Luận văn thạc sĩ nghiên cứu giải pháp hiệu quả thay thế cọc bê tông thường bằng cọc bê tông ly tâm ứng dụng gia cố nền móng cho công trình trên địa bàn huyện thạnh hóa, tỉnh long an

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN
----------------------------------------------------------------

TRẦN MINH TUẤN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HIỆU QUẢ THAY THẾ
CỌC BÊ TÔNG THƯỜNG BẰNG CỌC BÊ TÔNG
LY TÂM ỨNG DỤNG GIA CỐ NỀN MĨNG CHO
CƠNG TRÌNH TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN THẠNH
HÓA, TỈNH LONG AN

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng
Mã số: 8.58.02.01

Long An, năm 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN
----------------------------------------------------------------

TRẦN MINH TUẤN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HIỆU QUẢ THAY THẾ
CỌC BÊ TÔNG THƯỜNG BẰNG CỌC BÊ TÔNG
LY TÂM ỨNG DỤNG GIA CỐ NỀN MĨNG CHO
CƠNG TRÌNH TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN THẠNH
HÓA, TỈNH LONG AN

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng
Mã số: 8.58.02.01
Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐỖ ĐẠI THẮNG

Long An, năm 2020


i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các số liệu,
và kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được cơng bố trong các tạp chí khoa học
và cơng trình nào khác.
Các thơng tin số liệu trong luận văn này đều có nguồn gốc và được ghi chú rõ
ràng./.
Tác giả

TRẦN MINH TUẤN


ii
LỜI CẢM ƠN
Xin cám ơn Thầy TS. Đỗ Đại Thắng, Thầy đã đưa ra gợi ý đầu tiên để hình thành
nên ý tưởng của đề tài và đã làm tôi mạnh dạn tiếp cận với hướng nghiên cứu đồng thời,
thầy là người đã tận tụy giúp tơi hệ thống hóa lại kiến thức quản lý và định lượng phân
tích và hiểu biết thêm về nhiều điều mới trong quá trình nghiên cứu luận văn này.
Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận
được nhiều sự giúp đỡ của tập thể và các cá nhân. Tơi xin tỏ lịng biết ơn đến tập thể và
các cá nhân đã dành cho tôi sự giúp đỡ q báu đó.
Tơi xin chân thành cảm ơn Q Thầy Cơ thuộc Phịng đào tạo sau đại học trường

Đại Học Kinh tế Công nghiệp Long An đã tạo điều kiện và giúp đỡ tơi trong q trình
học và nghiên cứu khoa học tại đây.
Đề cương Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành trong thời gian quy định với sự nỗ lực
của bản thân, tuy nhiên không thể khơng có những thiếu sót. Kính mong Q Thầy Cơ
chỉ dẫn thêm để tôi bổ sung những kiến thức và hồn thiện bản thân mình hơn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả

TRẦN MINH TUẤN


iii

NỘI DUNG TĨM TẮT
Hiện nay, các cơng trình xây dựng được đầu tư đưa vào sử dụng tại địa bàn huyện
Thạnh Hóa mau bị hư hỏng, biểu hiện qua các hiện tượng: cơng trình xây dựng ở các
khu vực như Trụ sở UBND xã Thạnh Phú, Thuận Nghĩa Hòa…trên vùng đất yếu với
móng trên nền đất tự nhiên dễ bị lún và nứt. Tất cả các hiện tượng này gây mất an tồn
và tốn kinh phí thực hiện cơng tác duy tu sửa chữa thường xuyên hàng năm.
Vài năm gần đây, nhiều cơng trình dân dụng trên địa bàn tỉnh Long An bắt đầu sử
dụng phương pháp sử dụng cọc bê tơng để xây dựng các dự án cơng trình dân dụng, đặc
biệt nhiều là ở một số khu mới như huyện Thạnh Hoá, vốn là đất hồ ao lấp đi xây nhà
nên độ lún rất cao. Hầu hết các cơng trình ở đây đều ép cọc bê tơng chống lún, cơng
trình nào khơng ép đều bị lún, nứt.
Trong thi cơng các cọc bê tơng thì cọc bê tơng ly tâm ứng suất trước vẫn đảm bảo
các yêu cầu về kỹ thuật và có giá thành thấp nhất do sử dụng ít vật liệu. Cọc bê tơng ly
tâm ứng suất trước có độ cứng lớn hơn cọc bê tơng cốt thép thường nên có thể đóng sâu
vào nền đất hơn tận dụng khả năng chịu tải của đất nền dẫn đến sử dụng ít cọc trong một
đài móng hơn. Chi phí xây dựng móng giảm dẫn đến có lợi về kinh tế.

iv

ABSTRACT
Currently, the construction works invested and used in Thanh Hoa district are
quickly damaged, manifested by the phenomena: construction works in areas such as the
headquarters of the People's Committee of Thanh Phu Commune, Thuan Nghia Hoa ...
on soft ground with foundations on natural ground that are easy to subside and crack. All
of these phenomena are unsafe and costly to carry out regular repair and maintenance
work every year.
In recent years, many civil works in Long An province have started using the
method of using concrete piles to build civil engineering projects, especially in some
new areas such as Moc district. Hoa, which is used to build houses and ponds, makes the
settlement very high. Most of the works here have forced concrete piles to prevent
subsidence, the works that were not pressed were sunk or cracked.
In the construction of concrete piles, prestressed centrifugal concrete piles still
meet the technical requirements and have the lowest cost due to the use of less material.
Prestressed centrifugal concrete piles have a hardness greater than ordinary reinforced
concrete piles, so they can be driven deeper into the ground than take advantage of the
load capacity of the ground, resulting in fewer piles in a foundation. Reduced foundation
construction costs lead to economic benefits.


v

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................
DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU, BIỂU ĐỒ ........................................................
PHẦN MỞ ĐẦU ..........................................................................................................
CHƯƠNG 1: CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG.

1.1 Giới thiệu chung........................................................................................................................ 16
1.2 Phương Pháp tính tốn............................................................................................................. 17
1.3 Phương pháp thi cơng cọc BTCT.......................................................................................... 24
1.4 Đánh giá chi phí và thi cơng cọc BTCT............................................................................... 26
CHƯƠNG 2: CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP LY TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC.
2.1 Giới thiệu chung........................................................................................................................ 27
2.2 Phương Pháp tính tốn cọc ly tâm ULT............................................................................... 28
2.3 Phương pháp thi cơng cọc ly tâm ULT................................................................................. 32
2.4 Đánh giá chi phí và thi công cọc ly tâm ƯLT..................................................................... 39
CHƯƠNG 3: SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN CỌC BTCT VÀ CỌC BTCT LY
TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC.
3.1 Ưu khuyết điểm các phương pháp cọc................................................................................. 41
3.2 Đánh giá so sánh chi phí và phương pháp thi công cọc................................................... 41
3.3 Đề xuất giải pháp tối ưu lựa chọn cọc.................................................................................. 46
CHƯƠNG 4: VÍ DỤ TINH TỐN VỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA CÁC LOẠI CỌC
TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN THẠNH HÓA VÀ SO SÁNH CÁC KẾT QUẢ.
4.1. Khái quát về điều kiện tự nhiên và những yếu tố tác động đến sự phát triển kinh tế
xã hội tỉnh Long An......................................................................................................................... 47
4.2. Tổng quan về những điều kiện tự nhiên huyện Thạnh Hoá........................................... 48
4.3. Điều kiện địa chất khu vực huyện Thạnh Hố.................................................................. 48
4.4 Ứng dụng cọc ly tâm tại cơng trình trên địa bàn huyện................................................... 51
4.5. Kết luận đánh giá hiệu quả kinh tế giữa các biện pháp................................................... 60
KẾT LUẬN ..................................................................................................................
KIẾN NGHỊ .................................................................................................................
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................
PHỤ LỤC .....................................................................................................................


vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU

BẢNG BIỂU
Bảng 1.1
Bảng 2.1
Bảng 2.2

ĐỒ THỊ VÀ
HÌNH VẼ
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 2.8
Hình 2.9
Hình 2.10
Hình 2.11
Hình 2.12
Hình 2.13
Hình 3.1


Hình 3.2
Hình 4.1
Hình 4.2
Hình 4.3

Hình 4.4.


vii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TIẾNG VIỆT

STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

DANH MỤC VIẾT TẮT TIẾNG ANH

STT
1
2

3

4


1

PHẦN MỞ ĐẦU
1.Sự cần thiết của đề tài:
Nền móng của các cơng trình xây dựng nhà ở, đường sá, đê điều, đập chắn nước
và một số cơng trình khác trên nền đất yếu thường đặt ra hàng loạt các vấn đề phải giải
quyết như sức chịu tải của nền thấp, độ lún lớn và độ ổn định của cả diện tích lớn. Việt
Nam được biết đến là nơi có nhiều đất yếu, đặc biệt lưu vực sông Mê Kông. Nhiều
thành phố và thị trấn quan trọng được hình thành và phát triển trên nền đất yếu với
những điều kiện hết sức phức tạp của đất nền, dọc theo các dòng sơng và bờ biển. Thực
tế này đã địi hỏi phải hình thành và phát triển các cơng nghệ thích hợp và tiên tiến để
xử lý nền đất yếu.
Khi xây dựng các cơng trình dân dụng, cầu đường, thường gặp các loại nền đất
yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của cơng trình mà người
ta dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất,
giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho cơng trình.
Đối với đồng bằng Nam Bộ. Ngoại trừ trầm tích Đệ tứ khu vực, vùng cao phía
đơng bắc, bắc có nền tầng đất cứng vì chúng là hệ trầm tích phù sa Pleistocen gồm có:
các tầng sét, sét cát, cát bột sét. Ví dụ như Mộc Hóa, Đức Hịa, Đức Huệ (Long An),
một phần Tây Ninh và quận 1, 3, 10, 12, Phú Nhuận, Tân Bình, Gị Vấp, . . .(TP. Hồ Chí
Minh); cịn lại, hầu hết đất có độ cao 0 - 1m so mặt biển là đất nền hơi yếu, yếu, thậm
chí rất yếu. Vì chúng nằm hầu hết trên vùng đầm lầy biển cũ, chiều sâu phẫu diện xuống
30 – 40m vẫn là lớp bùn nhão lẫn hữu cơ rừng lầy ngọt.( Trích số liệu hồ sơ địa chất
thuỷ văn Tp.HCM – 2002, Viện thuỷ lợi Miền Nam).
Đất mềm yếu nói chung là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất có
cường độ kháng nén quy ước dưới 0,50 daN/ cm2), có tính nén lún lớn, hệ số rỗng lớn (e
>1), có mơđun biến dạng thấp (Eo < 50 daN/cm2), và có sức kháng cắt nhỏ. Khi xây
dựng cơng trình trên đất yếu mà thiếu các biện pháp xử lý thích đáng và hợp lý thì sẽ
phát sinh biến dạng thậm chí gây hư hỏng cơng trình. Nghiên cứu xử lý đất yếu có mục
đích cuối cùng là làm tăng độ bền của đất, làm giảm tổng độ lún và độ lún lệch, rút ngắn
thời gian thi cơng và giảm chi phí đầu tư xây dựng.
Với các đặc điểm của đất yếu như trên, muốn đặt móng xây dựng cơng trình trên

nền đất này thì phải có các biện pháp kỹ thuật để cải tạo tính năng xây dựng của nó. Nền
đất sau khi xử lý gọi là nền nhân tạo.


2
Việc xử lý khi xây dựng cơng trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào nhiều điều
kiện như: đặc điểm cơng trình, đặc điểm của nền đất.v.v. Với từng điều kiện cụ thể mà
người thiết kế đưa ra biện pháp xử lý hợp lý.
Thực hiện Chương trình mục tiêu Quốc Gia về xây dựng Nông thôn mới giai
đoạn 2016-2020 của Thủ Tướng Chính Phủ được ban hành kèm theo Quyết định số
1600/QĐ-TTg ngày 16/8/2016, ban hành kèm theo các quy định, hướng dẫn đối với các
tiêu chí xây dựng Nơng thôn mới áp dụng thực hiện trên địa bàn tỉnh Long An (đối với
các cơng trình dân dụng kiểu mẫu và cầu đường giao thông nông thôn).
Hiện nay, các công trình xây dựng được đầu tư đưa vào sử dụng tại địa bàn huyện
Thạnh Hóa mau bị hư hỏng, biểu hiện qua các hiện tượng: cơng trình xây dựng ở các
khu vực như Trụ sở UBND xã Thạnh Phú, Thuận Nghĩa Hịa…trên vùng đất yếu với
móng trên nền đất tự nhiên dễ bị lún và nứt. Tất cả các hiện tượng này gây mất an tịan
và tốn kinh phí thực hiện công tác duy tu sửa chữa thường xuyên hàng năm.
Vài năm gần đây, nhiều cơng trình dân dụng trên địa bàn tỉnh Long An bắt đầu sử
dụng phương pháp sử dụng cọc bê tông để xây dựng các dự án cơng trình dân dụng, đặc
biệt nhiều là ở một số khu mới như huyện Mộc Hoá, vốn là đất hồ ao lấp đi xây nhà nên
độ lún rất cao. Hầu hết các cơng trình ở đây đều ép cọc bê tơng chống lún, cơng trình
nào khơng ép đều bị lún, nứt.
Hầu như các cơng trình xây dựng trước kia vẫn thường sử dụng cọc bê tông cốt
thép thông thường và đã có rất nhiều các sự cố cơng trình mà ngun nhân là do nền
móng của cơng trình khơng đảm bảo khả năng chịu tải. Việc gia cố và sửa chữa gặp rất
nhiều khó khăn cũng như tốn rất nhiều kinh phí. Hiện nay đã và đang phát triển cọc bê
tơng ly tâm ứng lực trước có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với cọc bê tông côt thép
thường. Với việc ứng suất trước trong cọc đã làm
cho cọc cứng hơn, khả năng chịu kéo của bê tông tăng nên làm cho cọc khơng nứt vì

thếtăng khả năng ăn mòn và do cọc sử dụng cốt thép cường độ cao nên tiết diện cốt thép
giảm dẫn đến giảm chi phí. Mặt khác cọc có khả năng đóng sâu vào nền đất hơn cọc bê
tơng cốt thép thường vì thế tận dụng được khả năng chịu tải của đất nền nên sẽ làm giảm
số lượng cọc trong đài, sẽ làm giảm kích thước đài dẫn đến giảm chi phí sản suất cọc
cũng như chi phí thi cơng ép cọc.
Trong các cơng trình xây dựng lúc giaiđoạn khảo sát thi cơng phục vụ cho cơng tác thiết kế,
trong đó có liên quan đến phần thiết kế móng đưa ra quyết chọn loại cọc nào cho phù


3
hợp. Trong trường hợp thiết kếmóng có nhiều phương án thiết kế cần cân nhắc kỹ trước
khi đưa ra quyết định sử dụng cọc Barrette, khoan nhồi, cọc bê tông cốt thép thường
hoặc cọc bê tông ly tâm ứng lực trước
Trong thi cơng các cọc bê tơng thì cọc bê tông ly tâm ứng suất trước vẫn đảm bảo các
yêu cầu về kỹ thuật và có giá thành thấp nhất do sử dụng ít vật liệu. Nếu làm bảng so
sánh giá giữa cọc bê tông đúc tại công trường và bê tơng ly tâm ứng suất trước sẽ có sự
chênh lệch giá khoảng 20% giá trị (bê tông ly tâm ứng suất trước rẻ hơn, trích bài báo
“so sánh chi phí cọc bê tơng của nhà máy bê tơng Phan Vũ – 2015” ).
2.Mục tiêu nghiên cứu:
2.1 Mục tiêu chung
- Tính tốn chi phí sản xuất , thi cơng, hồn thiện cọc bê tông cốt thép thường và so
sánh với giá của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước mà nhà sản xuất đưa ra.
- Tính tốn cụ thể về sức chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước và cọc bêtông cốt
thép thường trong cùng một địa chất và có độ sâu ép cọc .
2.2 Mục tiêu cụ thể
Sau khi thu thập tài liệu, tiêu chuẩn trong và ngoài nước. Tác giả đã tiến hành nghiên
cứu về cọc bê tông ly tâm ứng lực trước về khả năng chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng
lực trước và cọc bê tông cốt thép thường trên các cơng trình ở địa bàn huyện Thạnh
Hóa. Từ đó so sánh và đưa ra những nhận xét lợi ích về khả năng chịu tải cũng như lợi
ích về kinh tế.

3.Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu:
So sánh ứng dụng cụ thể phương pháp và hiệu quả của hai loại cọc bê tông cốt
thép thường và bê tông ly tâm ứng lực trước cho các cơng trình xây dựng dân dụng trên
đia bàn huyện Thạnh Hóa.
4. Phạm vi nghiên cứu
4.1 Phạm vi về khơng gian địa điểm:
Các cơng trình xây dựng dân dụng trên địa bàn huyện Thạnh Hóa sử dụng cọc bê
tông cốt thép thường và cọc bê tông ly tâm.
4.2 Phạm vi về thời gian:
Nghiên cứu các cơng trình đã và đang xây dựng trên địa huyện Thạnh Hóa từ năm
2016 -2019 có sử dụng phương án cọc bê tông thường và cọc bê tông ly tâm.


4
5.
-

Câu hỏi nghiên cứu
Cọc đóng vào cùng địa chất với cùng một độ sâu thì khả năng chịu tảicủa cọc bê

tơng nào tốt hơn ?
-

Các cơng trình ở khu vực nào của huyện Thạnh Hóa sử dụng phương án móng

cọc là hiệu quả ?
-Chi phí cho 1m cọc bê tơng cốt thép thường chênh lệch bao nhiêu với 1m cọc bê
tông ly tâm ULTmà nhà máy đưa ra ?
-

Khả năng chịu kéo của bê tông trong cọc bê tông ly tâm ULT sovới bê tơng trong

cọc BTCT thường ?
6.

Những đóng góp mới của luận văn

6.1 Đóng góp về phương diện khoa học
Trong các cơng trình xây dựng sử dụng cọc bê tơng cốt thép thường có các mặt
hạn chế. Việc xuất hiện sớm các vết nứt trong cọc bê tông cốt thép thường do biến dạng
khơng tương thích giữa thép và bê tông. Khi cọc chịu kéo và uốn, phần bê tông trong
cọc phát sinh các vết nứt làm giảmkhả năng chống ăn mịn của cọc, từ đó làm giảm tuổi
thọ của cọc, nhất là trong cácmơi trường ăn mịn mạnh.
Để khắc phục các hạn chế của cọc bê tông cốt thép thường thi ta sử dụng cọc bê
tông ly tâm ứng suất trước vì có các ưu điểm đã đưa ra.
Bê tông được nén trước ở điều kiện khai thác phần bê tông không suất hiện ứng
suất kéo (hoặc nếu có suất hiện thì giá trị nhỏ khơng gây nứt).Do bê tông được ứng suất
trước, kết hợp với quay ly tâm đã làm cho cọc đặcchắc chịu được tải trọng cao không
nứt, tăng khả năng chống thấm, chống ăn mịn cốt thép, ăn mịn sulphate. Do sử dụng bê
tơng và thép cường độ cao nên tiết diện cốt thép giảm dẫn đếntrọng lượng của cọc giảm.
Thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có độ cứng
lớn hơn cọc bê tơng cốt thépthường nên có thể đóng sâu vào nền đất hơn tận dụng khả
năng chịu tải của đất nềndẫn đến sử dụng ít cọc trong một đài móng hơn. Chi phí xây
dựng móng giảm dẫn đến
có lợi về kinh tế.
Địa chất huyện Thạnh Hố chủ yếu là trầm tích phù sa non trẻ, nên vấn đề sử
dụng phương án thiết kế cọc BTCT là điều thiết yếu. Nhưng trước đây các cơng trình
thường hay sử dụng cọc BTCT vng đổ tại chỗ như Uỷ ban nhân dân huyện Thạnh
Hoá, Trường THPT Thạnh Hố,… Cọc BTCT đổ tại chỗ có khuyết điểm là khó kiểm

5
tra chất lượng, độ bền cơ học kém, cho nên tác giả nghiên cứu đề xuất sử dụng cọc
BTCT ly tâm ứng lực trước nhằm giải quyết những khó khăn đó. Nhằm đem lại chất
lượng cho các cơng trình chuẩn bị thi cơng trên đại bàn huyện có các phương án ứng
dụng cơng nghệ khả thi.
6.2 Đóng góp về phương diện thực tiễn
Trên cơ sở khảo sát thực tế và các kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và
ngồi nước về bê tơng ứng lực trước. Chúng ta vận dụng vào cọc bê tông ly tâm ứng lực
trước. Thay thế cọc bê tông cốt thép thường bằng cọc bê tơng ly tâm ứng lực trước
chocác cơng trình xây dựng trên địa bàn tỉnh Long An.
Bằng các ứng dụng công nghệ hiện đại vào cọc bê tông ly tâm ứng lực trước vàđiều kiện
thi công thực tế để sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước đạt hiệu quảcao.
7.Phương pháp nghiên cứu: Để nghiên cứu đề tài trên, tác giả dự kiến sử dụng một số
phương pháp như sau:
-

Phương pháp giải tích.

-

Phương pháp khảo sát thực tế.

-

Phương pháp so sánh.

1.Về sức chịu tải thì có các phương pháp kiểm tra khả năng chịu tải của cọc gồm:
-

Phương pháp tra bảng thống kê

-

Phương pháp tính theo cường độ.

-

Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh.

-

Phương pháp xác định từ thí nghiệm nén tĩnh cọc.

-

Phương pháp xác định từ thí nghiệm thử động.

2.Về lợi ích kinh tế :
Tính tốn chi phí sản xuất cọc bê tơng cốt thép thường và so sánh với giá của cọc bê
tông ly tâm ứng lực trước mà nhà sản xuất đưa ra.
8.

Tổng quan các cơng trình nghiên cứu trước

8.1 Các nghiên cứu trong nước:
Các bài báo như : “ nghiên cứu cọc bê tông ly tâm ứng lực trước” Do tác giả Lê Văn Sắc
& Phạn Văn Hiệp có đề xuất việc sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thay thế cọc
bê

tông cốt thép thường cho các công trình xây dựng. Từ đó giảm giá thành xây dựng cho
các cơngtrình mang lại lợi ích kinh tế cao.


6
Đề tài nghiên cứu “phương pháp tính tốn và thiết kế móng cọc xi măng - đất kết hợp
với móng bè cho cơng trình cao tầng loại I“ Do tác giả Nguyễn Thạc Vũ đề tài nghiên
cứu và đưa ra phương pháp tính tốn móng cọc xi măng – đất kết hợp với móng bè cho
các cơng trình dân dụng vừa và cao tầng loại 1 (9-16 tầng) trên cơ sở kết hợp lý thuyết
tính tốn của các tác giả trong, ngoài nước và ứng dụng phần mềm etabs v9.14 . kết quả
nghiên cứu nếu được mở rộng và áp dụng vào thực tế sẽ góp phần hạ thấp giá thành xây
dựng cơng trình và giải tỏa được cơn sốt giá cả nguyên vật liệu hiện nay.
Đề tài “Giới thiệu cọc bê tông ly tâm ứng lực trước”Do tác giả Nguyễn Văn Tiếng
Nghiên cứu về các loại cọc dùng trong xây dựng và ứng dụng của cọc bê tông ly tâm
ULT.
Các đề tài có nghiên cứu sơ lược, nhưng vấn đề sử dụng tối ưu hoá cụ thể so sánh cho
vùng đất cụ thể như trên địa bàn huyện Thạnh Hóa là chưa có tác giả nghiên cứu. Cho
nên đề tài “ nghiên cứu giải pháp tối ưu cọc bê tông ly tâm và cọc bê tông thường ứng
dụng gia cố nền móng cho cơng trình trên địa bàn huyện Thạnh Hóa” là đề tài mới.
8.2 Các nghiên cứu ở nước ngồi
“Nghiên cứu Ứng dụng cọc ly tâm cho cơng trình cao tầng – Nhật Bản”.Do cọc được
sản xuất theo tiêu chuẩn nhật bản Jiss 5373: 2004; nên thường sản xuất trước trong nhà
máy rất nhiều các loại chiều dài đểtổhợp cho linh hoạt ngồi cơng trường lên có thểthay
đổi tổhợp khi ép cọc nhanh chóng ngay tức thì cho tiết kiệm vật liệu các khu vực đất
cứng cọc không xuống được hết chiều dài theo thiết kế ban đầu hoặc có thểkéo dài tổ
hợp với các khu vực cọc xuống sâu hơn thiết kế.


7
CHƯƠNG 1: CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG.

1.1 Giới thiệu chung cọc bê tông cốt thép (BTCT)
Hiện nay, người ta đã dần bỏ qua cọc gỗ và các phương pháp xử lý nền móng
khác và thay bằng cọc bê tơng. Nó có những ứng dụng rất tốt trong việc đảm bảo chất
lượng cơng trình hay tiết kiệm chi phí thi cơng . Chi phí đóng cọc bê tơng thì lại rẻ hơn
bởi nó tiết kiệm được thời gian và cơng sức. Bên cạnh đó, cọc gỗ ngày nay khơng cịn
đáp ứng được những u cầu của nền móng nữa.Chi phí của cọc bê tơng có thể thay đổi
dựa trên tải thiết kế, kích thước và chiều dài yêu cầu; Nhận được tải trọng cơng suất cần
thiết mà khơng có phí tổn vật liệu lãng phí.

Hình 1.1a Phương án cọc tre truyền thống
Nhờ có độ bền cao, khả năng chịu tải trọng lớn từ cơng trình truyền xuống, nên
cọc bê tơng cốt thép được ứng dụng rộng rãi trong các công trình dân dụng và cơng
nghiệp.
Là loại vật liệu khơng thể thiếu ở những ngơi nhà có diện tích lớn hay nhà nhiều
tầng, nhà cơng nghiệp có tải trọng lớn, cọc bê tơng cốt thép đúc sẵn có khả năng chống
lại sự xâm thực của hóa chất hịa tan trong nước dưới nền. Mặt khác, cọc bê tông cốt
thép đúc sẵn là loại cọc được sử dụng phổ biến nhất hiện nay trong các loại móng sâu và
có khả năng chịu lực ngang rất tốt.
Mặt khác, độ lún của cọc bê tông cốt thép đúc sẵn rất nhỏ, gần như không đáng kể nên
ít gây biến dạng cho cơng trình, khơng gây ảnh hưởng đến cơng trình bên cạnh nên


8
bạn có thể dùng ở các dự án trong nội thành, có mật độ xây dựng dày đặc cũng khơng
vấn đề gì.

Hình 1.1b Phương án cọc BTCT
Sử dụng cọc bê tơng cốt thép đúc sẵn trong thi cơng móng cịn giúp giá thành hạ
xuống, tiết kiệm chi phí đáng kể. Đồng thời, nhà thầu có thể thi cơng nhanh chóng, đảm
bảo tiến độ, chất lượng cơng trình, ít phụ thuộc vào yếu tố thời tiết nên dù dự án lớn đến

đâu cọc bê tơng cốt thép đúc sẵn vẫn có thể đáp ứng.
Khi tải trọng cơng trình khơng nhỏ, và các lớp đất gần bề mặt khơng tốt thì giải
pháp móng nơng sẽ có độ lún lệch lớn, hơn nữa để đảm bảo điều kiện an toàn về sức
chịu tải thì kích thước móng phải rất lớn. Khi giải móng nơng trên nền thiên nhiên tỏ ra
khơng hiệu quả thì ta có thể gia cố nền tuy nhiên giải pháp gia có nền vẫn chưa tỏ ra
hiệu quả hoặc quá tốn kém thì giải pháp móng cọc là một sự lựa dễ dàng.
Cọc bê tơng cốt thép thường có mác bê tông là mác 250 đến mác 350. Với loại
cọc này tiết diện cọc chủ yếu nằm trong loại cọc nhỏ, là loại nhỏ hơn 45x45cm sức chịu
tải của cọc theo vật liệu vì vậy cũng khơng lớn. Cọc nhỏ thường là giải pháp tối ưu cho
cơng trình có tải trọng khơng lớn, khi tải trọng chân cột lớn, địi hỏi nhiều cọc trong một
nhóm cọc do đó đài cọc rất lớn và việc bố trí đài cọc trong cơng trình ngầm cũng gặp
khó khăn. Về quy cách phải đáp ứng như : Loại cọc, cấu tạo cọc; Chiều dài cọc, cao độ
mũi cọc, cao độ đầu cọc; Số lượng cọc; Sức chịu tải của từng cọc và tỷ lệ
% cọc cần thí nghiệm kiểm tra tại hiện trường; Lớp bảo vệ cốt thép cho cọc để chống ăn
mòn do xâm thực.
1.2 Phương Pháp tính tốn
Cọc bê tơng cốt thép thường có dạng hình vng. Cạnh cọc thường gặp ở Việt


9
Nam hiện nay là 0,2 ÷0,4m, chiều dài cọc thường nhỏ hơn 12m vì
chiều dài tối đa của 1 cây thép là 11,7m. Bê tơng dùng cho cọc có
mác từ 250 ÷350 (tương đương cấp độ bền (B20 ÷B25). Khả năng
chịu tải theo vật liệu cọc BTCT thường được tính theo cơng thức:
(1.1)
Trong đó:
Rb – cường độ chịu nén của bê tơng.
Ac – diện tích mặt cắt ngang cọc.
Rs – cường độ chịu nén của thép.
– hệ số uốn dọc. Tra bảng 1.1

As – diện tích của cốt thép bố trí trong cọc.
Bảng 1.1 Hệ số uốn dọc

Trong đó:
b:

Là cạnh cọc vng.

d:

Đường kính cọc trịn.

Ltt : chiều dài tính tốn của cọc, không kể phần cọc nằm trong lớp
đất yếu bên trên.
1.2.1 Các phương pháp kiểm tra khả năng chịu tải của cọc đơn.
1.2.1.1 Phương pháp tra bảng thống kê
Phương pháp này dựa trên quy phạm CHNΠ2.02.03.85
của Liên Xô Sức chịu tải của cọc đơn được dùng là.

(1.5)
Trong đó:
Kat – hệ số an toàn được lấy (khi xét đến hiệu ứng của nhóm) là.
Kat = 1,4 cho móng trên 21 cọc.


10
Kat = 1,55 cho móng từ 11 đến 20 cọc.
Kat = 1,65 cho móng từ 6 đến 10 cọc.
Kat = 1,75 cho móng dưới cọc.
Qtc – xác định gồm 2 thành phần là khả năng chịu mũi và khả năng bám trượt

bên
hơng.
(1.6)
Trong đó:
mR – hệ số điều kiện làm việc tại mũi cọc, lấy mR = 0,7 cho sét, mR = 1 cho cát.
mf – hệ số điều kiện làm việc của đất bên hơng, lấy mf = (0,9 ÷1) cho cọc, mf =
0,6 cho cọc khoan nhồi.
Qm – khả năng chịu tải mũi cọc, tra bảng.
fsi – khả năng ma sát xung quanh cọc.
Fc – tiết diện cọc.
Li, u – chiều dài phân đoạn và chu vi cọc.
Đối với cọc trong đất yếu với độ sệt B < 0,6 và cát có Df < 0,33 (trạng thái rời)
thì quy phạm khuyến cáo nên xác định bằng phương pháp nén tĩnh.
B:

Độ sệt.

Df: độ chặt tương đối.
Riêng đối với cọc khoan nhồi, trị số qm được xác định thep phương pháp sau.
Trường hợp trong cát.
(1.7)
Trong đó:
A,B - tra bảng
γ ‘,γ - dung trọng của đất nền dưới và trên mũi cọc.
L, D – chiều dài cọc và đường kính cọc.
Trường hợp trong sét.
Trị số qm được tra bảng theo độ sệt B.


11

1.2.1.2 Phương pháp tính theo cường độ.

(1.8)
Với FSs là hệ số an toàn cho thành phần ma sát FSs = 2.
FSp là hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc FSp = 3.
1.2.2 Thành phần ma sát xung quanh cọc Qs.

1.2.2.1 Sức chịu tải của mũi cọc (qp).
a.

Theo phương pháp Terzaghi.
(1.9)

(1.10)
b.

Theo phương pháp

Meyerhof c. Theo TCVN

205-1998.

1.2.3. Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên động (SPT).
Xuyên động (SPT) được thực hiện bằng ống tách đường kính 5,1cm, dài 45cm,
đóng bằng búa rơi tự do nặng khoảng 63,5kg, với chiều cao rơi là 76cm. Đếm số búa
để đóng cho từng 15cm ống lún trong đất (3 lần đếm), 15cm đầu khơng tính, chỉ dùng


giá trị số búa cho 30cm sau là N (búa), được xem như là số búa tiêu chuẩn N.
Quy phạm (TCXD205-1998) cho phép dùng công thức của Meyerhof (1956).

12

Trong đó:
K1 = 400 cho cọc đóng và K1 = 120 cho cọc khoan nhồi.
K2 = 2 cho cọc đóng và K2 = 1 cho cọc khoan nhồi.
N – số búa dưới mũi cọc.
Ntb – số búa trung bình suốt chiều dài cọc.
Hệ số an tồn áp dụng cho cơng thức trên là 2,5 ÷3,0.
1.2.4. Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh.
Xuyên tĩnh được thực hiện bằng mũi côn tiết diện 10cm2
trong đất để đo sức chống xuyên Rp cho từng 20cm độ sâu dưới đất.
Từ giá trị Rp này, quy phạm cho phép tính qm và fs như sau:
Khả năng chịu tải mũi cọc.
qm = Kr.Rp
Trong đó:
Rp – khả năng chống xuyên tại mũi cọc.
Kr – hệ số tra theo loại đất và loại cọc, được lấy trung bình Kr = 0,5 cho cọc
thường và Kr = 0,3 cho cọc khoan nhồi.
Hệ số an toàn cho mũi cọc được lấy FS = 3.
Khả năng ma sát xung quanh.

Được tính cho từng lớp i mà cọc xuyên qua tương ứng với Rpi, hệ số α trong
trường hợp này thay đổi khá lớn.
Cọc bê tông α = (30 ÷40) cho sét từ yếu đến cứng. α = 150 cho cát.
Cọc khoan nhồi α = (15 ÷35) cho sét từ yếu đến cứng. α = (80 ÷120) cho cát.
Hệ số an toàn cho ma sát được lấy FS = 2.
1.2.5. Phương pháp xác định từ thí nghiệm nén tĩnh cọc.
Đây là phương pháp chính xác nhất để xác định khả năng chịu tải của cọc đơn,

tuy nhiên phương pháp này thực hiện phức tạp và tốn kém nhiều kinh phí. Quy
định địi hỏi số lượng cọc phải tiến hành cơng tác thử nén tĩnh (3 ÷5)% số lượng
cọc thiết kế.


13
Mỗi cấp gia tải thực hiện lấy bằng 1/10 Qu theo thiết kế.
Tương quan độ lún S theo lực nén P cho ta xác định giá trị phá hoại sức chịu tải
cực hạn của cọc Qu.
Trị số giới hạn Qu được xác định như sau:
Trong điều kiện đất tốt, giá trị Qu được xác định ngay trên đoạn cong rõ rệt của
biểu đồ.

Hình 1.2: Biểu đồ nén tĩnh cọc, quan hệ S =f(P)
1. Đối với cọc chống; 2. Đối với cọc ma sát
Trong điều kiện đất yếu, biểu đồ thể hiện đường cong đều thì giá trị Qu có thể
được chọn tại độ lún 0,1 [ ]ghx S = .
Trong trường hợp tải trọng của cọc quá lớn không thể thực hiện để đạt đến giá trị
xác định tải trọng giới hạn thì ta có thể dùng phương pháp của Davisson như sau:
Qu được xác định tại giao điểm của biểu đồ với đường thẳng S có phương trình
biểu diễn.

1.2.6. Phương pháp xác định từ thí nghiệm thử động.
Cơng tác thử động được thực hiện cho trường hợp thi công bằng búa đóng. Búa
được chọn để có thể tương quan với khả năng chịu tải giới hạn của cọc. Năng
lượng búa:

Và thỏa điều kiện:

14

Trong đó:
Wb – Trọng lượng búa.
Wc – Trọng lượng cọc và mũ chụp đầu cọc.

K – hệ số tra bảng 1.1.
Bảng 1.1

Độ chối giả
Đối với đất sét do đặc tính nhạy
nên các màng nước bao xung quanh hạt
sẽ bị phá hoại khi đóng búa, làm cho đất
bị phá hoại cấu trúc và trở nên yếu đi, do
đó càng đóng búa nhanh trong đất sét cọc
càng dễ xuống, độ chối tăng lên, người ta
gọi là độ chối giả. Ngưng lại một thời
gian, đóng tiếp cọc khó xuống hơn do đất
sét có khả năng phục hồi. Ngược lại trong
đất cát, càng đóng nhanh cọc càng khó
xuống do ứng suất bị dồn nén ngay tại
mũi cọc trở nên rất cứng và cản trở cọc
khó xuống được, ta cũng có độ chối giả.
Ngưng lại thời gian để cát ở dưới mũi cọc
giãn ra cọc đóng sẽ xuống được
Hình 1.5: Thí nghiệm thử động