Vấn đề thường gặp, nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc
nhồi bằng gầu khoan
I. Đặt vấn đề
Cọc khoan nhồi đang được sử dụng rộng rãi tại nhiều công trình dân dụng, công
nghiệp và giao thông tại Việt nam. Loại cọc này có khả năng áp dụng thích hợp
cho các công trình có tải trọng lớn, trong các khu đô thị đông đúc Trong
những năm gần đây, ngành xây dựng công trình giao thông ở nước ta đã có
những tiến bộ vượt bậc. Cùng với các công nghệ thi công cầu tiên tiến như đúc
hẫng cân bằng, đúc đẩy, thi công cầu dây văng khẩu độ lớn, đã và đang trở nên
phổ biến thì công nghệ thi công cọc khoan nhồi cũng đã được sử dụng một cách
rộng rãi. Qua thực tế thi công cho thấy đã có nhiều sai sót về mặt kỹ thuật và
xẩy ra một số sự cố đáng tiếc. Điều đó cho thấy cần phải quan tâm tới công tác
quản lý, kiểm tra và đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi và đề ra các giải pháp
khắc phục.
II. Tình hình áp dụng các phương pháp kiểm tra cọc khoan nhồi
II.1. Tình hình áp dụng các phương pháp kiểm tra chất lượng và xác
định sức chịu tải cọc khoan nhồi trên thế giới :
Trên thế giới, các phương pháp kiểm tra chất lượng và xác định sức chịu tải
cọc khoan nhồi được quan tâm từ rất sớm. Đến nay đã có rất nhiều các
nghiên cứu lý thuyết, các phương pháp và thiết bị kiểm tra được áp dụng có
hiệu quả trong công tác quản lý chất lượng cọc khoan nhồi. Có nhiều hãng
chuyên sản xuất thiết bị và thực hiện công tác kiểm tra, đánh giá chất lượng
cọc như PDI, LOADTEST của Mỹ, TNO của Hà Lan, Testconsult,
♦ Các phương pháp kiểm tra chất lượng cọc :
Các phương pháp kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi ban đầu chủ yếu dựa
vào nguyên lý phản hồi âm thanh, phản hồi xung. Năm 1983, Trung tâm thí
nghiệm động lực học ở Delft (Hà Lan) đã nghiên cứu, phát triển phương
pháp phản hồi âm thanh để kiểm tra độ đồng nhất thân cọc.
Năm 1977, Wetman đề xuất phương pháp phản hồi xung và đo trở kháng cọc
để xác định khuyết tật trong cọc và độ cứng của hệ cọc-đất nền. Đây chính là
Page | 2

Page | 3
Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc
nhồi bằng gầu khoan
cọc trước khi đổ bê tông. Cho đến nay phương pháp này đã được áp dụng
rộng rãi và được đưa vào tiêu chuẩn của nhiều nước. Công ty Loadtest đang
là hãng giữ độc quyền về sản xuất các thiết bị của phương pháp này.
Phương pháp thử tải cọc khoan nhồi mới nhất là “Phương pháp thử tải tĩnh
động STATNAMIC”. Phương pháp này được thí nghiệm lần đầu tiên vào
năm 1988 ở Canada. Từ năm 1989 nó đã bắt đầu dược ứng dụng trong thực tế
ở các nước Canada, Hà Lan, Nhật Bản, Năm 1995, Hội nghị quốc tế lần thứ
nhất về STATNAMIC tổ chức từ ngày 27-30/9 đã tập hợp gần 200 nhà khoa
học trên thế giới. Trong Hội nghị này đã thông báo các nghiên cứu lý thuyết
và thực nghiệm được tiến hành ở nhiều nước, đây cũng là diễn đàn để trao
đổi để hoàn thiện hơn phương pháp này. Hiện nay, hãng TNO của Hà Lan,
một hãng đi đầu trong nghiên cứu phương pháp STATNAMIC đang có hệ
thống thiết bị được sử dụng phổ biến nhất.
II.2. Tình hình áp dụng các phương pháp kiểm tra chất lượng và xác
định sức chịu tải cọc khoan nhồi ở Việt Nam :
ở nước ta trong những năm gần đây cọc khoan nhồi đã được sử dụng phổ
biến trong xây dựng nền móng các công trình xây dựng, giao thông,
cảng, Việc kiểm tra đánh giá chất lượng và sức chịu tải của cọc khoan nhồi
đã được quan tâm chú ý.
♦ Các phương pháp kiểm tra chất lượng cọc :
Phương pháp tia gama là phương pháp kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi
được sử dụng lần đầu tiên ở nước ta trong xây dựng cầu Việt Trì (vào đầu
những năm 90). Tuy nhiên nó có hạn chế về độ an toàn và bề dày bê tông đo
được, do đó không được áp dụng rộng rãi.
Hiện nay, các phương pháp kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi được sử dụng
phổ biến trong nước là phương pháp thử động biến dạng nhỏ (PIT, MIMP) và
phương pháp siêu âm truyền qua. Hầu hết các cọc khoan nhồi được kiểm tra

khác để giữ ổn định thành lỗ cọc) thì phải kiểm tra chất lượng dung dịch :
 Chế tạo dung dịch đạt chỉ tiêu kỹ thuật;
Page | 5
Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc
nhồi bằng gầu khoan
 Điều chỉnh dung dịch theo điều kiện địa chất công trình, điều kiện địa
chất thuỷ văn và công nghệ khoan cụ thể.
III.1.2. Kiểm tra chất lượng lỗ cọc :
Chất lượng lỗ cọc là một trong các yếu tố có ý nghĩa quyết định đến chất
lượng cọc. Việc khoan và dọn lỗ cọc, sau đó là cách giữ thành vách lỗ cọc là
những công đoạn quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng lỗ cọc tốt hay xấu.
Các chỉ tiêu về chất lượng lỗ cọc bao gồm vị trí, kích thước hình học, độ
nghiêng lệch, tình trạng thành vách và lớp cặn lắng ở đáy lỗ. Dưới đây trình
bày các thông số đánh giá chất lượng và phương pháp kiểm tra chúng.
Bảng Các thông số cần kiểm tra về lỗ cọc
TT Thông số kiểm
tra
Phương pháp kiểm tra
1 Tình trạng lỗ cọc
- Kiểm tra bằng mắt có thêm đèn dọi
- Dùng phương pháp siêu âm hoặc camera ghi chụp
thành lỗ cọc
2
Vị trí, độ thẳng
đứng và độ sâu
- Đo đạc so với mốc và tuyến chuẩn
- So sánh khối lượng đất lấy lên với thể tích hình
học của cọc
- Theo lượng dùng dung dịch giữ thành vách
- Theo chiều dài tời khoan

đường kính của lỗ cọc trước khi lắp đặt lồng cốt thép có thể bị co thắt lại
hoặc mở to ra do đó cần phải có kiểm tra để đối chiếu với các sai số quy định.
Thiết bị đo đường kính lỗ cọc gồm có 3 phần : đầu đo, bộ phóng đại và bộ
phận ghi có thể đo đường kính lỗ cọc đến 1,2 m. Nguyên tắc hoạt động của
thiết bị là do cơ cấu co giãn đàn hồi của 4 ăng ten ở đầu đo mà làm thay đổi
điện trở, dẫn đến thay đổi điện áp, kết quả sự thay đổi được hiển thị bằng số
hoặc máy ghi lưu giữ. Trị số điện áp biểu thị và đường kính cọc có quan hệ :

I
V
k
∆
+=
0
φφ
;
Trong đó :
φ - đường kính lỗ cọc đo được, m;
φ
0
- đường kính lỗ cọc lúc đầu, m;
∆V - Biến đổi điện áp, V;
k - hệ số m/Ω;
I - Cường độ dòng điện, A.
 Tình trạng thành vách và độ nghiêng cọc :
Page | 7
Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc
nhồi bằng gầu khoan
Khi cọc nhồi được tạo lỗ trong điều kiện khô ráo thì việc kiểm tra tình trạng
thành vách, độ thẳng đứng, độ sâu, lớp đất rời nằm ở đáy lỗ, lắp đặt lồng cốt

8
3
7
9
5
4
Page | 8
Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc
nhồi bằng gầu khoan
2. Bộ phận ngăn nước;
3. Dây cáp bằng thép;
4. Bộ phận khống chế lên xuống;
5. ống quấn dây điện;
6. Bộ phận khống chế lúc xuống;
7,9. ống quấn dây cáp;
8. Động cơ điện;
10. Dây điện.
Thiết bị đo thành vách, lỗ cọc DM-684
Thiết bị gồm có máy phát sóng âm, đầu dò phát và đầu dò thu, bộ phận
khuếch đại, máy ghi và máy nâng hạ.
Bộ phận chủ yếu của máy phát sóng âm là thiết bị rung. Điện mạch xung có
tần số nhất định mà máy rung sinh ra sau khi được phóng đại chuyển thành
sóng âm nhờ đầu dò phát. Tần số rung của thiết bị có thể điều chỉnh, thu được
sóng âm của các loại tần số để đáp ứng các yêu cầu kiểm tra khác nhau.
Bố trí thiết bị DM-68 trên miệng lỗ khoan
Bộ phận khuếch đại, phóng đại, chỉnh hình và hiển thị tín hiệu điện do đầu dò
Page | 9
Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc
nhồi bằng gầu khoan
thu truyền đến, hiển thị thời gian bằng trục thời gian hoặc hiển thị bằng số.

 Các kết quả kiểm tra về đường kính lỗ khoan bao gồm : bảng số liệu
đường kính lỗ khoan ở các cao độ như : đỉnh ống casing, chân ống
casing, cao độ mũi cọc và một số cao độ khác theo đề cương kiểm
tra.
 Kết quả độ nghiêng của lõ khoan bao gồm : độ nghiêng của ống
casing, độ nghiêng của thành vách lỗ khoan;
 Các biên bản kiểm tra hiện trường.
III.1.2.2. Đo bề dày lớp cặn lắng :
Bề dày của lớp cặn lắng ở đáy lỗ cọc có ảnh hưởng rất lớn đến sức chịu tải
Page | 11
Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc
nhồi bằng gầu khoan
của cọc và độ lún của công trình, do đó khi thi công phải có các biện pháp
đảm bảo để độ dày lớp cặn lắng không được vượt trị số quy định. Hiện nay
chưa có biện pháp nào thực sự hữu hiệu để đo được bề dày lớp cặn lắng này.
Tuy nhiên, người ta có thể dùng một số phương pháp sau :
 Phương pháp chùy rơi :
Dùng chùy hình côn nặng khoảng 1 kg, có tai để buộc dây và thả chầm chậm
vào lỗ khoan. Phán đoán mặt lớp cặn lắng bằng bằng cảm giác tay cầm dây,
độ dày lớp cặn là hiệu số giữa độ sâu đo được lúc khoan xong với độ sâu đo
được bằng chùy này. Đây là phương pháp thủ công, phụ thuộc nhiều vào
người đo và chỉ phù hợp với cọc có độ sâu nhỏ.
 Phương pháp điện trở :
Dựa vào tính dẫn điện khác nhau của môi trường không đồng nhất (gồm
nước+dung dịch giữ thành và các hạt cặn lắng) mà xác định chiều dày lớp
cặn lắng này bằng trị số biến đổi của điện trở.
Theo định luật Ôm, ta có :
RR
R
VV

tục thả đầu dò, ghi số đọc V
2
, ghi lại độ sâu h
2
Cho đến khi đầu dò không
chìm được nữa, ghi lại độ sâu h
3
. Độ sâu cọc khoan đã biết là H nên chiều
Page | 12
3
4
2
1
5
Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc
nhồi bằng gầu khoan
dày lớp cặn lắng có thể tính là:
(H - h
1
) hoặc (H - h
2
) hoặc (H - h
3
)
Hình dưới trình bày nguyên lý xác định chiều sâu lớp cặn lắng bằng phương
pháp điện trở.
1
2 3
V
1

nhận được lúc này là t
1
, khi gặp lớp đáy cặn phản xạ lại ghi nhận thời gian là
t
2
, chiều dày lớp cặn lắng sẽ được tính theo công thức :

;
2
12
C
tt
h
−
=
Trong đó : h - độ dày lớp cặn lắng, m;
t
1
và t
2
- thời gian phát và thu khi sóng gặp mặt và đáy lớp cặn,
giây;
C - Vận tốc của sóng âm trong cặn lắng, m/giây.
III.1.3. Kiểm tra chất lượng bê tông và công nghệ đổ bê tông :
Công nghệ đổ bê tông và chất lượng bê tông khi thi công trong lỗ cọc có
dung dịch vữa là yếu tố quyết định đến chất lượng cọc khoan nhồi. Do đó thi
công bê tông cọc khoan nhồi trong đất có nước ngầm phải tuân thủ các quy
định về đổ bê tông dưới nước và phải có sự kiểm tra chất lượng bằng các
thông số sau:
 Độ sụt;

 Phương pháp phản hồi âm thanh (Sonic Echo Test-SET) :
Phương pháp phản hồi âm thanh được phát triển ở Trung tâm thí nghiệm
Động lực học ở Delft, Hà Lan. Ưu điểm của phương pháp này là việc kiểm
tra được tiến hành nhanh, ít tốn kém và không phải can thiệp vào bên trong
cọc. Những nghiên cứu của Finno năm 1995 cho thấy rằng ngay cả khi đầu
cọc được bọc lại thì phương pháp này vẫn tỏ ra có hiệu quả.
Page | 15
Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc
nhồi bằng gầu khoan
Bóa
Mµn h×nh
Thêi gian (mili gi©y)
ChuyÓn vÞ
M¸y ®o dao ®éng
Bé chuyÓn ®æi
Cäc
Mô hình phương pháp phản hồi âm thanh
Về lý thuyết phương pháp này khá đơn giản. Dùng búa gõ vào đầu cọc sẽ tạo
ra sóng âm thanh truyền dọc theo chiều dài cọc xuống phía dưới. Sóng này
khi gặp đáy cọc hoặc một khuyết tật trong cọc sẽ phản xạ trở lại và được thu
bởi một máy đo gia tốc hoặc một bộ chuyển đổi khác phù hợp. Thời gian
hành trình của sóng xuống đến khuyết tật trên cùng hoặc đáy cọc và phản hồi
lại lên đến đầu cọc được đọc từ tín hiệu hiển thị trên màn hình của máy đo
dao động hoặc máy tính.
Nếu biết được vận tốc của sóng âm thanh trong bê tông thì chiều dài cọc
(hoặc khoảng cách từ đầu cọc đến một khuyết tật) sẽ được xác định theo
công thức sau :

2
.Ct

thước đã được kiểm tra đạt chất lượng tốt, thì trong cọc này có thể đã xuất
hiện khuyết tật. Từ số liệu này có thể xác định được độ cứng động mũi
cọc theo công thức :

2 /( / )
M M
E f V f
π
=
• Giá trị độ cứng động mũi cọc tăng theo độ phản xạ mũi cọc. Phản xạ
mũi cọc thấp thường là do sức kháng của đất cao. Tuy nhiên, cũng có
thể là các đặc trưng của cọc thay đổi lớn hoặc do sức cản động vật liệu
cọc và nó chỉ liên quan gián tiếp đến sức chịu tải của cọc. Do đó giá
trị E được tính toán để cung cấp một kết quả mang tính định lượng để
đánh giá chất lượng cọc như :
Page | 17
Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc
nhồi bằng gầu khoan
 Tình trạng mũi cọc;
 Các vết nứt ngang;
 Độ cứng ngang của cọc;
 Các tính chất về độ ẩm, ma sát của đất.

2

1

0

100

L
C
f
2
=∆
;
Trong đó :
∆f - thời gian hành trình của sóng âm, giây;
L - chiều dài cọc hoặc khoảng cách từ đầu cọc đến khuyết tật, m;
C - Vận tốc của xung trong bê tông, m/giây.
Từ công thức này dễ dàng xác định được, chiều dài cọc hoặc vị trí của khuyết
tật trong cọc.
 Thứ ba, giá trị giới hạn trung bình (đường nét đứt) của đường cong số liệu
ra có thể liên quan đến diện tích tiết diện ngang trung bình của cọc nếu
0
0
F
V
Page | 18
Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc
nhồi bằng gầu khoan
cho rằng môđun đàn hồi và tỷ trọng bê tông không thay đổi suốt chiều dài
cọc.
III.2.2.2. Các thiết bị sử dụng :
Nói chung phương pháp này khá đơn giản về cả nguyên lý cũng như các thiết
bị cần thiết. Hiện nay, trên thế giới có một số nhà sản xuất các bộ thí nghiệm
biến dạng nhỏ như Pile Dynamic Inc.(PDI)-Mỹ, TNO-Hà Lan Nhưng bộ
thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất và đã được đưa vào trong tiêu chuẩn Mỹ
ASTM D5882-96 là bộ thiết bị Pile Integrity Tester-PIT của hãng PDI
Cleveland Ohio Mỹ.

Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc
nhồi bằng gầu khoan
Nền : Khảo sỏt và thử nghiệm - Phần 4 : Phương pháp dùng trở kháng
Ngoài các thông tin về khuyết tật của cọc như phương pháp PIT, phương
pháp này còn cho phép xác định được độ cứng đàn hồi của hệ cọc-nền, tham
số dùng để tính móng trên nền đàn hồi.
III.2.2.3. Trình tự tiến hành :
 Chuẩn bị đầu cọc :
Việc chuẩn bị phần trên đầu cọc nhằm mục đích :
• Tiếp xúc thuận tiện với đầu cọc (tháo bỏ cốt đai);
• Loại bỏ phần bê tông bị rỗ, xốp hoặc nứt, làm vệ sinh một mặt phẳng
nằm ngang và không ngập nước;
• Tạo được hai diện tích phẳng có đường kính từ 10 cm đến 15 cm, một
ở tâm và một ở chu vi;
 Thử nghiệm :
• Đặt thiết bị thu trên đầu cọc có dính một chất làm tiếp xúc để đảm bảo
tiếp nhận tốt các sóng truyền cơ học;
• Kiểm tra ảnh hưởng của các nguồn dao động bên ngoài;
• Tác dụng một lực va đập lên mặt phẳng giữa tâm cọc theo hướng song
song với trục cọc;
• Đo, xử lý và hiển thị các tín hiệu.
III.2.2.4. Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng :
 Các ưu điểm của phương pháp :
Phương pháp thử động biến dạng nhỏ có hai ưu điểm chính, đó là :
• Thực hiện kiểm tra và xác định kết quả nhanh chóng, bình thường có
thể thực hiện kiểm tra đến 20 cọc/ngày;
• Không cần phải đặt các ống riêng trong cọc.
 Hạn chế của phương pháp :
Phương pháp phản hồi âm thanh có một số hạn chế sau:
• Thứ nhất, quãng đường truyền sóng càng dài thì năng lượng sóng sẽ

Phương pháp thử động biến dạng nhỏ được xem như là một phương pháp thô
chỉ có thể xác định được các khuyết tật lớn như là đất lẫn vào cọc nhiều hoặc
Page | 22
Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc
nhồi bằng gầu khoan
đáy cọc khoan chưa đến độ sâu thiết kế. Trên hình dưới thể hiện hình ảnh của
một khuyết tật mà phương pháp này có khả năng phát hiện ra được với độ tin
cậy cao. Phương pháp này cũng chỉ thích hợp với các cọc có chiều dài nhỏ
hơn 30 lần đường kính.
Baker sau nhiều thí nghiệm đã khuyến nghị rằng phương pháp thử động biến
dạng nhỏ không nên sử dụng như là phương pháp đầu tiên để kiểm tra độ
nguyên vẹn của các cọc khoan nhồi khi mà sức chịu tải đáy cọc chiếm
khoảng 40% sức chịu tải của cọc.
Khuyết tật nghiêm trọng mà phương pháp
thử động biến dạng nhỏ có thể phát hiện được
Một biến thể của phương pháp này được được Olson phát triển năm 1993 gọi
là phương pháp sóng uốn. Phương pháp này được sử dụng để phát hiện
khuyết tật bằng việc tác động lên thành cọc hoặc kết cấu phía trên đầu cọc
khi không thể tiếp cận được đầu cọc.
III.2.3. Phương pháp chấn động song song (Parallel Seismic Test) :
Trong những trường hợp không tiếp cận được đầu cọc, hoặc cọc quá dài thì
người ta phải sử dụng một phương pháp khác gọi là phương pháp chấn động
song song. Mô hình thí nghiệm của phương pháp này được thể hiện trên hình
Page | 23
Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc
nhồi bằng gầu khoan
Mô hình phương pháp chấn động song song
Trong phương pháp này, người ta dùng búa tác động lên một điểm của kết
cấu phía trên cọc, sóng tạo ra sẽ truyền dọc theo cọc xuống phía dưới. Một
phần năng lượng của sóng trong cọc sẽ được truyền sang đất đá gần cọc. Thời

Hai bộ thu như trên hình cùng với một gia tốc kế sẽ cung cấp một lượng
thông tin có giá trị và cho phép xác nhận được bất kỳ một sự bất thường nào
Page | 25
Vấn đề thường gặp nguyên nhân và biện pháp xử lý khi làm lỗ cọc
nhồi bằng gầu khoan
của tín hiệu thu được. Ví dụ trên hình dưới cho thấy biên độ của các tín hiệu
máy dò âm thanh trong đất được vẽ trên đồ thị với tỷ lệ thời gian bình
thường. Sự truyền sóng ứng suất tới cũng như sóng ứng suất phản xạ từ đáy
cọc có thể được thấy ở mỗi vị trí của máy dò âm thanh. Trên đồ thị, trục
ngang là trục thời gian, các đường thẳng nối các điểm trên các đường cong
cắt nhau tại độ sâu từ đó sóng âm phản xạ, có thể xác định được mặt chiếu
đứng của cọc. Nếu sóng phản xạ tới từ một cấp độ cao hơn hoặc các tín hiệu
bị cản trở tại một hoặc nhiều cấp trước khi phản xạ tại đáy cọc thì cọc có thể
đã có khuyết tật.
So với phương pháp phản hồi âm thanh thì các bộ thu nhận tín hiệu của
phương pháp này có ưu điểm hơn do giảm được độ nhiễu tín hiệu, có thể cài
đặt được nhiều các bộ thu và tất nhiên cũng có thể bố trí bộ thu ở đáy cọc.
Tuy nhiên phương pháp này cũng có những hạn chế như phương pháp phản
hồi âm thanh. Ngoài ra giá thành của nó đắt hơn và việc sử dụng phương
pháp này phải được quyết định trước khi thi công cọc.
Một kết quả điển hình của phương pháp
III.2.5. Phương pháp khoan và lấy mẫu (Drilling and Coring) :
Một phương pháp nữa được dùng để kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi là
phương pháp khoan và lấy mẫu. Các phương pháp này đưa ra được tương đối