LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học do chính tôi thực
hiện. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố
trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác
Tôi xin cam đoan các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn
gốc.
Tôi xin chịu trách nhiệm về công trình nghiên cứu của mình.
Học viên

Lê Xuân Sơn


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy, cô giáo thuộc trường Đại học Công
nghệ TP. HCM đã dành nhiều tâm huyết để giảng dạy và truyền đạt những kiến
thức khoa học, những kinh nghiệm vô cùng quý giá cho chúng tôi trong suốt quá
trình học tập tại trường. Đó là những kiến thức không thể thiếu đã giúp tôi hoàn
thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS. Võ Phán đã hướng dẫn tận tình trong
suốt thời gian tôi thực hiện luận văn. Thầy đã hướng dẫn từ những hướng đi ban đầu
để hình thành đề tài đến những nội dung chính của đề tài mà tôi đã thực hiện. Một
lần nữa tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến thầy, người đã luôn động viên và nhắc
nhở tôi để giúp tôi thực hiện luận văn tốt nhất.
Mặc dù đã rất cố gắng để thực hiện luận văn, nhưng với khả năng và hiểu biết
hiện tại của tôi chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi những sai sót nhất định, xin quý
thầy cô và độc giả bỏ qua và chỉ dẫn tôi trên con đường nâng cao kiến thức của
mình.

Trân trọng kính chào
Lê Xuân Sơn


II. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................................1
III. PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ..............................................................2
IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................................................................2
V. HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ..............................................................3
VI. CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ..........................................................3

CHƯƠNG 1 : NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHUN VỮA ÁP
LỰC CAO XUNG QUANH THÂN CỌC
Error! Bookmark not defined.
1.1 CÔNG NGHỆ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI .Error! Bookmark not defined.
1.2 CÔNG NGHỆ PHUN VỮA ÁP LỰC CAO DỌC THÂN CỌC ............ Error!
Bookmark not defined.
1.2.1

Lắp đặt thiết bị phun vữa trong lồng thépError! Bookmark not defined.

1.2.2

Công tác phá nước ...................................Error! Bookmark not defined.

1.2.3

Công tác phun vữa áp lực cao thân cọc ...Error! Bookmark not defined.

1.3 ƯU ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ PHUN VỮA ÁP LỰC CAO DỌC THÂN
CỌC Error! Bookmark not defined.
1.4 TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TẠI VIỆT NAMError! Bookmark
not defined.



defined.
2.2.2

Theo công thức kinh nghiệm của Bachy Soletanche Việt Nam [10]Error!

Bookmark not defined.
2.3 TÍNH TOÁN SCT CỌC KHOAN NHỒI THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
NÉN TĨNH HIỆN TRƯỜNG...................................Error! Bookmark not defined.
2.3.1

Phương pháp của SNIP2.02.03.85 [8] .....Error! Bookmark not defined.

2.3.2

Phương pháp Canadian Foundation Engineering Mauual (1985) [12]
Error! Bookmark not defined.

2.3.3

Phương pháp Davisson [12] ....................Error! Bookmark not defined.

2.4 TÍNH TOÁN SCT CỦA CỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU
HẠN (FINITE ELEMENTS METHOD - FEM) .....Error! Bookmark not defined.
2.4.1

Các phương trình biến dạng cơ bản của môi trường liên tục trong phương

pháp phần tử hữu hạn (PTHH) ............................Error! Bookmark not defined.



3.2.4

Sức chịu tải của cọc TP5 theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

theo TCVN 10304 - 2014 (công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản - AIJ). Error!
Bookmark not defined.
3.3 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TP5 THEO KẾT QUẢ THÍ
NGHIỆM NÉN TĨNH ..............................................Error! Bookmark not defined.
3.4 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TP5 THEO PHƯƠNG PHÁP
PHẦN TỬ HỮU HẠN .............................................Error! Bookmark not defined.
3.4.1

Tính toán cho cọc TP5 (thông số từ thí nghiệm nén 3 trục sơ đồ U-U)
Error! Bookmark not defined.

3.4.2

Tính toán cho cọc TP5 (thông số từ thí nghiệm nén 3 trục sơ đồ C-U)
Error! Bookmark not defined.

3.5 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TP1 THEO KẾT QUẢ THÍ
NGHIỆM NÉN TĨNH ..............................................Error! Bookmark not defined.


3.6 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TP1 THEO PHƯƠNG PHÁP
PHẦN TỬ HỮU HẠN .............................................Error! Bookmark not defined.
3.6.1

Tính toán cho cọc TP1 trường hợp phân tích không phun vữa bằng


Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi theo TCVN
10304 – 2014 và các công thức bán kinh nghiệm, công thức kinh nghiệm dùng để
tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi phun vữa áp lực cao.
Nghiên cứu phân tích ảnh hưởng của công nghệ phun vữa áp lực cao đến sức
chịu tải cọc khoan nhồi với công trình thực tế là: Công trình tổ hợp căn hộ Sông Đà
Riverside, Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh. Các biện pháp dùng để phân tích là:
- Sử dụng công thức tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi của TCVN 10304 –
2014.
- Sử dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn thông qua phần mềm địa kỹ
thuật chuyên dụng Plaxis 3D Foundation.
- Sử dụng kết quả thí nghiệm nén tĩnh hiện trường của các cọc thử thuộc công
trình nghiên cứu.
Từ kết quả tính toán, tiến hành so sánh, phân tích và rút ra các kết luận, kiến
nghị.


MỤC LỤC
MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG
DANH MỤC BẢNG BIỂU
DANH MỤC HÌNH ẢNH
CHƯƠNG MỞ ĐẦU ...................................................................................................1
I. ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.................................................................................1
II. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................................1
III. PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ..............................................................2
IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................................................................2
V. HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ..............................................................3
VI. CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ..........................................................3



2.1.2

Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền ........... Error! Bookmark not

defined.
2.1.3

Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền .......... Error! Bookmark not

defined.
2.1.4

Sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) ........ Error!

Bookmark not defined.
2.2 TÍNH TOÁN SCT CỌC KHOAN NHỒI PHUN VỮA ÁP LỰC CAO DỌC
THÂN CỌC .............................................................Error! Bookmark not defined.
2.2.1

Dự đoán khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi được phun vữa áp lực cao

theo thân cọc bằng phương pháp bán kinh nghiệm ........... Error! Bookmark not
defined.
2.2.2

Theo công thức kinh nghiệm của Bachy Soletanche Việt Nam ...... Error!

Bookmark not defined.
2.3 TÍNH TOÁN SCT CỌC KHOAN NHỒI THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM


CHƯƠNG 3 : NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA CÔNG NGHỆ
PHUN VỮA ÁP LỰC CAO ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI ....... Error!
Bookmark not defined.
3.1 ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ..Error! Bookmark not defined.
3.2 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TP5 THEO TCVN 10304 - 2014

Error! Bookmark not defined.
3.2.1

Sức chịu tải của cọc TP5 theo cường độ vật liệu (TCVN 10304 – 2014;

TCVN 5574 – 2012) ............................................Error! Bookmark not defined.
3.2.2

Sức chịu tải của cọc TP5 theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (TCVN 10304 –

2014) .................................................................Error! Bookmark not defined.
3.2.3

Sức chịu tải của cọc TP5 theo chỉ tiêu cường độ của đất nền (TCVN

10304 – 2014) ......................................................Error! Bookmark not defined.
3.2.4

Sức chịu tải của cọc TP5 theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

theo TCVN 10304 - 2014 (công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản - AIJ). Error!
Bookmark not defined.
3.3 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TP5 THEO KẾT QUẢ THÍ

Phân tích ảnh hưởng của thông số chiều dày lớp đất gia cố vữa đến SCT

cọc

.................................................................Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...........Error! Bookmark not defined.
4.1 KẾT LUẬN .....................................................Error! Bookmark not defined.
4.2 KIẾN NGHỊ .....................................................Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
AIJ

Tên tiếng nước ngoài
Architectural Institute of
Japan

CD

Consolidated - Drained

CPT

Cone Penetration Test


Over Consolidation Ratio

Chỉ số quá cố kết

PTHH

Phần tử hữu hạn

SCT

Sức chịu tải

SPT

Standard Penetration Test

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn

TAM

Tube A Manchette

Ống phun vữa
Thí nghiệm nén 3 trục sơ đồ UU

UU

Unconsolidated - Undrained

(Không cố kết – Không thoát

γcb

Hệ số điều kiện làm việc

4

γ’cb

Hệ số xét đến quá trình đổ bê tông

5

lo

6

αε

Hệ số biến dạng

7

γc

Hệ số làm việc của cọc

8

qp


φqp

Hệ số sức chịu tải đối với sức chịu tải mũi

13

φqs

Hệ số sức chịu tải đối với sức chịu tải thân

14

W

%

Độ ẩm tự nhiên

15

γ

kN/m3

Dung trọng tự nhiên

16

γk


Độ rỗng

21

G

%

Độ bão hòa

22

WL

%

Giới hạn chảy

23

WP

%

Giới hạn dẻo

24

IP



29

E100-200

kPa

Mô đun biến dạng

m

Chiều dài từ đáy đài đến cao độ san nền

Độ sệt


30

Kz

cm/s

Hệ số thấm

31

Cv

cm2/s


36

φuu

độ

Góc nội ma sát theo thí nghiệm sơ đồ UU

37

Ccu

kPa

Lực dính kết theo thí nghiệm sơ đồ CU

38

φcu

độ

Góc nội ma sát theo thí nghiệm sơ đồ CU

39

C’

kPa



45

Ks

46

ca

kN/m2

Lực dính bám giữa cọc và đất

47

φa

độ

Góc ma sát giữa cọc và đất

48

σ’h

kN/m2

Ứng suất pháp tuyến hữu hiệu tại mặt bên cọc

49


N

55

56

57

Áp lực đất nền

Hệ số Poisson
kN/m2

Sức kháng cắt không thoát nước
Hệ số áp lực ngang

lần

Số nhát đập để ống SPT đi được 30cm
Tỷ lệ phần trăm năng lượng hữu ích của thiết bị

Eh

SPT

Ncorr

lần



61

Li

mm

62

fsi

MPa

63

asi

mm

64

Ni

65

N2

66

fL


71

ky

m/day

Hệ số thấm đứng

72

Eref

kN/m2

Môđun biến dạng

73

cref

kN/m2

Lực dính

74

ψ

độ


79

ΔUy

mm

Mức chênh lệch chuyển vị theo phương đứng

Số đếm SPT trung bình (chưa hiệu chỉnh) dọc
theo thân cọc
Chiều sâu đến điểm giữa khoảng chiều dài tại
điểm xem xét
Sức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy
từ CPT tại điểm xem xét
Chu vi cọc tại điểm xem xét
Số khoảng giữa mặt đất và điểm cách dưới mặt
đất 8D
Số khoảng giữa điểm cách dưới mặt đất 8D và
mũi cọc
Hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc
đóng
Chỉ số SPT trung bình trong khỏang 1d dưới và
4d trên mũi cọc

Hệ số giảm cường độ


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Các công trình tiêu biểu ứng dụng công nghệ móng cọc phun vữa ........ 12

Hình 1.7: Sơ đồ hoạt động của hệ thống SINNUS .................................................. 09
Hình 1.8: Hình ảnh bơm vữa áp lực cao tại thực địa ............................................... 10
Hình 2.1: Quan hệ ứng suất-biến dạng và mặt phá hoại
.................................................................................................................................. 25
Hình 3.1: Biểu đồ xác định hệ số α ......................................................................... 35
Hình 3.2: Biểu đồ kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc TP5 .......................................... 40
Hình 3.3: Thông số ban đầu cho cọc TP5 ................................................................ 42
Hình 3.4: Thông số ban đầu (Dimensions) cho cọc TP5 ......................................... 42
Hình 3.5: Mô hình ban đầu của cọc TP5.................................................................. 43
Hình 3.6: Các mặt phẳng làm việc (Workplanes) trong bài toán cọc A0T .............. 43
Hình 3.7: Mô hình cọc TP5 .................................................................................... ..44
Hình 3.8: Mô hình cọc TP5 trên mặt bằng ............................................................. ..45
Hình 3.9: Kiểu phần tử 15-node wedge trong mô hình bài toán ............................ ..46
Hình 3.10: Các vật liệu sử dụng trong mô hình cọc TP5 ....................................... ..46
Hình 3.11: Các thông số tổng quát của lớp đất 1 ................................................... ..47
Hình 3.12: Các thông số cơ học của lớp đất 1 ....................................................... ..47
Hình 3.13: Các thông số tổng quát của cọc BTCT ................................................ ..50
Hình 3.14: Các thông số cơ học của cọc BTCT ..................................................... ..50
Hình 3.15: Thông số interface của cọc BTCT ....................................................... ..51


Hình 3.16: Sơ đồ phân bố các lớp đất khu vực cọc TP5 và phân tích áp lực nước
tĩnh .......................................................................................................................... ..51
Hình 3.17: Giá trị tải trọng trong mô hình ............................................................. ..52
Hình 3.18: Mô hình 3D các lớp đất sau khi chia lưới phần tử ............................... ..53
Hình 3.19: Hình ảnh các bước tính toán mô phỏng ............................................... ..53
Hình 3.20: Hình ảnh bước tính toán Phase 1 ......................................................... ..54
Hình 3.21: Hình ảnh khai báo việc mô phỏng giai đoạn thi công ......................... ..54
Hình 3.22: Hình ảnh mô phỏng giai đoạn tính Phase 2 ......................................... ..55
Hình 3.23: Hình ảnh bảng Parameters Phase 2 ...................................................... ..55


1

MỞ ĐẦU
ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

I.

Đối với công nghệ móng cọc, sức chịu tải của cọc bao gồm sức kháng mũi cọc và
sức kháng ma sát dọc thân cọc. Tuy nhiên, với cọc khoan nhồi vốn thường có
đường kính lớn thì: “sức kháng ma sát dọc thân cọc được huy động hoàn toàn gần
như tức thời khi chuyển vị cọc còn rất nhỏ (0,5% - 1%D), trong khi đó sức kháng
mũi chỉ có thể được huy động toàn bộ khi chuyển vị cọc đạt tới 10% - 15%D. Vì
vậy, có một số ý kiến cho rằng có thể bỏ qua sức kháng mũi trong quá trình thiết
kế” [12]. Vì vậy, việc cải thiện sức kháng ma sát dọc thân cọc cho cọc khoan nhồi
đường kính lớn sẽ mang lại hiệu quả cao về cả mặt kỹ thuật lẫn kinh tế.
Công nghệ phun vữa áp lực cao dọc thân cọc (Shaft Grouting) là biện pháp nhằm
tăng cường sức kháng ma sát thân cọc, được nghiên cứu từ thập niên 60, 70 thế kỷ
20 và được đưa vào ứng dụng tại Việt Nam từ năm 2008 (Công trình Vincom TP
HCM – Khu B, công trình Sunrise City – Lô V…). “Công nghệ này giúp gia tăng
đáng kể sức kháng ma sát dọc thân cọc trung bình từ 1,5-3,0 lần so với các cọc
thông thường” [18] và thường được sử dụng với cọc khoan nhồi hoặc cọc barrette.
Tuy nhiên, có rất ít nghiên cứu tại Việt Nam đề cập đến lĩnh vực này và hiện chúng
ta cũng chưa có tiêu chuẩn hướng dẫn tính toán thiết kế, thi công hoặc nghiệm thu.
Vì vậy, đề tài “Ứng dụng giải pháp phun vữa áp lực cao dọc thân cọc khoan
nhồi để tăng khả năng chịu tải của cọc” được tác giả thực hiện nhằm góp phần
làm sáng tỏ thêm công nghệ nêu trên với kỳ vọng sẽ đóng góp được các giá trị khoa
học hữu ích cho công tác nghiên cứu, ứng dụng công nghệ móng cọc khoan nhồi.
II.


pháp phần tử hữu hạn (ứng dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation) trong mô phỏng
phân tích.
Công trình thực tế được phân tích trong đề tài là công trình Tổ hợp căn hộ Sông
Đà Riverside (QL 13, Q. Thủ Đức, TP HCM).

IV.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để thực hiện đề tài, luận văn sử dụng tổ hợp các phương pháp như sau:
-

Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu: dùng để tổng hợp các tài liệu khoa
học về công nghệ cọc khoan nhồi phun vữa và các phương pháp tính tóan
sức chịu tải cọc khoan nhồi có và không có phun vữa đang sử dụng tại Việt
Nam và trên thế giới.

-

Phương pháp khảo sát thực địa: thực hiện khảo sát hiện trường dự án, khoan
khảo sát địa chất, thí nghiệm hiện trường kết hợp thí nghiệm trong phòng
nhằm xác định rõ đặc điểm, tính chất của đất nền thuộc khu vực dự án Sông
Đà Riverside cùng với thí nghiệm nén tĩnh để xác định SCT cọc hiện trường.

-

Phương pháp tính tóan, phân tích: tiến hành kết hợp phương án tính tóan
giải tích và phương án tính toán tự động hóa.


3


-

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỌC
KHOAN NHỒI PHUN VỮA ÁP LỰC CAO

-

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA CÔNG
NGHỆ PHUN VỮA ÁP LỰC CAO ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN
NHỒI

-

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ


4

CHƯƠNG 1 : NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHUN VỮA
ÁP LỰC CAO XUNG QUANH THÂN CỌC

1.1 CÔNG NGHỆ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
Cọc khoan nhồi là lọai móng sâu được thi công bằng cách đổ bê tông tươi vào
hố khoan sẵn trước đó. So với các lọai cọc khác, cọc khoan nhồi có lịch sử tương
đối mới. Năm 1908 đến 1920, các lỗ khoan cọc nhồi cỡ nhỏ (đường kính 300mm,
sâu 6-12m) được thi công bằng các máy khoan chạy bằng hơi nước. Cuối thập kỷ
40, công nghệ thi công phát triển, người ta có thể mở rộng chân khoan, khoan phá
đá, và biết sử dụng dung dịch betonite để giữ thành. [3]
Quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi được thể hiện như Hình 1.1.