Nghiên cứu ứng dụng cọc ống thép trong xây dựng công trình dân dụng ở khu vực cần thơ

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

NGUYỄN LÝ THIÊN PHONG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC ỐNG THÉP
TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG
Ở KHU VỰC CẦN THƠ

CHUYÊN NGÀNH

:

ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

MÃ SỐ NGÀNH

:

60.58.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2012


Cơng trình được hồn thành tại : Trường Đại học Bách khoa – Đại
học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. TS. TRẦN XUÂN THỌ

Cán bộ chấm nhận xét 1

: GS. TS. TRẦN THỊ THANH

Cán bộ chấm nhận xét 2

: TS. TRẦN TUẤN ANH

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại : Trường Đại học Bách khoa – Đại
học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh ngày 24 tháng 01 năm 2013
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS. TS. CHÂU NGỌC ẨN
2. GS. TS. TRẦN THỊ THANH
3. GS. TS. TRẦN XUÂN THỌ
4. TS. LÊ BÁ VINH
5. TS. ĐỖ THANH HẢI
Xác nhận của Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS. TS. CHÂU NGỌC ẨN

TRƯỞNG KHOA


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian khoảng hai năm vừa qua, được sự giảng dạy, truyền đạt
và hướng dẫn tận tình của quý thầy cô phụ trách lớp cao học chuyên ngành
Địa kỹ thuật xây dựng khóa 2011 tại Cần Thơ, đặc biệt là quý thầy cô trong bộ
môn Địa cơ Nền móng, tơi đã có được những kiến thức và nguồn tài liệu để

hoàn thành Luận văn thạc sĩ này.
Để đạt được điều đó tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến các quý thầy
cô ở bộ môn Địa cơ Nền móng, khoa Kỹ thuật xây dựng, phịng Đào tạo sau
đại học và các phòng ban khác của Trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ
Chí Minh, đã hết lòng truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báo và tạo
điều kiện thuận lợi cho chúng tôi học tập nghiên cứu trong thời gian vừa qua.
Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Trần Xuân Thọ đã nhiệt tình hướng
dẫn và khơng ngừng động viên tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn này.
Cuối cùng, tơi cũng xin chân thành cảm ơn đến các anh chị lớp cao học
Địa kỹ thuật Xây dựng các khóa 2010, khóa 2011, gia đình, người thân, đồng
nghiệp và bạn bè đã quan tâm, hỗ trợ, chia sẻ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để
tơi hồn thành chương trình học tập của mình.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 11 năm 2012

Nguyễn Lý Thiên Phong


ABSTRACT
Can Tho city is located in the center of the Mekong Delta with a low
strength of subsoil. It is difficult to use this orginal subsoil for the foundations
construction, especially for high rise bulidings. Generally, in Can Tho city, the
foundations of high rise building are used by concrete piles (bored piles,
pretensioned spun concrete piles or cast-in-place piles). However, steel pipe
piles are commonly using for bridges, ports, buildings and others. In
comparison with concrete pile, steel pipe pile has many advantages such as
high strength of material, high drivability and high reliability. So that, it is
necessary to research for application of steel pipe piles in civil constructions.
This thesis is investigated to apply steel pipe piles in civil constructions
commonly in Can Tho city. By using bored pile in typical construction, the
calculations have established for steel pipe piles with eviqualent bearing

capacity of examined bore pile by using the analytic formulas and the finite
element method. Thence, the comparition between steel pipe pile and bored
pile in bearing capacity and cost is conducted.
The results of this research show that steel pipe piles can be applied in
civil construction in Can Tho city with the cost equal 101,1% of bore pile but
it has many advantages such as short construction peroid high durability,
realibility foundation construction and small foundation size; with the 900mm
diameter pipe over and in the same bearing capacity, the length of steel pipe
piles is similar; the geology of Can Tho city is suitable for close ended pipe
than open ended pipe.


TÓM TẮT
Thành phố Cần Thơ nằm ở trung tâm vùng đồng bằng sông Cửu Long,
địa chất nơi đây tương đối yếu. Việc sử dụng nền tự nhiên để thi công móng
cơng trình, đặc biệt là các cơng trình cao tầng, là rất khó khăn. Để xây dựng
các cơng trình cao tầng tại khu vực Cần Thơ, người ta thường hay sử dụng cọc
bê tông cốt thép (cọc khoan nhồi, cọc ly tâm hoặc cọc đúc tại chỗ). Tuy nhiên,
hiện nay cọc ống thép đang được áp dụng ngày càng phổ biến để thi cơng cho
các cơng trình cầu, cảng, nhà và một số cơng trình khác. Cọc ống thép mang
lại nhiều ưu điểm vượt trội so với cọc bê tông bởi cường độ vật liệu cao, dễ thi
công và độ tin cậy cao. Do đó, cần có những nghiên cứu để áp dụng loại cọc
này trong thực tế các công trình dân dụng.
Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu tính khả thi để ứng dụng cọc ống
thép một cách phổ biến cho các cơng trình dân dụng ở khu vực Cần Thơ.
Thơng qua cơng trình thực tế sử dụng cọc khoan nhồi đã được thử tĩnh, tác giả
tính toán cho cọc ống thép với sức chịu tải tương đương bằng các phương
pháp giải tích và phương pháp phần tử hữu hạn, từ đó so sánh các yếu tố kỹ
thuật và yếu tố kinh tế của cọc ống thép và cọc khoan nhồi.
Kết quả nghiên cứu cho thấy cọc ống thép có tính khả thi cao để ứng

dụng cho cơng trình dân dụng ở khu vực Cần Thơ, với giá thành tương đương
101,1% cọc khoan nhồi, nhưng nó có nhiều ưu điểm hơn như rút ngắn được
thời gian thi cơng, độ bền thi cơng cao, giảm được kích thước móng và nền
móng có độ tin cậy cao. Khi sử dụng cọc ống thép có đường kính từ 900mm
trở lên và cùng một giá trị sức chịu tải thì chiều dài cọc gần như nhau. Điều
kiện địa chất khu vực Cần Thơ sẽ thích hợp cho cọc ống thép bịt mũi hơn so
với loại không bịt mũi.


LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên là Nguyễn Lý Thiên Phong, tác giả của luận văn “Nghiên cứu ứng
dụng cọc ống thép trong xây dựng cơng trình dân dụng ở khu vực Cần Thơ”.
Luận văn này được thực hiện tại Trường Đại học Bách khoa – Đại học Quốc gia
thành phố Hồ Chí Minh, năm 2012.
Tơi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi cũng xin cam đoan rằng
mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thơng tin
trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 11 năm 2012

Nguyễn Lý Thiên Phong


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................. 1
2. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 3
3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 3
4. Ý nghĩa khoa học của đề tài ........................................................................... 3
5. Hạn chế của đề tài .......................................................................................... 4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT KHU VỰC THÀNH PHỐ
CẦN THƠ VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CỌC ỐNG THÉP HIỆN NAY
1.1. Tổng quan về địa chất ở khu vực thành phố Cần Thơ ................................ 5
1.2. Tổng quan về cọc ống thép ....................................................................... 10
1.2.1. Đặc điểm cọc ống thép .................................................................... 11
1.2.2. Những thuận lợi và ưu điểm khi sử dụng cọc ống thép .................. 11
1.2.3. Một số ứng dụng của cọc ống thép .................................................. 12
1.2.4. Đặc tính chịu lực của cọc .................................................................. 13
1.2.4. Một số dạng cọc ống thép thường được sử dụng ............................ 15
1.3. Một số cơng trình sử dụng cọc ống thép hiện nay tại Việt Nam .............. 16
1.3.1. Dự án cảng quốc tế Cái Mép - Thị Vải ........................................... 17
1.3.2. Dự án cảng Sơn Dương - Formosa Hà Tỉnh .................................... 17
1.3.3. Dự án cảng Container Gemalink ..................................................... 18
1.3.4. Dự án cầu Thanh Trì ........................................................................ 18
1.3.5. Dự án cầu Bính ................................................................................ 18
1.3.6. Dự án cảng Dung Quất .................................................................... 19
1.4. Hướng tiếp cận đề tài ................................................................................ 19
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN CỌC ỐNG THÉP
2.1. Khảo sát địa kỹ thuật xây dựng ................................................................. 21
2.2. Tổng quát về sức chịu tải của cọc ống thép .............................................. 22
2.3. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu .............................................................. 30
2.3.1. Xác định sức chịu tải cọc theo vật liệu ............................................ 30
2.3.2. Ứng suất đóng cọc ........................................................................... 31


2.4. Sức chịu tải của cọc theo đất nền .............................................................. 32
2.4.1. Sức chịu tải cọc ống thép bịt mũi .................................................... 32
2.4.2. Sức chịu tải cọc ống thép không bịt mũi ......................................... 36
2.4.3. Sức chịu tải cọc ống thép dựa trên sức kháng xuyên ...................... 37
2.5. Hệ số an toàn ............................................................................................. 39

2.6. Xem xét khả năng ăn mòn cọc .................................................................. 39
2.6.1. Phương pháp tăng kích thước cọc ................................................... 40
2.6.2. Sử dụng thép đặc biệt ...................................................................... 41
2.6.3. Sử dụng phương pháp chân không bảo vệ ....................................... 41
2.6.4. Sử dụng lớp bảo vệ hữu cơ hoặc vô cơ ........................................... 42
2.6.5. Sử dụng lớp bảo vệ bằng bê tông .................................................... 42
2.7. Độ lún của cọc ........................................................................................... 44
2.8. Cách bố trí cọc .......................................................................................... 45
2.8.1. Khoảng cách lẫn nhau trong nhóm cọc ........................................... 45
2.8.2. Khoảng cách từ các cấu kiện khác ................................................... 46
2.8.3. Độ lệch cọc ...................................................................................... 47
2.9. Nhận xét .................................................................................................... 47
CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỌC ỐNG THÉP CƠNG
TRÌNH PHÚ AN PLAZA, THÀNH PHỐ CẦN THƠ
3.1. Giới thiệu cơng trình .................................................................................. 48
3.2. Đặc điểm địa chất cơng trình ..................................................................... 50
3.3. Phương án cọc của cơng trình ................................................................... 52
3.4. Phân tích sức chịu tải cọc ống thép bằng phương pháp giải tích............... 52
3.4.1. Cọc ống thép đường kính Φ600mm ................................................. 52
3.4.2. Cọc ống thép đường kính Φ700mm ................................................. 57
3.4.3. Cọc ống thép đường kính Φ800mm ................................................. 58
3.4.4. Cọc ống thép đường kính Φ900mm ................................................. 59
3.4.5. Cọc ống thép đường kính Φ1000mm ............................................... 60
3.4.6. Cọc ống thép đường kính Φ1100mm ............................................... 62
3.4.7. Cọc ống thép đường kính Φ1200mm ............................................... 63
3.4.8. So sánh các phương án cọc ống thép ............................................... 65


3.5. Phân tích sức chịu tải cọc ống thép bằng phương pháp phần tử hữu hạn.. 69
3.5.1. Các thông số đầu vào ....................................................................... 69

3.5.2. Tính tốn và phân tích kết quả cọc ống thép Φ700mm.................... 71
3.6. Nhận xét .................................................................................................... 76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận ........................................................................................................ 77
2. Kiến nghị ...................................................................................................... 77
3. Hướng nghiên cứu tiếp theo ......................................................................... 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỌC ỐNG THÉP


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nằm bên bờ Tây Nam sông Hậu Giang, thành phố Cần Thơ là 1 trong 5
thành phố trực thuộc Trung ương của Việt Nam. Ngay từ thời Pháp thuộc, Cần
Thơ là đô thị hạt nhân của miền Tây Nam Bộ với tên gọi Tây Đô, nay tiếp tục là
trung tâm kinh tế, văn hóa và xã hội của vùng Đồng bằng sơng Cửu Long
(ĐBSCL). Theo quy hoạch chung đến năm 2025 đã được Thủ tướng Chính phủ
phê duyệt tại Quyết định số 207/2006/QĐ-TTg thì thành phố Cần Thơ sẽ trở
thành trung tâm cơng nghiệp, thương mại - dịch vụ, giáo dục - đào tạo và khoa
học - công nghệ, y tế và văn hố của vùng ĐBSCL; là đơ thị cửa ngõ của vùng hạ
lưu sông Mêkông; là đầu mối quan trọng về giao thông vận tải nội vùng và liên
vận quốc tế; có vị trí chiến lược về quốc phịng, an ninh.
Với những tiềm năng hiện có và sự quan tâm của nhà nước, thành phố Cần
Thơ ngày càng hoàn thiện hệ thống cơ sở hạ tầng để đáp ứng yêu cầu của đô thị
hạt nhân của vùng ĐBSCL. Hàng loạt các dự án đầu tư xây dựng quan trọng đã
hoàn thành đưa vào sử dụng hoặc đang được triển khai thi công như cầu Cần
Thơ, sân bay Cần Thơ, cảng Cần Thơ, quốc lộ Nam Sông Hậu, quốc lộ 91B, bờ
kè sông Hậu và sông Cần Thơ, Bệnh viện đa khoa trung ương Cần Thơ, . . . Bên

cạnh đó, các cơng trình xây dựng dân dụng nhiều tầng hoặc cao tầng cũng đang
được triển khai thực hiện để phục vụ cho nhu cầu về kinh doanh, nơi làm việc và
chỗ ở cho cộng đồng.
Đối với kết cấu móng trong cơng trình xây dựng, cọc bê tơng vẫn được sử
dụng rộng rãi đến nay. Tuy nhiên, trong tương lai, với tốc độ phát triển nhanh
chóng của cơ sở hạ tầng như kết cấu cảng nước sâu, kết cấu lớn và kết cấu khai
thác nhanh chóng,. . . Đặc biệt do điều kiện nền đất yếu, nhu cầu cọc ống thép đòi
hỏi ngày càng tăng cao với các ưu điểm như cường độ cao, chất lượng cao và thời
gian thi công nhanh.
Ở Việt Nam, trước năm 1975, cọc ống thép được sử dụng khá phổ biến
trong các cơng trình như cầu Sài Gòn, Rạch Chiếc, cảng Tân Cảng (TP. HCM),


2

cầu Trần Hưng Đạo (Bình Thuận) và các cầu trên Quốc lộ 1, qn cảng Cam
Ranh (Khánh Hịa), cảng chính Hải Phòng (Hải Phòng). Gần đây, cọc ống thép
chỉ được sử dụng trong một vài dự án ODA, còn lại đối với các dự án khác chủ
yếu là cọc bê tông đúc sẵn hay cọc bê tông đổ tại chỗ được sử dụng.
Tuy nhiên, với các ưu điểm nổi trội của cọc ống thép, nó cần được các chủ
đầu tư, tư vấn thiết kế và thi công đánh giá cao và sử dụng. Hiện nay, kinh
nghiệm về thiết kế, thi công và áp dụng cọc ống thép ở Việt Nam chưa nhiều, do
đó trước tiên cần phải nắm được triệt để cũng như xác định khả năng áp dụng và
các vấn đề liên quan đến công nghệ cọc ống thép ở Việt Nam. Sau đó, cần phải
có các tiêu chuẩn và hướng dẫn thiết kế, thi công cọc ống thép cũng như cần thiết
phải phản ánh các kiến thức thu nhận được để tạo ra và duy trì mơi trường áp
dụng cọc ống thép tại Việt Nam.
Với nhận thức trên, Tập đồn Thép Nippon Steel Nhật Bản và nhóm nghiên
cứu Trường Đại học Giao thông vận tải đã hợp tác nghiên cứu các vấn đề liên
quan đến cọc ống thép và cọc ống ván thép ở Việt Nam.

Để nắm được khả năng áp dụng cọc ống thép trong điều kiện địa chất Việt
Nam, nhóm nghiên cứu đã điều tra và phân tích cấu trúc đất và các đặc trưng cơ
lý của đất và khả năng chịu tải của cọc ống thép áp dụng ở Việt Nam. Nhóm
nghiên cứu đã đưa ra kết luận đất dính và đất cát của Việt Nam không khác nhiều
so với Nhật Bản, đặc trưng cơ lý thể hiện rằng, có thể so sánh được với đất áp
dụng tiêu chuẩn thiết kế của Nhật Bản. Do vậy có thể nói rằng, điều kiện địa chất
Việt Nam phù hợp cho cọc ống thép.
Từ những vấn đề nêu trên cho thấy việc “Nghiên cứu ứng dụng cọc ống
thép trong xây dựng cơng trình dân dụng ở khu vực Cần Thơ” nói riêng và Việt
Nam nói chung trong điều kiện địa chất hiện tại là một nhiệm vụ rất quan trọng
và cấp bách, nhằm góp phần nâng cao hiệu quả đầu tư xây dựng. Đồng thời,
nghiên cứu này cũng trở thành một trong những giải pháp nền móng hợp lý cho
các cơng trình dân dụng.


3

2. Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu ứng dụng cọc ống thép
phục vụ cho cơng tác thi cơng xây dựng các cơng trình dân dụng ở khu vực thành
phố Cần Thơ, với các nhiệm vụ chủ yếu sau đây:
- Nghiên cứu về địa chất khu vực thành phố Cần Thơ phục vụ cho việc thiết
kế thi công cọc ống thép;
- Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc ống thép của các tác giả
trong và ngồi nước. Từ đó lựa chọn quy cách cọc ống thép có thể áp dụng để
phục vụ cho các cơng trình dân dụng ở khu vực thành phố Cần Thơ;
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính tốn cọc ống thép và ứng dụng cơ sở lý
thuyết trên để tính tốn cho cơng trình dân dụng ở khu vực thành phố Cần Thơ;
- Sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation để phân tích ổn định và chuyển
vị của cọc ống thép. Từ đó lấy cơng trình điển hình Cao ốc văn phịng Phú An

plaza đã được thiết kế bằng cọc khoan nhồi để so sánh các yếu tố kinh tế - kỹ
thuật đối với cọc ống thép.
3. Phương pháp nghiên cứu
Luận văn đưa ra hai phương pháp nghiên cứu là nghiên cứu về lý thuyết và
nghiên cứu mô phỏng.
- Nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu tổng quan về cọc ống thép, cơ sở lý
thuyết tính toán và ứng dụng cơ sở lý thuyết này vào cơng trình Cao ốc văn
phịng Phú An plaza;
- Nghiên cứu mô phỏng: ứng dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation để mơ
phỏng tính tốn và kiểm tra kết quả.
4. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Từng bước đưa việc ứng dụng cọc ống thép vào sử dụng một cách phổ biến
cho các cơng trình dân dụng ở khu vực thành phố Cần Thơ. Bên cạnh đó, đối với
một số cơng trình nhất định có sự hạn chế về mặt kỹ thuật hoặc kinh tế khi sử


4

dụng phương án móng cọc bê tơng cốt thép (BTCT), thì sẽ lựa chọn để sử dụng
loại cọc ống thép.
5. Hạn chế của đề tài
- Trên thế giới đã áp dụng rộng rãi cọc ống thép và đã có nhiều nghiên cứu
và báo cáo khoa học, đặc biệt là ở Nhật Bản. Tuy nhiên, ở Việt Nam, các cơng
trình thực tế dạng này chưa áp dụng rộng rãi phương án móng sử dụng cọc ống
thép, đặc biệt là đối với các cơng trình dân dụng. Vì vậy số liệu quan trắc của
cơng trình thực tế ở trong nước để so sánh kết quả tính tốn trong luận văn cịn
hạn chế.
- Các tính tốn và mối tương quan giữa các thơng số trong biện pháp sử
dụng cọc ống thép chỉ dừng lại ở một cơng trình trong một khu vực có điều kiện
địa chất cụ thể mà chưa mở rộng cho nhiều cơng trình với các đặc tính địa chất

khác nhau.
- Chưa cập nhật đầy đủ các nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới
về vấn đề này để so sánh, đánh giá và đưa ra kiến nghị phù hợp với thực tế hơn.
Do thời gian có hạn nên tác giả chưa chứng minh bằng các kết quả tính toán
thuyết phục về sự vượt trội của giải pháp cọc ống thép. Tác giả chỉ kế thừa các
phân tích về cọc ống thép thông qua các kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả đi
trước và đi sâu phát triển ứng dụng giải pháp cọc ống thép để ứng dụng cho các
cơng trình dân dụng.


5

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT KHU VỰC THÀNH PHỐ CẦN THƠ
VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CỌC ỐNG THÉP HIỆN NAY
1.1. Tổng quan về địa chất ở khu vực thành phố Cần Thơ
Khu vực thành phố Cần Thơ được phủ bởi trầm tích Đệ Tứ, bên dưới là các
thành tạo Neogen không phân chia. Qua khảo sát các lỗ khoan 30-50m cho thấy
tầng đất thường có 2 nhịp:
- Nhịp dưới gồm cát thô và trung lẫn sạn chuyển dần lên trên là cát mịn, dày
20m đến 30m, trên cùng là lớp sét pha hay sét nâu sậm do lẫn ôxit sắt xen kẹp
các lớp cát mịn mỏng.
- Nhịp trên cũng bắt đầu từ các lớp cát thạch anh xám lẫn mica, trung đến
thô, lẫn sạn, dày 25m đến 35m, chuyển dần lên trên là lớp cát pha, sét pha xám
trắng bị phong hóa, nhiều rỉ sắt tạo thành những đốm đỏ hoặc tím vàng loang lỗ,
dày 10m đến 20m khá ổn định.
Trong các lớp cát có nhiều di tích thực vật bị phân hủy, chiều dày tăng dần
theo Nam Bắc.
- Theo tài liệu của E. Kind và Hồ Mạnh Trung (1971) và Trần Nho Lân
(1977) thì ĐBSCL có cấu trúc bồn trũng phương Đông Bắc - Tây Nam, phần

trũng kéo dài từ Cần Thơ đến Cà Mau, vây quanh là các khối nâng phía vịnh
Kiên Giang, Long Xuyên, Châu Đốc, thành phố Hồ Chí Minh và Mỹ Tho.
- Thành phố Cần Thơ nằm trong vùng cấu trúc nâng tương đối bậc I từ hữu
ngạn sông Hậu đến vịnh Kiên Giang, bề mặt mỏng hơi dốc về phía biển Đơng và
đã được kiểm chứng bằng 5 lỗ khoan sâu đến nền đá là Cả Cối (Trà Vinh), Phụng
Hiệp (Hậu Giang), Long Xun, thị xã Gị Cơng, Vàm Láng (ven biển Gị Cơng).
- Chấm dứt thời kỳ biển thối vào cuối Pleistocen muộn, thì vào đầu
Holocen biển lại tiến chậm vào đồng bằng Tây Nam Bộ, tạo nên biển nông kéo
dài đến Holocen giữa rồi biển tiến cực đại khắp bán đảo Đông Dương, biến


6

ĐBSCL thành đáy biển nơng. Dấu tích của thời kỳ biển tiến này là các nguồn
nước trên các đồi đá vôi Kiên Giang và các vùng sét co trương montmorillonit
nhiều của đất phèn dày 6m đến 10m rải rác ở ĐBSCL.
- Phía Tây Nam sơng Hậu, biển tiến này làm cho vùng Bảy Núi thành các
hải đảo, bùn đóng thành lớp dày với tuổi định bằng phóng xạ là 5.800 năm.
- Trong Holocen giữa, biển rút ra từ từ, hình thành các đầm lầy đặc trưng
ĐBSCL.
- Trong Holocen muộn, đại bộ phận ĐBSCL đã thoát ra khỏi biển ngập
tràn, với bề mặt chung hiện nay có tuổi 2.000 năm kèm theo là các giồng cát ven
biển hình thành.
- Tính đến độ sâu 70m Cần Thơ có 2 loạt trầm tích, loạt Holocen phủ toàn
bộ bề mặt và bên dưới là Pleistocen. Hai loạt này có ranh giới địa chất rõ rệt, tính
chất cơ lý của 2 loạt đất này hồn toàn khác nhau.
Qua khảo sát địa chất ở các quận, huyện ở thành phố Cần Thơ và khu vực
lân cận cho các kết quả như sau:
- Tầng trầm tích đầm lầy cục bộ gồm bùn sét hữu cơ, có nơi là than bùn
phân bố ở vùng trũng ngập nước nhiều nhất tại Phụng Hiệp, Ơ Mơn, Thốt Nốt.

- Tầng trầm tích sơng là các lớp bồi tích gồm sét, cát pha sét, bùn sét, bùn
cát, phân bố dọc theo sông Hậu tạo thành các bãi bồi, cồn, dãy đất ven bờ.
- Tầng trầm tích nhân sinh gồm sét, sét pha cát, tạo nên các địa hình nhân
sinh, phân bố ở những vùng tụ điểm dân cư, dọc các kênh và trục lộ giao thơng.
- Khống vật chủ yếu là kaolinit và hydromica, tuy nhiên ở độ sâu 2m đến
8m, montmorillonit chiếm ưu thế. Đặc biệt lớp bùn sét ở Tây Nam sông Hậu
chứa nhiều montmorillonit với cấu trúc hỗn hợp hydromica - montmorillonit. Do
đó đất này có chỉ số hoạt tính keo tương đối cao như ở Cần Thơ A=0,76, ở Phụng
Hiệp A=0,97.


7

- Hầu hết đất đều mềm yếu. Đến độ sâu từ 20m đến 30m, gần như chỉ gặp
sét hay sét hữu cơ hoặc sét dẻo mềm, xốp và rất xốp chưa được nén chặt, hệ số K
trung bình từ 0,2 đến 0,5. Độ ẩm tự nhiên cao hơn giới hạn chảy. Hệ số rỗng, độ
bão hòa, độ sệt, hệ số nén lún đều rất cao. Trong khi đó khối lượng thể tích thiên
nhiên, khối lượng thể tích khơ (dung trọng thiên nhiên và dung trọng khô), cường
độ kháng cắt, cường độ kháng nén đơn trục kể cả sức kháng vì xuyên và chỉ số
vồ nện có giá trị tuyệt đối thấp.
- Tính chất cơ lý của loạt đất Pleistocen: các lỗ khoan đều cho thấy loạt đất
Pleistocen ở độ sâu trung bình từ 20m đến 30m. Loạt đất này đã trải qua quá
trình nén chặt tự nhiên và qua quá trình laterit hóa nên thường có màu sắc loang
lỗ hay vàng nâu.
- Có 3 tập hạt mịn xen kẽ với 3 tập thơ, tạo thành 3 nhịp trầm tích. Mỗi nhịp
gồm 1 tập mịn bên trên và tập thô bên dưới. Bề dày tập mịn thay đổi tùy nơi,
trung bình từ 40m đến 45m, tập thô thay đổi từ 4m đến 80m. Tập mịn gồm đất
sét pha, sét ở trên và sét pha, cát pha bên dưới, có nơi cịn gặp bùn sét, bùn sét
pha. Bề mặt tập mịn thường bị laterit hóa và bào mịn.
- Tính chất cơ lý đất đều đồng nhất. Hydromica kaolinit chủ yếu, một số nơi

có montmorillonit hay hỗn hợp Hydromica montmorillonit .
- Độ ẩm tự nhiên, hệ số rỗng, độ sệt, hệ số nén lún và hệ số thấm tương đối
thấp. Ngược lại, khối lượng thể tích thiên nhiên, khối lượng thể tích khơ, góc ma
sát trong, lực dính, mơdun tổng biến dạng, sức chịu tải đều có giá trị tương đối
cao. Sức chịu tải thường là từ 20 N/cm2 đến 40 N/cm2, có nơi từ 60 N/cm2 đến 70
N/cm2.
- Cần chú ý là trong Pleistocen gồm bùn sét, bùn sét pha và bùn cát pha thì
tính chất cơ lý đất gần giống như Holocen.
- Có thể thấy thành phố Cần Thơ gồm 3 vùng địa chất cơng trình:
+ Vùng A là đồng bằng tích tụ điển hình.
+ Vùng B là đầm lầy.


8

+ Vùng C là địa hình tích tụ xen kẽ.
- Vùng A là vùng có cảnh quan địa mạo của đồng bằng tích tụ châu thổ điển
hình, tầng đất sét mềm yếu dày khoảng 20m, sức chịu tải dưới 5 N/cm2 phủ lên
tầng Pleistocen có tính chất cơ lý đất tốt hơn nhiều, sức chịu tải từ 20 N/cm2 đến
40 N/cm2. Địa mạo đồng bằng thấp, địa hình bằng phẳng và liên tục, độ dốc thấp,
kênh rạch chằng chịt.
+ Mực nước ngầm sâu khoảng từ 0,5m đến 2m, dao động theo mùa.
+ Đánh giá là điều kiện địa chất công trình ít thuận lợi.
- Vùng B là đầm lầy với bùn sét hữu cơ hay than bùn dày từ 20m đến 30m,
sức chịu tải rất thấp dưới 5 N/cm2 phủ lên Pleistocen có tính chất cơ lý đất tốt
hơn nhiều, sức chịu tải từ 20 N/cm2 đến 40 N/cm2.
+ Thường xuyên ngập úng, nước phèn ăn mòn vật liệu xây dựng, nhiều cây
cỏ ưa nước. Việc tạo mặt bằng xây dựng, thi công phức tạp và tốn kém, điều kiện
ổn định cơng trình rất kém.
+ Đánh giá là điều kiện địa chất cơng trình khơng thuận lợi.

- Vùng C là địa hình tích tụ xen kẽ, chia thành 2 tiểu vùng :
+ Tiểu vùng C1 là đồng bằng tích tụ thấp, tầng đất sét mềm yếu chịu tải
dưới 5 N/cm2 dày từ 20m đến 30m phủ lên Pleistocen chịu tải từ 20 N/cm2 đến
40 N/cm2. So với vùng A thì C1 có mực nước ngầm sát mặt đất, nhiều nơi bị
ngập úng theo mùa, kênh rạch chằng chịt, bị ảnh hưởng thủy triều mạnh. Điều
kiện ổn định cơng trình kém, sử dụng móng cọc khó khăn hơn vùng A. Đánh giá
là điều kiện địa chất cơng trình kém thuận lợi.
+ Tiểu vùng C2 là địa hình tích tụ sơng, chịu ảnh hưởng trực tiếp sông Hậu,
tầng sét mềm yếu thay đổi tùy nơi từ 10m đến 30m, địa hình khơng liên tục, bị
chia cắt cách biệt, mạng lưới thủy văn khá dày, nước ngầm sát mặt đất. Điều kiện
ổn định cơng trình kém, việc tạo mặt bằng xây dựng khó khăn. Đặc điểm địa chất
cơng trình ít đồng nhất. Đánh giá là điều kiện địa chất cơng trình kém thuận lợi.


9

- Mặt cắt hố khoan địa chất điển hình ở khu vực thành phố Cần Thơ:

Hình 1.1. Hình trụ hố khoan địa chất điển hình ở khu vực Cần Thơ
+ CH1: Đất sét xám vàng đến xám đen lẫn ít hữu cơ đang phân hủy, ở trạng
thái dẻo. Chiều dày 1,6m, vị trí xuất hiện: từ ±0.0m đến -2.0m.


10

+ CH2: Đất sét màu xám xanh, xen ít vệt cát mỏng, trạng thái nhão. Chiều
dày 9,5m, vị trí xuất hiện: từ -2.0m đến -11.5m.
+ CL1: Đất sét màu xám xanh, pha ít cát mịn và vỏ sị ốc, trạng thái nhão.
Chiều dày 8m, vị trí xuất hiện: từ -11.5m đến -19.5m.
+ CH3: Đất sét xám, xen kẹp ít lớp cát mịn mỏng, trạng thái dẻo nhão.

Chiều dày 9,5m, vị trí xuất hiện: từ -19.5m đến -29.0m.
+ CL2: Đất sét xám trắng đến nâu đỏ, pha bột lẫn vệt cát mịn và ít kết von
cứng, trạng thái nửa cứng đến cứng. Chiều dày 11m trở lên, vị trí xuất hiện: từ
-29m đến -40m.
Nhận xét và đánh giá:
Đặc điểm nổi bật là hầu hết bề mặt của khu vực thành phố Cần Thơ được
bao phủ bởi tầng đất sét mềm yếu có sức chịu tải dưới 5 N/cm2 xen kẽ các thấu
kính cát, dày vài mươi mét phủ lên tầng đất cứng hơn có sức chịu tải từ 20 N/cm2
đến 40 N/cm2, nền đá sâu khoảng 800m. Do đó khả năng sử dụng nền thiên nhiên
hầu như khơng có, vì vậy sử dụng móng cọc làm việc như cọc ma sát. Nên việc
ứng dụng móng cọc ở vùng đất yếu này là đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tế.
1.2. Tổng quan về cọc ống thép
Cọc ống thép là loại cọc được làm từ vật liệu thép có đường kính từ trên
300mm trở lên. Cọc ống thép có sự khác biệt lẫn nhau về kết cấu mũi cọc, hình
dạng cọc và phương pháp hạ cọc vào đất nền dưới đáy móng. Cọc ống thép trịn
giữ một vai trị hết sức quan trọng trong xây dựng dân dụng và các cơng trình
quan trọng khác vì loại cọc này có cường độ cao và chất lượng đồng bộ.


11

Hình 1.2. Một số hình ảnh về cọc ống thép và thiết bị thi công cọc
1.2.1. Đặc điểm cọc ống thép
Tương tự như các loại cọc khác như cọc BTCT đúc tại chỗ, cọc khoan nhồi,
cọc ống ly tâm BTCT..., cọc ống thép được sử dụng cho kết cấu móng các cơng
trình xây dựng như nhà cao tầng, sân bay, bến cảng, cầu đường... Việc áp dụng
từng loại cọc phụ thuộc vào cơng tác chế tạo, thi cơng cơng trình, điều kiện tự
nhiên, loại kết cấu của từng cơng trình cụ thể.
Với sự phát triển về kinh tế và công nghiệp, ứng dụng cọc ống thép ngày
càng trở nên phổ biến hơn trong q trình phát triển đơ thị, cải thiện cơ sở hạ

tầng như đường sá, cầu cảng, nhà ở và những cơng trình khác. Cọc ống thép
mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với cọc bê tông bởi độ bền và cường độ cao
của vật liệu, đạt được khả năng chịu tải trọng cao và khả năng kháng ngang lớn.
Móng cọc ống thép thường được chia làm 2 loại: dạng đơn và dạng giếng.
Móng cọc ống thép dạng đơn được phát triển tương tự như các loại móng cọc
phổ biến như cọc khoan nhồi hay cọc đóng (ép) BTCT. Hệ móng gồm các cọc
được bố trí độc lập với số lượng và khoảng cách các cọc phụ thuộc vào thiết kế.
Tuy nhiên, một trong những tồn tại của dạng móng cọc này là đối với các trụ cầu
tại khu vực nước sâu, vẫn phải thi công hệ vòng vây cọc ván bao quanh để ngăn
nước, phục vụ cơng tác thi cơng bệ và thân trụ. Hệ móng cọc ống thép dạng
giếng gồm rất nhiều cọc ống thép được liên kết với nhau bằng khóa nối với tác
dụng khơng những làm chịu lực như kết cấu chính của móng mà cịn ngăn nước
tạm thời trong giai đoạn thi cơng. Móng cọc ống thép dạng giếng có thể dưới


12

dạng hình trịn, chữ nhật và hình ơ van. Phạm vi áp dụng móng này cho các vùng
nước sâu để giảm được thời gian thi cơng cơng trình.
1.2.2. Những thuận lợi và ưu điểm khi sử dụng cọc ống thép
- Sức chịu tải cao: cọc có khả năng chịu được tải trọng cơng trình rất lớn, và
có thể hạ sâu vào tầng đất cứng bên dưới cơng trình.
- Moment chịu uốn lớn: khả năng chịu tác động ngang có thể xảy ra tương
đối lớn nhờ vào cường độ cao của thép và độ uốn lớn. Do tính dẻo và khả năng
chịu biến dạng cao nên cọc ống thép đảm bảo được cho các cơng trình xây dựng
chịu được những tác động của động đất trong suốt thời gian xảy ra.
- Ngồi ra, cọc ống thép cịn có ưu điểm so với các lại cọc khác là giảm đi
được kích thước nền móng để tiết kiệm chi phí; trọng lượng cọc ống thép thấp
hơn nhiều so với cọc bê tông nên sẽ rút ngắn được thời gian vận chuyển và thi
công cọc; độ bền thi cơng cao, xây dựng nền móng có độ tin cậy cao.

1.2.3. Một số ứng dụng của cọc ống thép
Cọc ống thép đang được sử dụng rộng rãi nhờ vào cường độ vật liệu cao
của thép và thời gian thi công nhanh. Sau đây là một số ứng dụng của cọc ống
thép trong thi công xây dựng cơng trình:

a) Cầu tàu và bến cảng


13

b) Móng cơng trình dân dụng
Hình 1.3. Một số hình ảnh sử dụng cọc ống thép
1.2.4. Đặc tính chịu lực của cọc
™ Cọc chịu mũi
Cọc chịu mũi truyền phần lớn tải trọng tác dụng lên cọc vào tầng đá hoặc
lớp đất chặt bên dưới mũi cọc. Phần tải trọng còn lại tác dụng lên cọc có thể được
truyền vào lớp đất xung quanh thân cọc thông qua sức kháng ma sát bên.

a) Cọc chịu mũi lên lớp đá

b) Cọc chịu mũi lên lớp đất chặt

Hình 1.4. Cọc chịu mũi


14

Nhìn chung, khi thiết kế móng cọc thì yếu tố kỹ thuật và yếu tố kinh tế của
cọc chịu mũi nên được đề xuất trước tiên. Khi cọc ống thép tiết diện lớn được
thiết kế như cọc chịu mũi thì cường độ vật liệu thép có thể được khai thác một

cách hiệu quả.
™ Cọc ma sát
Cọc ma sát truyền tải trọng chủ yếu thông qua sức kháng ma sát bên của
các lớp đất xung quanh thân cọc. Ứng xử của cọc ống thép khơng bịt mũi có thể
được diễn tả theo hai trường hợp như sau:
- Cọc ma sát truyền tải trọng chủ yếu thông qua lớp đất xung quanh thân
cọc thông qua sức kháng ma sát bên trong và bên ngoài thân cọc. Một phần tải
trọng cũng được truyền vào mũi cọc.
- Cọc ma sát truyền tải trọng một phần thông qua lớp đất xung quanh thân
cọc thông qua sức kháng ma sát bên ngoài thân cọc. Một phần tải trọng cịn lại
được truyền vào cột đất chèn hình thành bên trong thân cọc tại vị trí mũi cọc. Cột
đất chèn này hình thành dựa trên tác dụng của ma sát giữa áp lực đất và sức
kháng ma sát bề mặt bên trong thân cọc. Loại cọc này thích hợp cho điều kiện cát
hạt thô hoặc lớp đất sét chặt trên nền đá hoặc đất chặt có độ dày lớn.


15

a) Ma sát mặt trong và mặt ngoài cọc

b) Ma sát mặt ngồi cọc và cột đất chèn

Hình 1.5. Cọc ma sát
™ Cọc liên kết dính
Cọc liên kết dính truyền tải trọng thơng qua sự kết dính hình thành trên bề
mặt thành cọc. Khi đó, sức kháng mũi cọc rất nhỏ. Kết cấu đặt trên loại cọc này
thông thường là tĩnh vì cọc truyền lực tác dụng ma sát lên các lớp đất bên dưới.
Độ lún cho phép của kết cấu và độ lún đều là yếu tố để xác định các giải pháp
ứng dụng loại cọc này.

16

Hình 1.6. Cọc liên kết dính
Cọc liên kết dính chỉ được sử dụng trong các kết cấu ổn định lâu dài khi mà
lớp đất dính rất dày và chặt. Lúc này, cọc ống thép được sử dụng như là cọc liên
kết dính sẽ được xem là thích hợp nhất.
1.2.5. Một số dạng cọc ống thép thường được sử dụng
Tùy theo mục đích và yêu cầu thiết kế mà cọc ống thép được sử dụng gồm
có hai dạng chính là cọc bịt mũi và cọc khơng bịt mũi (có cột đất chèn hoặc
khơng có cột đất chèn bên trong thân cọc).

Hình 1.7. Một số dạng cọc ống thép