BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

NGÔ CHÂU PHƯƠNG

PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG VÀ CƠ SỞ XÁC
ĐỊNH CÁC HỆ SỐ SỨC KHÁNG CỌC KHOAN NHỒI MÓNG
MỐ TRỤ CẦU Ở KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦM
MÃ SỐ: 62.58.02.05.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội-2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

NGÔ CHÂU PHƯƠNG

PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG VÀ CƠ SỞ XÁC
ĐỊNH CÁC HỆ SỐ SỨC KHÁNG CỌC KHOAN NHỒI MÓNG
MỐ TRỤ CẦU Ở KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦM
MÃ SỐ: 62.58.02.05.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Trần Đức Nhiệm

quý báu này.
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Đức Nhiệm và
PGS.TS Nguyễn Ngọc Long đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi hiệu chỉnh và hoàn
thiện luận án./.
Hà Nội, ngày 16 tháng 06 năm 2014
NGHIÊN CỨU SINH

Ngô Châu Phương


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii
MỤC LỤC .................................................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..........................................................................................ix
THUẬT NGỮ VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................xi
CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN .................................................... xiii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................1
Chương 1. TỔNG QUAN .............................................................................................5
1.1. CỌC KHOAN NHỒI VÀ ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ HẠ
TẦNG .............................................................................................................................. 5
1.1.1. Khái niệm chung, đặc điểm kết cấu và công nghệ đặc trưng ...................... 5
1.1.2. Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi ở trong và ngoài nước .......................... 7
1.1.2.1. Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi trên thế giới........................................ 7
1.1.2.2. Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi ở Việt Nam ........................................ 8
1.1.3. Hiện trạng và đặc điểm sử dụng cọc khoan nhồi ở khu vực Tp.HCM. ..... 10
1.1.3.1. Hiện trạng sử dụng cọc khoan nhồi trong xây dựng công trình ở khu vực


.................................................................................................................... 25

1.3. PHÂN TÍCH CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỨC
KHÁNG CHO CỌC KHOAN NHỒI MỐ TRỤ CẦU Ở NƯỚC NGOÀI TRÊN CƠ SỞ
ĐẢM BẢO ĐỘ TIN CẬY ............................................................................................ 25
1.4. PHÂN TÍCH CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LRFD VÀ
XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỨC KHÁNG TRONG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU
CÔNG TRÌNH CẦU Ở VIỆT NAM............................................................................. 28
1.5. NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI ................................................................... 30
1.5.1. Một số tồn tại trong tiêu chuẩn thiết kế cầu đường bộ 22TCN272-05 và
AASHTO LRFD 2012 (2007) ....................................................................................... 30
1.5.2. Một số tồn tại của các công trình nghiên cứu khoa học liên quan............. 31
1.6. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................. 32
1.7. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................... 32
Chương 2. NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỨC KHÁNG
ĐỠ DỌC TRỤC CỌC KHOAN NHỒI THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY .......33
2.1. CÁC KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ CHUNG ............................................... 33
2.1.1. Các định nghĩa và thuật ngữ trong lý thuyết xác suất thống kê ..................... 33
2.1.2. Các định nghĩa và thuật ngữ trong lý thuyết độ tin cậy ................................. 34


v

2.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG THỐNG KẾ CỦA BIẾN NGẪU
NHIÊN........................................................................................................................... 36
2.2.1. Lựa chọn loại biến (mẫu) ngẫu nhiên thống kê và xác định cỡ mẫu tối thiểu 37
2.2.2. Phương pháp kiểm định loại bỏ những số liệu bất thường ............................ 39
2.2.3. Ước lượng sơ bộ các tham số đặc trưng của biến gộp ngẫu nhiên tương đối 39
2.2.4. Phương pháp kiểm định phân phối xác suất phù hợp cho biến gộp ngẫu nhiên

3.3.2. Theo tiêu chuẩn TCXDVN 205-98 và JRA 2002-SHB_Part IV ................... 65
3.4. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC KHÁNG ĐỠ DỌC TRỤC
CỰC HẠN THỰC ĐO CHO CỌC KHOAN NHỒI ..................................................... 67
3.5. PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG THỐNG KÊ CHO BIẾN GỘP SỨC KHÁNG ĐỠ
DỌC TRỤC CỌC KHOAN NHỒI MÓNG MỐ TRỤ CẦU THEO CƯỜNG ĐỘ ĐẤT
NỀN Ở KHU VỰC TP.HCM........................................................................................ 68
3.5.1. Khảo sát thu thập cơ sở dữ liệu thí nghiệm thử tải tĩnh nén dọc trục phục
vụ nghiên cứu ................................................................................................................ 68
3.5.2. Phân tích đặc trưng thống kê dữ liệu ......................................................... 72
3.6. ĐỀ XUẤT ĐẶC TRƯNG THỐNG KẾ CỦA CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
ĐẾN VIỆC XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỨC KHÁNG ........................................................... 81
3.7. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 3 ........................................................... 83
Chương 4. NGHIÊN CỨU ĐỊNH CHUẨN VÀ ĐỀ XUẤT HỆ SỐ SỨC KHÁNG
ĐỠ DỌC TRỤC CỌC KHOAN NHỒI MÓNG MỐ TRỤ CẦU THEO ĐIỀU
KIỆN CƯỜNG ĐỘ ĐẤT NỀN Ở KHU VỰC TP.HCM..........................................85
4.1. LỰA CHỌN, ĐỀ XUẤT CHỈ SỐ ĐỘ TIN CẬY MỤC TIÊU CHO THIẾT KẾ
CỌC KHOAN NHỒI MÓNG MỐ TRỤ CẦU ............................................................. 85
4.1.1. Khái niệm về việc thiết lập chỉ số độ tin cậy mục tiêu................................... 85
4.1.2. Phân tích, đánh giá chỉ số độ tin cậy mục tiêu (t) trong các tiêu chuẩn thiết
kế, công trình nghiên cứu và đề xuất chọn t cho thiết kế cọc khoan nhồi móng mố trụ
cầu

........................................................................................................................ 87

4.2. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỨC KHÁNG ĐỠ DỌC TRỤC CỌC
KHOAN NHỒI MÓNG MỐ TRỤ CẦU ...................................................................... 89
4.3. SO SÁNH ĐÁNH GIÁ HỆ SỐ SỨC KHÁNG TRONG TIÊU CHUẨN THIẾT
KẾ HIỆN HÀNH VỚI KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU HỆ SỐ SỨC KHÁNG CỦA LUẬN
ÁN


Hình 3.5. Đồ thị hàm mật độ phân phối và kiểm định phân phối cho biến gộp sức
kháng, R (Rtd/RdtRO88-272) .......................................................................................76
Hình 3.6. Các hàm phân phối tích lũy gần đúng (chuẩn, loga, loga hiệu chỉnh) của biến
gộp sức kháng, R (Rtd/RdtRO88-272)...........................................................................76
Hình 3.7. Đồ thị hàm mật độ phân phối và kiểm định phân phối cho biến gộp sức
kháng, R (Rtd/RdtOR99-AL12) ....................................................................................77
Hình 3.8. Các hàm phân phối tích lũy gần đúng (chuẩn, loga, loga hiệu chỉnh) của biến
gộp sức kháng, R (Rtd/RdtOR99-AL12) ........................................................................77
Hình 3.9. Đồ thị hàm mật độ phân phối và kiểm định phân phối cho biến gộp sức
kháng, R (Rtd/RdtSNIP-205)........................................................................................78


viii

Hình 3.10. Các hàm phân phối tích lũy gần đúng (chuẩn, loga, loga hiệu chỉnh) của biến
gộp sức kháng, R (Rtd/RdtSNIP-205)............................................................................78
Hình 3.11. Đồ thị hàm mật độ phân phối và kiểm định phân phối cho biến gộp sức
kháng, R (Rtd/RdtSHB4-JRA02) ..................................................................................79
Hình 3.12. Các hàm phân phối tích lũy gần đúng (chuẩn, loga, loga hiệu chỉnh) của biến
gộp sức kháng, R (Rtd/RdtSHB4-JRA02) ......................................................................79
Hình 4.1. Mối quan hệ giữa độ tin cậy và các chi phí xây dựng, khai thác ....................86
Hình 4.2. Đồ thị quan hệ giữa chỉ số độ tin cậy mục tiêu, βt và hệ số sức kháng,  theo
phương pháp FORM với các đặc trưng thống kê biến gộp sức kháng không hiệu chỉnh)
.......................................................................................................................................91
Hình 4.3: Đồ thị quan hệ giữa chỉ số độ tin cậy mục tiêu, βt và hệ số sức kháng, 
(theo phương pháp FORM với các đặc trưng thống kê của biến gộp sức kháng được
hiệu chỉnh theo phương pháp Best fit to tail) ................................................................91
Hình 4.4: Đồ thị quan hệ giữa chỉ số độ tin cậy mục tiêu, βt và hệ số sức kháng, 
(theo phương pháp Monte Carlo (MCS) với các đặc trưng thống kê biến gộp sức kháng
không hiệu chỉnh) ..........................................................................................................92

trục .................................................................................................................................70
Bảng 3.5. Bảng tổng hợp số liệu khảo sát thu thập kết quả thí nghiệm thử tải tĩnh cọc
khoan nhồi ở khu vực Tp.HCM và so sánh với một số công trình nghiên cứu của tác
giả nước ngoài ...............................................................................................................72
Bảng 3.6. Thống kê cấu tạo cọc khoan nhồi, sức kháng đỡ thực đo, danh định dự tính
và đặc trưng thống kê biến gộp sức kháng đỡ cọc khoan nhồi (λR) theo 4 phương pháp
dự tính cho 24 cọc thí nghiệm thử tải tĩnh.....................................................................73
Bảng 3.7. Tổng hợp so sách kết quả phân tích đặc trưng thống kê với một vài nghiên
cứu khác ở nước ngoài...................................................................................................80


x

Bảng 3.8. Bảng tóm tắt đề xuất đặc trưng thống kê của các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số
sức kháng đỡ trục cọc khoan nhồi theo điều kiện cường độ đất nền ............................82
Bảng 4.1. Đề xuất mức độ chỉ số độ tin cậy mục tiêu (βt), xác suất sự cố cho phép [Pf]
cho thiết kế móng cọc khoan nhồi theo điều kiện cường độ đất nền. ...........................88
Bảng 4.2. Kết quả xác định hệ số sức kháng () cho 4 phương pháp dự tính sức kháng
từ các đặc trưng thống kê biến gộp tải trọng và sức kháng tương ứng với chỉ số độ tin
cậy mục tiêu, βt..............................................................................................................90
Bảng 4.3. Bảng tổng hợp so sánh hệ số sức kháng  giữa kết quả nghiên cứu của luận
án với một số kết quả nghiên cứu và tiêu chuẩn thiết kế trong và ngoài nước .............93
Bảng 4.4. Bảng liệt kê các hệ số sức kháng theo tiêu chuẩn thiết kế (φtc) và kết quả
nghiên cứu của luận án (φnc) theo 4 phương pháp dự tính và điều kiện đất nền ...........96
Bảng 4.5. Thống kê sức kháng đỡ thiết kế dự tính, đặc trưng thống kê biến gộp sức
kháng thiết kế của cọc khoan nhồi (λtkR) theo 4 phương pháp dự tính với hệ số sức
kháng theo tiêu chuẩn và độ tin cậy tương ứng.............................................................97
Bảng 4.6. Thống kê sức kháng đỡ thiết kế dự tính, đặc trưng thống kê biến gộp sức
kháng đỡ thiết kế của cọc khoan nhồi (λtkR) theo 4 phương pháp dự tính với kết quả
nghiên cứu hệ số sức kháng của luận án và độ tin cậy tương ứng ..............................100

toàn kết cấu)

JRA

Japan Road Association (Hiệp hội Đường bộ Nhật Bản)

KCCT

Kết cấu công trình

CKN

Cọc khoan nhồi

LRFD

Load and Resistance Factor Design (Thiết kế theo hệ số tải
trọng và hệ số sức kháng)

LFD

Load Factor Design (Thiết kế theo hệ số tải trọng)

NCHRP

The National Cooperative Highway Research Program
(Chương trình nghiên cứu quốc gia về đường bộ)

TTGH


Phân phối xác suất tích lũy

ĐTC

Độ tin cậy, hay xác suất làm việc an toàn

RBD

Reliability-Based Design methodology (Phương pháp thiết kế
theo độ tin cậy)

FOSM

First-Order, Second-Moment (Phương pháp mô men thứ cấp


xii

Thuật ngữ

Ý nghĩa
bậc nhất)

FORM

First-Order, Reliability Method (Phương pháp độ tin cậy bậc
nhất)

MCS


tải trọng tổng hoặc thứ i gây ra cho kết cấu (như: lực dọc trục, mômen, lực cắt,
chuyển vị,…)
Đại lượng ngẫu nhiên hiệu ứng tải trọng tổng, hiệu ứng tĩnh tải và hiệu ứng hoạt
tải (gọi tắt là biến tải trọng tổng, biến tĩnh tải và biến hoạt tải)

QDdt , QDtd Hiệu ứng tĩnh tải danh định dự tính và thực đo
QLdt ,QLtd

Hiệu ứng hoạt tải danh định dự tính và thực đo

Q (Q)

Hiệu ứng tải trung bình thực đo của tải trọng tổng, Q =  Q Qdt , với  Q : giá trị
trung bình của biến gộp tải trọng tổng (λQ)

Q D (D)

Hiệu ứng tải trung bình thực đo của tĩnh tải, Q D =  D QDdt , với  D : giá trị
trung bình của biến gộp tĩnh tải (λD)

Q L (L)

Hiệu ứng tải trung bình thực đo của hoạt tải, Q L =  L QLdt , với  L là giá trị
trung bình của biến gộp hoạt tải (λL)

λQ

Biến gộp ngẫu nhiên tương đối của hiệu ứng tải trọng tổng (gọi tắt là biến gộp
tải trọng), là tỉ số giữa giá trị thực đo và dự tính (λQ =Qtdi /Qdti)


trung bình của biến gộp sức kháng (λR)

λR

Biến gộp ngẫu nhiên tương đối của sức kháng đỡ tổng (gọi tắt là biến gộp sức
kháng), là tỉ số giữa giá trị thực đo và dự tính (λR =Rtdi /Rdti)

σR , VR

Độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên của biến sức kháng (R)
Giá trị trung bình, độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên của biến gộp sức kháng

 L , σλD, VλR (λ )
R


xiv

Ký hiệu
G

Ý nghĩa, cách tính
Đại lượng ngẫu nhiên của quãng an toàn, G=R-Q (gọi tắt là biến G)

G, σG , VG Giá trị trung bình, độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên của biến, G
X

Biến ngẫu nhiên (có giá trị là tuyệt đối hay tương đối)

xi


F(R), F(Q), Hàm phân phối của biến sức kháng (R), biến tải trọng (Q), biến quãng an toàn
F(G), F(X) (G) và biến X
FS

Hệ số an toàn áp dụng cho trạng thái giới hạn khi sử dụng phương pháp thiết kế
theo ứng suất cho phép (ASD)

n

Số lượng các phép thử thống kê (cỡ mẫu, số lượng đối tượng trong tập dữ liệu)

Pf

Giá trị xác suất sự cố (hư hỏng)

Ps

Giá trị xác suất không sự cố hay độ tin cậy

Ptrue

Giá trị xác suất sự cố thực tế

Z

Biến phân phối chuẩn hóa (có giá trị trung bình bằng không và độ lệch chuẩn
bằng 1)

β

của Nga trong TCXDVN 205-98: φ=0,73; 2) Phương pháp của Nhật (JRA 2002
SHB -Part IV): φ=0,61; 3) Phương pháp Reese&O'Neill (1988): φ=0,54 và 4)
Phương pháp O'Neill&Reese (1999): φ=0,53.
Lý do chọn đề tài luận án:
Cọc khoan nhồi là cọc bê tông cốt thép được đúc tại lỗ khoan trong đất nền.
Tuy công nghệ cọc khoan nhồi đã được sử dụng đầu tiên cho Tòa thị chính
thành phố Kansas, Mỹ (1890), đến đầu những năm 1950 mới được sử dụng phổ
biến trên thế giới [21], [43], ở Việt Nam vào đầu những năm 1990 cho công
trình cầu Việt Trì (Phú Thọ) [24], nhưng lý thuyết tính toán thiết kế bao gồm các
nội dung dự tính sức kháng, độ lún,… lại phát triển chậm hơn. Mãi đến năm
1960-1970, thông qua các chương trình nghiên cứu về thử tải tĩnh với quy mô
lớn, tốn nhiều chi phí của Whitaker & Cooke (1966), Reese (1978) và Kulhawy
(1989) [76] mới giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về sự làm việc thực tế của
cọc khoan nhồi và đến nay một số phương pháp dự tính sức kháng danh định đã
được nghiên cứu đề xuất.
Trong tính toán thiết kế theo phương pháp LRFD, hệ số sức kháng đỡ dọc
trục cọc khoan nhồi móng mố trụ cầu là hệ số xét đến sự sai lệch ngẫu nhiên,


2

khó dự đoán chính xác sức kháng đỡ thực tế so với kết quả dự tính sức kháng đỡ
theo lý thuyết nhằm đảm bảo an toàn và tin cậy cho kết cấu móng. Cách tiếp cận
để giải bài toán này là xác định quy luật phân bố thống kê của hai đại lượng
ngẫu nhiên sức kháng đỡ (R-khả năng) và hiệu ứng tải trọng (Q-tác động), từ đó
thông qua phân tích độ tin cậy của quãng an toàn (G=R-Q) với độ tin cậy mục
tiêu hay chỉ số độ tin cậy mục tiêu cho trước sẽ xác định được hệ số sức kháng
đỡ này.
Một trong những hướng được quan tâm trong lĩnh vực tính toán thiết kế cọc
khoan nhồi trên thế giới là xác định lại các hệ số sức kháng phù hợp với các

phương pháp dự tính sức kháng danh định và đặc trưng thống kê của hiệu ứng
tải phù hợp với điều kiện Việt Nam nói chung và ở khu vực Tp.HCM nói riêng.
Trong thực tiễn áp dụng, cũng có nhiều dự án đã phân tích đánh giá khả
năng chịu tải giữa lý thuyết và thực tế thí nghiệm thử tải với một vài cọc đơn lẻ,
nên chưa có cơ sở xác định lại các hệ số sức kháng cọc khoan nhồi móng mố trụ
cầu trên cơ sở phân tích đặc trưng thống kê và phân tích độ tin cậy theo lý thuyết
tiên tiến hiện nay. Do vậy, việc khảo sát thu thập các hồ sơ thí nghiệm thử tải từ
các dự án thực tế với số lượng đủ lớn để làm cơ sở xác định hệ số sức kháng cọc
khoan nhồi móng mố trụ cầu nói riêng trên cơ phân tích độ tin cậy đang là vấn
đề thời sự được các nhà khoa học trên thế giới và ở Việt Nam quan tâm. Đó
chính là lý do mà nghiên cứu sinh chọn đề tài để nghiên cứu.
Tên đề tài luận án “Phân tích các yếu tố ảnh hưởng và cơ sở xác định các
hệ số sức kháng cọc khoan nhồi móng mố trụ cầu ở khu vực thành phố Hồ Chí
Minh”.
Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu xác định hệ số sức kháng theo điều
kiện cường độ đất nền tương ứng với các phương pháp dự tính sức kháng cọc
khoan nhồi móng mố trụ cầu trong một số tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.
Đối tượng nghiên cứu: Cọc khoan nhồi móng mố trụ cầu.
Phạm vi nghiên cứu: Sức kháng dự tính và sức kháng thực tế từ hồ sơ thí
nghiệm thử tải tĩnh nén dọc trục cọc khoan nhồi ở khu vực Tp.HCM trên nền đất
hỗn hợp loại dính và rời (cát, cát pha, sét, bùn sét, sét pha,...), thi công theo
phương pháp ướt; nghiên cứu xác định hệ số sức kháng chung theo điều kiện
cường độ đất nền cho bốn phương pháp dự tính sức kháng đỡ dọc trục cọc khoan
nhồi móng mố trụ cầu: 1) Phương pháp của Nga trong TCXDVN 205-98; 2)
Phương pháp của Nhật (JRA 2002 SHB -Part IV); 3) Phương pháp


4

Reese&O'Neill (1988) và 4) Phương pháp O'Neill&Reese (1999). Các vấn đề

5

Chương 1.
TỔNG QUAN
1.1. CỌC KHOAN NHỒI VÀ ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG CƠ
SỞ HẠ TẦNG
1.1.1. Khái niệm chung, đặc điểm kết cấu và công nghệ đặc trưng

Cọc khoan nhồi của móng mố, trụ cầu hay gọi tắt là cọc khoan nhồi
(CKN, Drilled Shafts, Bored Piles): Là một bộ phận của móng mố, trụ cầu;
được thi công bằng cách đổ bê tông trong lỗ khoan sẵn có hoặc không có cốt
thép với đường kính đến 5m, chiều dài đến trên 100m và sức chịu tải đến trên
3.000 tấn. Cọc khoan nhồi tiếp nhận các tải trọng (hiệu ứng tải trọng, Q) từ bệ
móng rồi truyền xuống đất nền xung quanh và mũi cọc [1], [21], [76].
Cọc khoan nhồi có thể là cọc có tiết diện hình trụ không đổi trong suốt
chiều dài cọc, loại cọc này được gọi là cọc khoan nhồi đơn giản; hay có hình trụ
khoan bình thường nhưng khi gần đến đáy thì dùng gầu đặc biệt để mở rộng đáy
hố khoan (Hình 1.1), cũng có thể sử dụng một lượng nhỏ thuốc nổ để mở rộng
đáy; ngoài mở rộng đáy còn mở rộng nhiều đợt ở thân cọc để tăng sức chịu tải

Hình 1.1. Quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi
(có mở rộng đáy cọc)

- Sức kháng bên đơn vị

14. Thu hồi ống vách và hoàn thiện thi công cọc

13. Tiếp tục đỗ bê tông tươi và thu hồi vữa sét

12. Đỗ bê tông tuơi dâng lên từ đáy lỗ khoan


Rs - Sức kháng bên

-Sức kháng mũi
đơn vị

- Sức kháng mũi

Q ≤ R = Rs+Rp
Hình 1.2. Mô hình làm
việc của cọc khoan nhồi


6

Dựa vào đặc điểm môi trường khoan tạo lỗ, giữ ổn định thành lỗ khoan và
đúc cọc trong nền đất, công nghệ thi công cọc khoan nhồi được phân thành bốn
phương pháp: khô, ướt, có ống vách và hỗn hợp [24], [33], [76]. Chi tiết các
khái niệm này như sau:
- Phương pháp thi công cọc khoan nhồi khô (Dry Construction
Method): Là phương pháp khoan tạo lỗ và đúc cọc trong môi trường khô. Áp
dụng cho nền đất tốt và không có nước ngầm.
- Phương pháp thi công cọc khoan nhồi ướt hay còn gọi là phương
pháp ướt (Wet Construction Method, Wet (slurry): bentonite, water):
Khoan tạo lỗ và đúc cọc trong môi trường nước hoặc bùn khoan (slurrybentonite) và có một đoạn ống vách ngắn tạm ở miệng lỗ khoan. Áp dụng cho
nền đất dính, rời và có mực nước ngầm cao.
- Phương pháp thi công CKN có ống vách (Casing Construction
Method): Khoan tạo lỗ và đúc cọc hoàn toàn trong ống vách tạm (có sử dụng

nước hoặc bùn khoan để chống bẹp ống vách). Phương pháp này áp dụng cho

chế đến mức tối đa ảnh hưởng do rung động cũng như tiếng ồn đối với một số
công trình lân cận đã được xây dựng hoặc khu dân cư đông đúc.
Giá thành hạ: Tiết kiệm kinh phí xây dựng.
Trong quá trình thi công vẫn có thể kiểm tra lại địa tầng, từ đó căn cứ vào
địa chất thực tế mà có thể điều chỉnh chiều dài và đường kính cọc.
Nhược điểm của cọc khoan nhồi: Tác nghiệp tại hiện trường nhiều, khó
thi công theo phương pháp lắp ghép, công xưởng hóa; còn dùng nhiều đến lao
động chân tay, chất lượng cọc phụ thuộc rất nhiều vào trình độ và kinh nghiệm
của công nhân; sau khi cọc đúc xong, công tác kiểm tra đánh giá chất lượng cọc
tương đối khó khăn. Quá trình thi công còn tồn tại một số vấn đề khó xử lý như:
Sụt lở thành vách, không rửa sạch lỗ khoan, mất dung dịch trong lỗ khoan,
không rút được ống vách lên,…
1.1.2. Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi ở trong và ngoài nước
1.1.2.1. Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi trên thế giới

Trong khoảng gần 20 năm qua và hiện nay, có rất nhiều công trình cầu lớn,
đường cao tốc, metro,... trên thế giới đều sử dụng cọc khoan nhồi làm móng trụ
cầu chính hoặc mố trụ nhịp dẫn như Cầu Millau-Pháp (2004), mỗi tháp chính sử
dụng 4 cọc khoan nhồi đường kính 5,0m/7m-mở rộng đáy, chiều dài đến 15m,
mũi cọc ngàm vào đá; Cầu Russky-Nga (2012), mỗi tháp chính sử dụng 120 cọc
khoan nhồi đường kính 2,0m, chiều dài đến 77m, mũi cọc ngàm vào đá; Cầu
SuTong-Trung Quốc (2007), mỗi tháp chính sử dụng 131 cọc khoan nhồi đường
kính 2,8m, chiều dài đến 116m; Tuyến đường bộ cao tốc 2 Bangkok-Thái Lan
(2000), sử dụng 8.480 cọc khoan nhồi đường kính 1,2m, chiều dài đến 60m,....
xem Bảng 1.1.


8

Bảng 1.1. Thống kê một số dự án điển hình sử dụng giải pháp móng cọc

16.4km
146
1,5; 2,0; 2,2 85-120
Malaysia/2008-2013
Cầu InChoen 2-Hàn
32/1 tháp
5
11,66Km
1,8; 2,4; 3,0 35-40
Quốc/2005-2009
chính
Cầu SuTong-Trung
131/
6
32,4Km
2,8/2,4
108-116
Quốc/2003-2007
1 tháp chính
Cầu Stonecutters- Hong
7
1,6Km
108
2,0; 2,8
45-70
Kong/2004-2009
Đường sắt cao tốc Taipei
8
đến Kaohsiung-Đài
326Km

2.7 km
99
2,1
61
Mỹ/2007
Cầu Anthony Falls,
14 đường I-35W-Mỹ/2007- 371m
109
1,2; 2,1; 2,4
8-29
2008
Cầu Mullica-Mỹ/200815
347m
24
2,4
43-55
2012
Nguồn: Internet

Ghi Chú

1.1.2.2. Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi ở Việt Nam

Trong hơn 20 năm qua và hiện nay, hầu như các giải pháp móng cho công
trình giao thông, dân dụng và công nghiệp có quy mô lớn hoặc xây dựng trong
đô thị ở Việt Nam đều sử dụng móng cọc khoan nhồi. Cụ thể như Cầu Việt trìVĩnh Phúc (1992), sử dụng 36 cọc khoan nhồi đường kính 1,3m, chiều dài đến
29m; Cầu Nhật Tân-Hà Nội (2014), bên cạnh sử dụng móng cọc ống thép dạng
giếng cho các trụ tháp chính còn sử dụng đến 950 cọc khoan nhồi đường kính



1,3
29
Phúc/1990-1992
2

Cầu Thanh Trì-Hà
Nội/2002-2007

3.084m

3

Cầu Vĩnh Tuy-Hà
Nội/2005-2010

3.690 m

4
5
6
7
8
9
10
11

Cầu Vĩnh Thịnh-Hà
Nội-Vĩnh Phúc/20112014
Cầu Nhật Tân-Hà
Nội/2009-2014

662 1,5; 2,0

3.900 m

950

1,5

38~42

336m

280

1,0

27~42

1,14km

>504 1,5; 2,0

50

40

195m

>108 1,5; 2,0 60-75