1
LỜI CÁM ƠN
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên nghành Xây dựng Công trình thủy với đề tài
“Nghiên cứu áp dụng công nghệ thi công cọc khoan nhồi và tường Barret trong xử lý nền
móng nhà cao tầng” được hoàn thành với sự giúp đỡ về mọi mặt và tạo điều kiện tốt

nhất của Đảng uỷ, Ban giám hiệu, phòng Đào tạo SĐH & ĐH, Khoa công trình
cùng các thầy giáo, cô giáo, các bộ môn, cán bộ công nhân viên phục vụ của
Trường Đại học Thuỷ lợi, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình.
Đặc biệt, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người hướng dẫn
khoa học của luận văn TS. Dương Đức Tiến đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình
giúp đỡ trong thời gian thực hiện luận văn.
Tác giả cũng xin bày tỏ sự cảm ơn đối với các chuyên gia về cọc khoan nhồi và
tường Barret đã góp ý, cho phép tham khảo các tài liệu liên quan đến lĩnh vực
nghiên cứu trong luận văn này.
Tác giả xin chân thành cám ơn Ban QLDA đầu tư và xây dựng quận Hà Đông
(Nơi tác giả công tác) đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình học
tập công tác.
Sự thành công của luận văn gắn liền với quá trình giúp đỡ động viên nhiệt tình
từ gia đình, bạn bè và đồng nghiệp. Tác giả xin chân thành cảm ơn.
Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, do trình độ và điều kiện thời gian có hạn,
luận văn không thể tránh khỏi những tồn tại, hạn chế. Tác giả rất mong nhận được
sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, bạn bè và đồng nghiệp. Những điều đó sẽ
giúp ích rất nhiều cho cá nhân tác giả trong việc hoàn thiện và phát triển nghề
nghiệp của bản thân trong những giai đoạn tiếp theo của sự nghiệp.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà nội, tháng 11 năm 2010
Tác giả

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


2.2. Định vị vị trí đặt cọc ........................................................................... 20
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


3
2.3. Công tác hạ ống vách, khoan và bơm dung dịch bentonite ........... 20
2.3.1. Hạ ống vách................................................................................... 20
2.3.2. Khoan tạo lỗ .................................................................................. 22
2.3.2.1. Khoan cọc nhồi bằng máy khoan tuần hoàn thuận: ............... 26
2.3.2.2. Cọc khoan nhồi bằng máy khoan tuần hoàn nghịch: ............. 27
2.3.2.3. Cọc khoan nhồi bằng máy khoan xung kích: ......................... 28
2.3.3. Dung dịch bentonite ...................................................................... 30
2.4. Xác nhận độ sâu hố khoan và xử lý cặn lắng đáy hố cọc ............... 31
2.4.1. Xác nhận độ sâu hố khoan ............................................................ 31
2.4.2. Xử lý cặn lắng đáy hố khoan ........................................................ 32
2.5. Công tác chuẩn bị và hạ lồng thép ................................................... 36
2.6. Lắp ống đổ bê tông ............................................................................. 40
2.7. Công tác đổ bê tông và rút ống vách ................................................ 42
2.8. Một số sự cố và cách xử lý khi thi công cọc nhồi: ........................... 47
2.9. Đánh giá công tác thi công cọc khoan nhồi và đề xuất qui trình
công nghệ.................................................................................................... 51
2.9.1. So sánh với các phương pháp xử lý nền khác. .............................. 51
2.9.2. Đánh giá công tác thi công. ........................................................... 52
2.9.3. Đề xuất qui trình thi công hợp lý. ................................................. 54
2.10. Kết luận chương. .............................................................................. 55
Chương 3 .................................................................................................... 57
QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ THI CÔNG TƯỜNG BARRET .............. 57
3.1. Đào móng tường ................................................................................. 57

Bảng 3.3: Đặc tính dung dịch bentonite ....................................................... 65

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


6

DANH MỤC HÌNH VẼ, H ÌNH ẢNH
Hình 2.1: Phương pháp hạ ống vách ............................................................ 22
Hình 2.2: Cấu tạo cần khoan và các loại mũi khoan................................... 23
Hình 2.3: Phương pháp khoan tạo lỗ ........................................................... 24
Hình 2.4: Máy đang khoan tạo lỗ tại khu đô thị mới Văn Khê ................... 25
Hình 2.5: Máy đang khoan tạo lỗ tại khu đô thị mới Văn Khê ................... 26
Hình 2.6: Phương pháp nạo vét hố khoan ................................................... 35
Hình 2.7: Phương pháp thổi rửa hố khoan .................................................. 36
Hình 2.8. Phương pháp lắp đặt cốt thép ....................................................... 39
Hình 2.9: Lắp ống đổ bêtông, ống thổi rửa .................................................. 41
Hình 2.10: Gía, ống dẫn vừa được dùng để đổ bê tông ............................... 42
Hình 2.11: Phương pháp đổ bê tông ............................................................. 45
Hình 2.12: Phương pháp rút ống vách tạm .................................................. 46
Hình 2.13: Sơ đồ công nghệ thi công cọc khoan nhồi ................................. 55
Hình 3.1: Gầu ngoạm kiểu dạng thùng có hai cáp treo............................... 59
Hình 3.2: Gầu đào thuỷ lực MASAGO ......................................................... 61
Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ thi công tường barret........................................ 73

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ

Nhà cao tầng thường được xây dựng trong khu vực đông dân

cư, mật độ nhà có sẵn khá dày. Vì vậy vấn đề chống rung động và
chống lún để đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận là một đặc
điểm phải đặc biệt lưu ý trong xây dựng loại nhà này.
Vì vậy, nghiên cứu biện pháp thi công cọc khoan nhồi và tường barret
trong điều kiện ở Việt Nam vừa có ý nghĩa khoa học vừa có giá trị thực tiễn
cao.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


8
2. Mục đích của đề tài.
Mục đích của đề tài đưa ra Biện pháp thi công cọc khoan nhồi, tường
barret tối ưu trên cơ sở đảm bảo hợp lý về điều kiện kinh tế, kỹ thuật.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.
Khảo sát đánh giá biện pháp thi công cọc khoan nhồi, cọc barret ở một số
công trình đã và đang xây dựng ở Việt Nam, kế thừa các thành tựu KHCN về
cọc khoan nhồi, tường barret trong và ngoài nước, từ đó lựa chọn các biện
pháp khả thi để nghiên cứu áp dụng vào điều kiện nước ta.
Khi nghiên cứu kế thừa kinh nghiệm nước ngoài, đề tài ưu tiên chọn các
giải pháp đã được khẳng định và đưa vào tiêu chuẩn, quy chuẩn hoặc thử
nghiệm thành công trên công trình thực tế.
4. Kết quả dự kiến đạt được.
Đưa ra được biện pháp thi công cọc khoan nhồi và tường barret hợp lý.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật



Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


10
Cọc gỗ (hoặc tre) có ưu điểm là tận dụng được vật liệu địa phương, biện
pháp thi công đơn giản, giá thành thấp, tiến độ thi công nhanh, thường được
người dân sử dụng để xử lý nền khi làm nhà ở
1.1.2. Xử lý nền bằng cọc cát:
Cọc cát là một giải pháp xử lý nền được áp dụng phổ biến đối với các
trường hợp công trình có tải trọng không lớn trên địa tầng có dạng cơ bản với
chiều dày lớp đất yếu tương đối lớn.
Cọc cát có một số đặc điểm sau:
Có tác dụng làm cho độ rỗng, độ ảm của nền giảm đi, trọng lượng thể
tích, môdun biến dạng, lực dính và góc ma sát trong tăng lên do vậy biến dạng
của nền giảm và cường độ nền tăng.
Khi xử lý nền bằng cọc cát nền đất được nén chặt lại, do sức chịu tải của
nền tăng lên, độ lún và biến dạng không đồng đều của nền đất dưới đế móng
các công trình giảm đi một cách đáng kể.
Dưới tác dụng của tải trọng, cọc cát và vùng đất được nén chặt xung
quanh cọc cùng làm việc đồng thời, đất được nén chặt đều trong khoảng giữa
các cọc.
Khi dùng cọc cát quá trình cố kết của nền đất diễn biến nhanh hơn nhiều
so với nền đất thiên nhiên hoặc nền đất dùng cọc cứng. Khi trong nền có cọc
cát thì ngoài tác dụng nén chặt đất, còn làm việc như các giếng cát thoát nước,
nước trong đất có điều kiện thoát ra nhanh theo chiều dài cọc dưới tác dụng
của tải trọng ngoài, do đó cải thiện được tình hình thoát nước của nền đất,
điều này là không thể có được đối với nền đất thiên nhiên hoặc là đối với nền
có sử dụng các loại cọc cứng. Phần lớn độ lún của nền đất có cọc cát thường
kết thúc trong quá trình thi công do đó tạo điều kiện cho công trình mau

nguyên nhân khác nhau như đất sét bão hoà, bão hoà bùn nhão, đất bùn, đất
sét và đất sét bột … Độ sâu gia cố từ 50- :-60m nhưng áì hiệu quả nhất cho độ
sâu gia cố từ 15- :-20m và loại đất yếu khoáng vật đất sét có chứa đá cao lanh,
đá cao lanh nhiều nước và đá măng tô thì hiệu quả tương đối cao, gia cố loại

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


12
đất tính sét có chứa đá si lic và hàm lượng chất hữu cơ cao, độ trung hoà pH
tương đối thấp thấp.
Cọc xi măng đất được áp dụng rộng rãi trong xử lý nền móng và nền đất
yếu cho các công trình: Xây dựng giao thông,Thuỷ lợi, Sân bay, Bến cảng …
làm tường hào chống thấm cho đê đập, sữa chữa thấm mang cống và đáy
cống, gia cố đất xung quanh đường hầm, ổn định tường chắn, chống trượt cho
mái dốc, gia cố nền đường, mố cầu dẫn …
Phương pháp thi công nhanh, tiết kiệm thời gian thi công đến 50% do
không phải chờ đúc cọc và đạt đủ cường độ, kỹ thuật thi công không phức
tạp, không có yếu tố rủi ro cao.
Hiệu quả kinh tế cao, giá thành hạ hơn nhiều so với án cọc đóng, rất thích
hợp cho công tác xử lý nền, xử lý móng cho các công trình ở các khu vực nền
đất yếu như bãi bồi, ven sông, ven biển. Thi công được trong điều kiện mặt
bằng chật hẹp, mặt bằng ngập nước.
1.1.4. Xử lý nền bằng cọc bê tông đúc sẵn.
Cọc bê tông đúc sẵn có hai loại: Cọc bê tông đúc sẵn thông thường và cọc
bê tông đúc sẵn dự ứng lực kéo trước. cọc thường có hình vuông, cạnh cọc có
kích thước 0,1 đến 1,0m. Ở Việt Nam hay dùng kích thước 0,2 đến 0,4m, mác
bê tông thường được dùng cho cọc là 250- :-300 Kg/cm2, còn với cọc bê tông

nên trong thiết kế việc lựa chọn các đơn vị tư vấn cũng rất phong phú.
Thiết bị thi công nhỏ gọn, nên có thể thi công trong điều kiện xây dựng
chật hẹp. Không gây ảnh hưởng bất kỳ nào đối với nền móng và kết cấu của
các công trình kế cận. Độ an toàn trong thiết kế và thi công cao.
Gía thành rẻ hơn các loại móng cọc bằng bê tông cốt thép nhờ vào khả
năng chịu tải trên mối đầu cọc cao nên số lượng cọc trong móng giảm, do đài
cọc nhỏ gọn nên tránh hiện tượng chịu tải trọng lệch tâm.
Tuy nhiên thi công cọc nhồi tạo nên môi trường sình lầy, dơ bẩn. Chất
lượng cọc tuỳ thuộc vào trình độ và công nghệ đổ bê tông cọc.
1.1.6. Xử lý nền bằng tường barret.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


14
Tường barret thường được dùng cho những công trình có tải trọng rất lớn
và các phương pháp xử lý nền khác đều không đáp ứng được yêu cầu. Nó
thường được dùng cho những toà nhà cao trên 40m, móng các cầu dẫn lớn …
sức chịu tải trên mối đầu cọc từ 600- :-3600 tấn.
Khái niệm chung về móng công trình

1.2.

Móng là phần công trình kéo dài xuống dưới đáy mặt đất làm nhiệm vụ
chuyển tiếp giữa công trình bên trên với nền đất. Móng tiếp nhận tải trọng từ
công trình và truyền vào đất nền thông qua các phần tiếp xúc của nó với đất.
Thông thường, khả năng tiếp nhận tải trọng của các loại vật liệu công trình
lớn hơn của đất nền rất nhiều, do đó móng thường có kích thước mở rộng hơn


qua cả diện tích tiếp xúc của đáy móng và thông qua ma sát giữa đất nền và
thành bên của móng. Móng sâu thông dụng và hay gặp hơn cả là móng cọc,
móng tường trong đất.
Khái niệm chung về móng cọc, cọc khoan nhồi và tường barret

1.3.

Móng cọc là một loại móng sâu, thường dùng khi tải trọng công trình lớn
có lớp đất tốt nằm sâu dưới lòng đất. Hai loại cọc phổ biến dùng trong móng
cọc là cọc chế tạo sẵn và cọc khoan nhồi.
Cọc đổ tại chỗ thường gọi là cọc nhồi, có dạng hình tròn đường kính cọc
nhồi khoảng 0,6-5,0m. Kích thước hay dùng ở Việt Nam trong khoảng 1,02,0m.
Tường barret là một loại cọc nhồi, không thi công bằng lưỡi khoan hình
tròn mà bằng loại gầu ngoạm hình chữ nhật. Tường barret thông thường là có
tiết diện hình chữ nhật với chiều rộng từ 0,6m-1,5m và chiều dài từ 2,2m đến
6,0m. Tường barret còn có thể có các loại tiết diện khác như: chữ thập (+),
chữ T, chữ I, hình ba chạc …
Vật liệu chủ yếu để làm cọc khoan nhồi và tường barret là bê tông và cốt
thép
+ Bê tông dùng cho cọc khoan nhồi và tường barret là bê tông Mác ≥300,
dùng không ít hơn 400kg xi măng PCB 30 cho 1m3 bê tông.
+ Cốt thép: thép chịu lực là loại thép có đường kính (16÷32mm) loại AII,
AIII; thép đai thường dùng có đường kính (12÷16mm), loại AI, AII.
Việc phát triển nhà cao tầng là xu hướng tất yếu của xây dựng đô thị ở
nước ta. Xây dựng nhà cao tầng đòi hỏi có tầng hầm với các lý do:
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


L=84m, Mác M350.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


17
- Chưng cư CT1, Khu đô thị mới Văn Khê, dùng cọc nhồi có
D=1,5m; chiều sâu 60m, M350.
- Vietcombank Tower, 98 Trần Quang Khải, Hà Nội có hai tầng hầm
và 22 tầng nổi, dùng tường barret 0,8x2,8m sâu 55m ; Mác bê tông
350 đổ tại chỗ.
- Công trình Toà nhà văn phòng 27 Láng Hạ được dùng cọc barret có
kích thước 2,8x1,5,43,5m và 2,8x1,0x40,5m
Các tồn tại chung trong việc thiết kế và thi công

1.5.

Nước ta thuộc nhóm các nước đang phát triển vì vậy việc thiết kế, thi
công các công trình xử lý nền bằng phương pháp móng cọc nhồi và tường
barret nói chung còn nhiều vấn đề cần giải quyết:
-

Về thiết kế: còn một số sai sót do trình độ chuyên môn chưa cao, đa số

các công trình lớn đều thuê chuyên gia Tư vấn nước ngoài (như Cầu Thanh
Trì, hầm Thủ Thiêm, hầm Kim Liên … ). Mặt khác tài liệu khảo sát nhiều chỗ
còn chưa chính xác dẫn đến thiết kế đôi khi đánh giá sai thực trạng địa chất
của nền. Vì vậy có thể đưa ra những biện pháp xử lý nền không hợp lý. Ngoài

lớn. nhiều công trình đó được xử lý bằng cọc khoan nhồi và tường barret một
cách có hiệu quả và kinh tế. Hiện nay với trình độ kỹ thuật và điều kiện kinh
tế cho phép, xu hướng xử lý nền bằng các loại móng cọc hiện đại cho các
công trình xây dựng ngày càng nhiều, hàng loạt các công trình xử lý nền đất
yếu bằng móng cọc nhồi đã và đang triển khai như cầu Thanh Trì, cầu Vĩnh
Tuy, Toà tháp Keangnam…
Tuy nhiên đối với công nghệ xử lý nền bằng cọc khoan nhồi và tường
barret ở nước ta mới chỉ đang ở giai đoạn đầu của sự phát triển. Phần lớn là
dựa vào kinh nghiệm thiết kế và thi công của nước ngoài, chưa có những tổng
kết, đánh giá mang tính hệ thống đầy đủ, đặc biệt đối với công trình lớn phải
có sự tham gia của các chuyên gia nước ngoài trong việc thiết kế và thi công.
Chính vì vậy để áp dụng công nghệ thi công cọc khoan nhồi và tường barret
vào Việt Nam một cách an toàn, nhanh chóng, rộng rãi và hiệu quả thì cần
phải có những nghiên cứu sâu sắc phù hợp với điều kiện tự nhiên và xã hội
của Việt Nam.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


19
Chương 2
QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI
Cọc nhồi là một loại móng cọc thuộc loại móng cọc sâu được thi công
ngay tại hiện trường bằng cách đổ bê tông tươi vào hố (lỗ) khoan trước đó. So
với các loại cọc khác, lịch sử cọc khoan nhồi tương đối mới. Trên thế giới cọc
khoan nhồi được thi công từ những năm 1908-:-1920, cọc được khoan có
đường kính nhỏ 0,3m; dài 6-:-12m, được thi công bằng máy khoan chạy bằng
hơi nước. Cuối những năm 1940-:-1950 công nghệ khoan cọc nhồi đã khá
phát triển. Người ta có thể khoan mở rộng chân, khoan phá đá, cũng như đã

Có đủ số liệu ghi chép tìm hiểu về các tư liệu thử nghiệm, thực hiện về
khoan tạo lỗ cũng như khả năng kết quả chịu tải của các cọc khoan nhồi các
công trình lân cận quanh vùng đã được thi công trước.
Cấp nước, điện thi công, đường ra vào công trình, chuẩn bị vữa bentonite
và bể lắng bentonite, đường thoát nước, nhà tạm công trường ...
2.2. Định vị vị trí đặt cọc
Đây là công tác hết sức quan trọng và công trình phải xác định vị trí của
các trục, tim của toàn công trường và vị trí chính xác của các giao điểm, của
các trục.
Phải dùng máy kinh vĩ để xác định vị trí đặt cọc. Việc định vị được tiến
hành trong thời gian dựng ống vách có tác dụng đầu tiên.
Vị trí tim cọc từng trụ được xác định trên cơ sở toạ độ của các cọc và hệ
mốc thiết kế được giao bằng hệ máy toàn đạc.
2.3. Công tác hạ ống vách, khoan và bơm dung dịch bentonite
2.3.1. Hạ ống vách
ống vách có tác dụng giữ cho phần vách khoan ở trên không bị sập lại,
ngăn không cho lớp đất trên chui vào hố khoan.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


21
ống vách cọc nhồi nên dùng ống thép chuyên dùng có chiều dày 4-8mm,
ống vách bằng thép phải có độ cứng nhất định không dễ biến dạng, phía trên
ống vách nên bố trí 1– 2 lỗ tràn vữa.
ống vách được cấu tạo bằng các ống nối liền, ống ngắn từng đoạn từ 1,5 :- 3m chúng được đào và đặt sâu trong nền. Chiều sâu chôn ống vách nên căn
cứ vào địa chất (từng loại đất) và chiều sâu mức nước ngầm mà quyết định.
- Đối với đất sét không nhỏ hơn 1m

Sau khi đặt xong ống vách thì người ta đưa máy khoan vào vị trí khoan, vị
trí đặt máy phải bằng phẳng, máy phải thăng bằng và thẳng đứng, kiểm tra
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành xây dựng công trình thuỷ


23
máy bằng máy kinh vĩ sao cho chiều đứng cần khoan ở phạm vi sai số