Về một số sự cố cọc khoan nhồi, đặc biệt
trong vùng castơ
PGS.TS. Nguyễn viết Trung
Th.S. Nguyễn tuấn Anh
1. Giới thiệu
Các sự cố điển hình về cọc khoan nhồi đã đợc tổng kết và phân tích trong nhiều tài liệu
giáo khoa và các bài báo khoa học. Trong khuôn khổ báo cáo khoa học ỏ Hội nghị này, chúng
tôi xin đề cập đến một dạng sự cố cọc khoan nhồi đã gặp nhiều trong các công trình ở Việt
nam nhng còn ít đợc thảo luận và tổng kết. Đó là các sự cố cọc khoan nhồi trong vùng castơ
Qua mấy chục năm áp dụng, thông qua việc nghiên cứu, thí nghiệm, tổng kết, chúng ta đã
có đợc Quy trình Thiết kế móng cọc 22TCN-21-86 trong đó có quy định việc thiết kế cọc
khoan nhồi, Quy trình Thi công và Nghiệm thu cọc khoan nhồi 22TCN-257-2000. Chúng ta
đã quen thuộc với các phơng pháp tính toán khả năng chịu tải thẳng đứng và nằm ngang của
cọc khoan nhồi nói chung theo các Tiêu chuẩn quốc tế và Việt nam, nhng các tham số để xác
định khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi trong vùng có hang động castơ thì đến nay vẫn
cha đợc tổng kết.
Trong các quy trình quy phạm trên, cha có một tài liệu nào chỉ dẫn chi tiết về việc khảo
sát thiết kế đối với các công trình đặt trên vùng địa chất có hang động castơ. Trớc bức xúc
trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến các sự cố trong thi công cọc khoan nhồi ở các
cầu trên đờng Hồ Chí Minh đi qua khu vực hang động castơ. Bộ GTVT đã có văn bản số
351/GTVT-CGĐ ngày 12 tháng 2 năm 2001 hớng dẫn quá trình khảo sát thiết kế và thi công
các công trình trên tuyến đờng Hồ Chí Minh trong vùng địa chất có hang động castơ, trong khi
chờ ban hành chính thức Hớng dẫn chi tiết quy định khảo sát thiết kế, thi công cọc khoan
nhồi trong vùng hang động Castơ. Tuy nhiên nội dung của công văn này cũng cha đa ra các
biện pháp cụ thể nhằm khắc phục các sự cố phát sinh trong quá trình thi công cũng nh nguyên
tắc thiết kế cọc khoan nhồi trong vùng hang động castơ.
2. Một số công trình điển hình sử dụng cọc khoan nhồi trong
vùng castơ :
Đối với Việt Nam, đặc điểm địa hình chủ yếu là đồi núi (chiếm đến 3/4 diện tích). Trong
đó đá vôi đợc coi là một tài nguyên khoáng sản lớn thứ 2 ở châu á, sau Trung Quốc với gần
6000 km

Đông và nhánh Tây). Trong đó nhánh Tây đi trên đỉnh hệ thống hang động Phong Nha. Các
cầu xây dựng ở khu vực này đều sử dụng kết cấu móng cọc khoan nhồi để xuyên qua địa tầng
hang động castơ. Tiêu biểu nh:
Cầu Troóc (Bố Trạch - Quảng Bình): Sử dụng móng cọc khoan nhồi đờng kính D = 80
cm, sức chịu tải của cọc 420 ữ 450 tấn. Chiều dài cọc thay đổi từ 18 ữ 28m. Trong đó bề dày
lớp đất phủ khoảng 8m, còn lại là đá vôi phong hoá nứt nẻ, hang rãnh castơ, có hang vòm cao
2.4m. Sử dụng máy khoan đập cáp CZ-30 của Trung Quốc. Giữ thành hố khoan bằng ống
vách, việc khoan cọc gặp rất nhiều khó khăn.
Cầu Trạ Ang (Bố Trạch- Quảng Bình): Sử dụng móng cọc khoan nhồi đờng kính D = 100
cm . Sức chịu tải của cọc 500 ữ 600 tấn. Chiều dài cọc thay đổi D = 19 ữ39 m. Bề dày tầng đất
lớp phủ khoảng 8 ữ10m. Còn lại là đá vôi nứt nẻ, hang rãnh castơ, có những cọc vợt qua 2 ữ3
tầng hang. Sử dụng máy khoan GPS và đập cáp CZ-30 của Trung Quốc, giữ thành lỗ khoan
bằng ống vách thép. Việc khoan cọc rất khó khăn, mất rất nhiều thời gian, có cọc khoan đến 6
tháng.
Cầu Vĩnh Sơn (Bố Trạch - Quảng Bình) thuộc nhánh Đông đờng Hồ Chí Minh: Sử dụng
kết cấu cọc khoan nhồi đờng kính D = 1 m (mố 5 cọc, trụ 4 cọc), khi khoan kiểm tra mùn đầu
cọc phát hiện bên dới mũi cọc là hang động castơ (trần vòm hang còn khoảng 1 m ), phải xử lý
mất nhiều thời gian
3. một số sự cố của công trình có cọc khoan nhồi trong vùng
castơ ở nớc ta:
Sau đây sẽ trình bày một số sự cố đã gặp ở một số cầu sử dụng kết cấu móng cọc nhồi qua
vùng hang động castơ.
3.1. Ví dụ về hiện trạng castơ ở nhà máy xi măng Tam Điệp:
Nhà máy xi măng Tam Điệp (Ninh Bình) do Đan Mạch thiết kế và giám sát thi công.
Móng sử dụng kết cấu cọc khoan nhồi. Toàn bộ kết cấu móng sử dụng khoảng gần một nghìn
cọc. Trớc khi khoan cọc nhồi, T vấn giám sát đã cho khoan kiểm tra castơ tại tim mỗi cọc. Tài
liệu khoan kiểm tra castơ tại 175 cọc cho kết quả nh sau:
2
Hình 1: Nhà máy xi măng Tam Điệp
K


s
â
u

đ
á
y

l
ớ
p

(
m
)
B
ề

d
ầ
y

l
ớ
p

(
m
)

0 . 8 0
3 8 . 4 1
1 3 . 5 0
0 . 2 0
3 7 . 5 11 4 . 4 0
0 . 9 0
3 7 . 1 11 4 . 8 0
0 . 4 0
3 6 . 7 11 5 . 2 0
0 . 4 0
3
3 0 . 3 12 1 . 6 0
> 6 . 4 0
Đ á v ô i m ầ u x á m x a n h l i ề n k h ố i. C ứ n g c h ắ c .
H ì n h t r ụ l ỗ k h o a n 1 9
l ỗ k h o a n :
C a o đ ộ l ỗ k h o a n :
T o ạ đ ộ l ỗ k h o a n :
Đ á v ô i m ầ u x á m x a n h p h o n g h o á n ứ t n ẻ m ạ n h ,
x u ấ t h i ệ n n h i ề u h a n g , r ã n h K a r s t e r đ ư ợ c l ấ p n h é t b ù n s é t .
4 . 2 9 - 2 1 . 6 0
M ẫ u l ư u
3
H ì n h t r ụ l ỗ k h o a n 6 8
K
ý

h
i
ệ

đ
á
y

l
ớ
p

(
m
)
B
ề

d
ầ
y

l
ớ
p

(
m
)
T r ụ c ắ t
h ố đ à o
M ô t ả
đ ị a t ầ n g
L ý t r ì n h :

3 1 . 5 92 0 . 2 0
1 . 6 0
3 0 . 4 92 1 . 3 0
1 . 1 0
2 9 . 0 92 2 . 7 0
1 . 4 0
2
2 7 . 5 92 4 . 2 0
1 . 5 0
Đ á v ô i m ầ u x á m x a n h p h o n g h o á n ứ t n ẻ m ạ n h ,
x u ấ t h i ệ n n h i ề u h a n g , r ã n h K a r s t e r đ ư ợ c l ấ p n h é t b ù n s é t .
2 4 . 1 92 7 . 6 0
3 . 4 0
2 2 . 3 92 9 . 4 0
1 . 8 0
1 9 . 4 93 2 . 3 0
2 . 9 0
3
1 2 . 7 93 9 . 0 0
> 6 . 7 0
Đ á v ô i m ầ u x á m x a n h l i ề n k h ố i . C ứ n g c h ắ c .
1 5 . 6 8 - 3 9 . 0 0
M ẫ u l ư u
4
Hiện trạng Castơ nhà máy Xi măng Tam Điệp
111
34
1
21
1

nghệ khoan tạo lỗ có ống vách và để lại ống vách sau khi đổ bê tông cọc.
Trong bớc bản vẽ thi công, tại mỗi vị trí tim cọc đều khoan xăm 1 lỗ khoan địa chất để
xác định chiều dài cọc chính thức đối với từng cọc, với nguyên tắc mũi cọc phải đặt trên đá
liền khối tối thiểu 5 m . Kết quả khoan xăm cho thấy cao độ đặt mũi cọc rất khác nhau điều đó
chứng tỏ hệ thống hang động castơ bên dới phát triển rất phức tạp. Ngoài ra cờng độ đá vôi
lớn R' = 1400 kG/cm
2
.
B- Công nghệ khoan cọc nhồi cầu T :
(1) Dới thiệu năng lực máy khoan CZ-30 của Trung Quốc :
- Phơng pháp khoan : Dùng phơng pháp khoan đập.
- Đờng kính khoan : 600 ữ1500 mm .
- Chiều sâu khoan lớn nhất : 80m
- Trọng lợng quả búa 2.5 tấn.
- Bảo vệ thành hố khoan bằng ống vách thép và để lại sau khi đổ bê tông.
(2) Trình tự các bớc công nghệ :
*B ớc 1 :
- San nền mặt bằng công trờng, làm lán trại, đờng vào công trờng, đắp cạp mở rộng mặt
bằng thi công mố. Đối với trụ đắp đờng công vụ cho máy khoan xuống và đắp đào thi công trụ
.
- Thi công hệ thống thoát nớc tạm .
* B ớc 2 :
- Lập, dựng và định vị ống vách .
- Dùng búa đóng cọc chấn động để đóng ống vách xuống. Để cho thành ống vách phía
trên không bị biến dạng, phải đặt trên miệng ống 1 tấm thép dày 30mm .
- Dùng búa đập đất, đá trong lòng ống vách, lấy mùn khoan bằng gàu.
- Kiểm tra độ lắng động và mùn trong lỗ khoan.
- Kiểm tra cao độ đáy lộ khoan .
- Nghiệm thu lỗ khoan .
* B ớc 3 :

ớ
p

(
m
)
Đ
ộ

s
â
u

đ
á
y

l
ớ
p

(
m
)
B
ề

d
ầ
y

ẫ
u
Đ
ộ

s
â
u

m
ẫ
u

(
m
)
N 1N 2N 3
N
S
P
T

(
N
2
+
N
3
)
Đ ồ t h ị N

l ẫ n c á t p h a , c u ộ i s ỏ i .
3 a
- 5 . 8 61 5 . 2 0
4 . 2 0
Đ á v ô i m ầ u x á m t r ắ n g , p h o n g h o á n ứ t
n ẻ m ạ n h , đ ô i c h ỗ v ỡ v ụ n . X e n k ẹ p n h i ề u
h a n h r ã n h C a s t ơ đ ư ợ c l ấ p n h é t đ ầ y b ở i
s é t p h a l ẫ n d ă m s ạ n
- 7 . 2 61 6 . 6 0
1 . 4 0
- 8 . 3 61 7 . 7 0
1 . 1 0
- 8 . 7 61 8 . 1 0
0 . 4 0
- 9 . 4 61 8 . 8 0
0 . 7 0
- 1 0 . 1 61 9 . 5 0
0 . 7 0
3 b
- 1 5 . 6 62 5 . 0 0
5 . 5 0
Đ á v ô i l i ề n k h ố i m ầ u x á m t r ắ n g . C ứ n g
c h ắ c
N D 1
2 - 2 . 2
N D 2
3 . 8 - 4
N D 3
5 . 8 - 6
N D 4

9 . 4 5
2 . 0 3 . 04 . 0 7
1 0 . 5 0
1 0 . 9 5
6 . 08 . 01 2 . 02 0
0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
7
K
ý

h
i
ệ
u

l
ớ
p
C
a


(
m
)
B
ề

d
ầ
y

l
ớ
p

(
m
)
T r ụ c ắ t
h ố đ à o
M ô t ả
đ ị a t ầ n g
T ỷ l ệ :
N g à y h o à n t h à n h :
N g à y k h ở i c ô n g :
M ự c n ư ớ c d ư ớ i đ ấ t :
X u ấ t h i ệ n :
ổ n đ ị n h :
S
ố

N
2
+
N
3
)
Đ ồ t h ị N
S P T
T h í n g h i ệ m S P T
Đ
ộ

s
â
u

(
m
)
S ố b ú a
t r ê n
1 5 c m
đ ư ờ n g h ồ c h í m i n h
đ o ạ n : k h e g á t - u b ò ( k m 0 - k m 6 2 )
G i a i đ o ạ n : t h i ế t k ế k ỹ t h u ậ t
L K 2
8 . 5 0 0 m
K m 1 + 0 6 3 . 9 4
1 / 2 0 0
m

- 1 6 . 5 02 5 . 0 0
4 . 8 0
Đ á v ô i l i ề n k h ố i m ầ u x á m t r ắ n g . C ứ n g
c h ắ c
N D 1
1 . 8 - 2
N D 2
3 . 8 - 4
N D 3
6 . 2 - 6 . 4
N D 4
8 . 8 - 9
N D 5
1 0 - 1 0 . 2
N D 6
1 2 - 1 2 . 2
N D 7
1 4 - 1 4 . 2
K N D 8
1 5 . 8 - 1 6
N D 9
1 7 . 8 - 1 8
K N D 1 0
1 9 - 1 9 . 2
N D 1 1
2 0 . 2 - 2 0 . 4
N D 1 2
2 1 . 3 - 2 1 . 5
N D 1 3
2 4 . 8 - 2 5

8