan nhồi,…. nên có thể sử dụng làm móng cho các cơng trình có điều kiện địa chất,
địa hình phức tạp mà các loại móng nơng khơng đáp ứng được như vùng có nền đất yếu
hoặc cơng trình trên sơng…

Móng cọc được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng dân dụng và công
nghiệp, cầu đường, thủy lợi – thủy điện.
Cọc có nhiều loại để phục vụ cho những cơng trình khác nhau với nhiệm vụ để gia
cố nền đất hoặc truyền tải cho móng.
Phân loại theo vật liệu: Cọc gỗ (Cọc tre,Cọc cừ tràm…). Cọc bê tông cốt thép. Cọc
thép. Cọc cát. Cọc xi măng đất
Phân loại theo đài cọc
+ Cọc đài thấp, cọc đài cao
+ Móng băng cọc, Móng bè cọc
Phân loại theo chiều dài cọc:
+ Cọc ngắn chiều dài dưới 6m;
+ Cọc vừa chiều dài khoảng 20÷25m;
+ Cọc dài trên 25m có thể tới 50, 60m hoặc hơn nữa.
Riêng đối với loại cọc bê tông cốt thép thường dùng phổ biến thì cịn chia ra các
loại cọc: Cọc ống (cọc rỗng), cọc đặc, cọc bê tông cốt thép thường và cọc bê tông cốt
thép dự ứng lực.
Phân loại theo cách chế tạo cọc:
+ Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn và cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ,…
+ Cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ có thể chia ra làm hai loại : Cọc nhồi (Cọc khoan
nhồi), cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ.
+ Cọc barrette
Phân loại theo biện pháp thi công cọc : Cọc đóng; cọc ép


14

Ngồi ra cịn có cọc cừ ván thép và cừ ván bê tông cốt thép sử dụng để làm tường
chắn đất.
Ứng dụng các loại cọc trong cơng trình
+ Cọc ép, Cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ

Được sử dụng khi phương án móng nơng khơng đáp ứng được về mặt kỹ thuật
(khơng ổn định, biến dạng nhiều) hoặc chi phí xử lý nền trong móng nơng q tốn kém.
Có thể do địa tầng chủ yếu gồm các lớp đất yếu phân bố ở phía trên, đất tốt lại nằm sâu
phía dưới, hoặc bề dày lớp đất tốt phía trên khơng đủ lớn, bề dày không ổn định, đất yếu
lại phân bố ngay phía dưới với bề dày lớn. Việc chọn giải pháp móng cọc phải có cơ sở,
khi tính tốn móng nông không đảm bảo kỹ thuật. Sử dụng trong các cơng trình xây
chen, tải trọng khơng lớn lắm
- Cọc đóng : Cọc đóng tương tự như cọc ép nhưng sử dụng trong các cơng trình xa
điểm dân cư, cần thời gian thi công nhanh. Sức chịu tải không lớn lắm.
- Cọc nhồi, cọc barrette: Cọc nhồi, cọc barrette được sử dụng trong các cơng trình
có tải trọng lớn. Phương án móng cọc nhồi thường được sử dụng với nhà cao tầng.
- Cọc cừ ván thép, cừ ván bê tông cốt thép: Sử dụng làm tường chắn đất, tường
chắn tầng hầm, kè bờ sông, …
1.3. NHẬN XÉT SƠ BỘ VỀ NỀN ĐẤT Ở THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI
Với điều kiện địa chất có lớp đất yếu dày ở nơng so với mặt đất tự nhiên, xu thế sử
dụng móng cọc bê tơng cốt thép dưới các cơng trình xây dựng ở khu vực thành phố
Quảng Ngãi trở nên phổ biến. Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội, các khu dân cư mới
và các khu cụm công nghiệp được đầu tư xây dựng ngày càng nhiều và khơng ít trường
hợp phải hình thành trên nền trước kia là vùng trũng (ruộng lúa thấp, ao mương…) cần
san lấp để đạt cao độ quy hoạch hay tôn nền để vượt lũ. Sự cố kết của đất yếu dưới nền
đắp làm gây ra ma sát âm tác dụng lên móng cọc dưới các cơng trình xây dựng tại các
khu này. Hiện tượng này làm giảm sức chịu tải của cọc, làm tăng tải trọng tác dụng vào
cọc và có thể gây mất ổn định cho cơng trình.


15

Trước thực tế đó, luận văn này xin trình bày đánh giá giải pháp móng cọc có xét
đến độ tin cậy để làm cơ sở cho việc tính tốn thiết kế giải pháp nền móng phù hợp với
điều kiện địa chất của địa phương.

1.4. KẾT LUẬN
Trong tính tốn móng cọc là một trong những giải pháp móng được ứng dụng phổ
biến khi xây dựng cơng trình quan trọng, vì vậy đánh giá độ tin cậy là một khía cạnh
quan trọng trong thiết kế kế kết cấu. Dữ liệu đầu vào khi tính tốn móng cọc như chỉ
tiêu cơ lý đất nền, tải trọng tác dụng… sẽ là các biến ngẫu nhiên tuân theo một qui luật
phân phối xác suất nhất định, sự ngẫu nhiên này làm cho ứng xử đầu ra của kết cấu cũng
ngẫu nhiên và đôi khi vượt quá giới hạn cho phép, dẫn đến phá hủy kết cấu móng. Bên
cạnh đó, lực ma sát âm, một trong những yếu tố làm giảm sức chịu tải của cọc, sẽ được
xem xét và so sánh với trường hợp không xét ảnh hưởng của thành phần này.
Bên cạnh đó, các tham số đầu vào khi tính tốn móng cọc như: chỉ tiêu cơ lý đất
nền, tải trọng tác động… sẽ không mang giá trị tất định, mà sẽ dao động ngẫu nhiên
quanh giá trị thiết kế ban đầu tuân theo một qui luật phân phối xác suất nhất định. Sự
dao động này làm cho ứng xử đầu ra của kết cấu cũng dao động và đôi khi vượt quá giới
hạn cho phép, dẫn đến phá hoại kết cấu móng.


16

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ KHOA HỌC THIẾT KẾ, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MĨNG CỌC
TRÊN NỀN ĐẤT YẾU CHO CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TẠI THÀNH
PHỐ QUẢNG NGÃI

2.1. YÊU CẦU CHUNG VỀ CÔNG TÁC THIÊT KÊ NỀN MĨNG
2.1.1. Ý nghĩa cơng tác thiết kế nền móng
hi tính tốn, thiết kế và xây dựng cơng trình, phải làm sao đảm bảo thỏa mãn ba
u cầu sau:
- Bảo đảm sự làm việc bình thường của cơng trình trong q trình xây dựng và sử
dụng lâu dài sau này.
- Bảo đảm ổn định về mặt cường độ và biến dạng của từng kết cấu cũng như tồn

bộ cơng trình.
- Bảo đảm thời gian xây dựng ngắn nhất với giá thành hợp lý nhất.
2.1.2. Nội dung công tác thiết kế nền móng
Trong tính tốn thiết kế nền móng cơng trình, người ta chủ yếu tính theo trạng thái
giới hạn (TTGH). Trạng thái giới hạn là trạng thái mà khi vượt q kết cấu khơng cịn
thỏa mãn các yêu cầu đề ra đối với nó khi thiết kế [2, 7].
Việc tính tốn nền móng có thể được tiến hành tính tốn theo 3 trạng thái giới hạn
như sau:
- Trạng thái giới hạn thứ I: Tính tốn về cường độ và ổn định của nền và móng.
- Trạng thái giới hạn thứ II: Tính tốn về biến dạng.
- Trạng thái giới hạn thứ III: Tính tốn sự hình thành và phát triển của khe nứt (chỉ
được áp dụng cho các kết cấu đặc biệt như tường tầng hầm, bản đáy chứa chất lỏng...).
* Đối với móng
Tất cả các loại móng đều phải tính tốn theo TTGH I. Hầu hết móng các cơng trình
dân dụng và cơng nghiệp thì chỉ cần tính tốn, thiết kế theo TTGH I tức là tính kích
thước móng, cấu tạo móng, tính cốt thép bố trí cho móng…