ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

DƯƠNG TRUNG KIÊN

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHUYỂN VỊ NGANG ĐẦU CỌC
TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG HỐ MÓNG TRỤ SỞ
CÔNG TY XỔ SỐ KIẾN THIẾT THÀNH PHỐ CẦN THƠ
Chuyện ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số: 6058.61

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2016


Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Võ Phán
Chữ ký:
Cán bộ chấm nhận xét 1: .................................................................................
Chữ ký:
Cán bộ chấm nhận xét 2: .................................................................................
Chữ ký:
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Đảch Khoa, ĐHQƠ Tp. HCM ngày
................. tháng.... năm.................
Thành phần Hội đồng đánh giả luận văn thạc sĩ gồm:
1 ..........................................................................
2 ..........................................................................
3 ................................................................................
4 ................................................................................
5 ................................................................................

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHUYỀN VỊ NGANG ĐẦU CỌC TRONG QUÁ
TRÌNH THI CÔNG HỐ MÓNG CÔNG TRÌNH TRỤ SỞ CÔNG TY XỔ SỐ
KIẾN THIẾT THÀNH PHỐ CẦN THƠ.
II-

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
NHIỆM VỤ:

1-

+ Đánh giá khả năng chuyển vị ngang của cọc trong quá trình thi công hệ tuờng vây
+ Tính toán mức độ chuyển vị ngang của đầu cọc.
+Tính toán sức chịu tải của hệ tuừng vây, kiểm tra hệ số an toàn ở từng giai đoạn khai đào trong plaxis
+Đánh giá hệ số an toàn toàn tổng thể sức chịu tải cho hệ tuờng vây
+Đề ra biện pháp khắc phục chuyển vị ngang của cọc.
2- NỘI DUNG:
Chương 1: Tổng quan về chuyển vị ngang.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết và tính toán chuyển vị ngang.
Chương 3: ứng dụng tính toán cho công trình trụ sở công ty xổ số kiến thiết cần Thơ
Kết luận và kiến nghị.
Tài liệu tham khảo.
III-

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/2015

IV-

NGÀY HOÀN THÀNH NHỆM VỤ: 7/2016

V-


HỌC VIÊN

DƯƠNG TRUNG KIÊN


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hiện nay, nhu cầu xây dụng công trình cao tầng ngày càng nhiều, ở các khu đô thị. Tại Cần Thơ, và
các khu vực lân cận có tốc độ phát triển nhanh nhu Quận Cái Răng, Quận Bình Thủy. Do khu vục
này có lớp đất yếu với bề dày khá lớn nằm ngay trên bề mặt đất, biện pháp móng cọc thuờng đuợc
chọn lụa trong tính toán thiết kế và thi công các công trình. Tải trọng của công trình thông qua hệ
thống móng cọc đuợc truyền xuống các lớp đất tốt ở bên duới.
Trong quá trình thi công cọc tuờng vây , cọc đuợc ép vào đất sau đó tiến hành đào hố móng thi công
tầng hầm . Do lớp đất yếu nằm ngay trên bề mặt mặt đất cùng với một số khu vục có địa hình phân
cắt, trong quá trình đào hố móng thi công, duới tác dụng của áp lục ngang của đất và các thiết bị thi
công, cọc có thể bị chuyển vị và lệch tâm. Thục tế cho thấy có hàng loạt bãi cọc bị lệch tâm do chuyển
vị ngang với biên độ khá lớn. Nguyên nhân của việc lệch tâm hàng loạt cọc ở khu vục đất yếu đuợc
giải thích ban đầu là do san lấp, quá trình thi công khi đào hố móng và tải trọng thuờng xuyên của
các thiết bị thi công. Do nhũng nguyên nhân trên,đề cuơng luận văn tập trung vào “Nghiên cứu đánh
giá khả năng chuyển vị ngang của đầu cọc trong quá trình thì công hổ móng Trụ Sở Công Ty sổ số
Kiến Thiết Thành Phố cần Thơ Điều này có ý nghĩa thiết thục phục vụ cho công tác xây dụng ở khu
vực có đất yếu nhu ở cần Thơ và các khu vực lân cận trong thiết kế biện pháp thi công hố móng đào
sâu.


ABSTRACT
Currently, the need to build high-rises more and more, in urban areas. In Can Tho, and the
surrounding areas with fast growth as Cai Rang District, Binh Thuy District. Because this area of soft
soil with large thicknesses located on the soil surface, often piling measures that were selected during
the design and calculation of construction works. Loads of work through pile foundation system is

1 .Vấn đề thực tiễn và tính cấp thiết của đề tài ............................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 1
3. Phuơng pháp nghiên cứu ....................................................................................... 1
4. Ý nghĩa khoa học và tính thục tiễn của để tài ....................................................... 2
5. Phạm vi và giới hạn của đề tài nghiên cứu ............................................................ 2
Chuông 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN VỊ NGANG : ............................................ 3
1.1 Phân loại cọc ........................................................................................................ 3
1.2 Một số loại cọc chịu tải trọng ngang thuờng gặp ................................................ 3
1.2.1. Cọc xiên ........................................................................................................... 4
1.2.2. Cọc bản ............................................................................................................ 4
1.2.3. .............................................................................................................
Cọc đứng chịu tải trong ngang và momen .................................................................. 4
1.3 .................................................................................................................
Tính toán cọc trong đất rời chịu tác dụng tải trọng ngang.......................................... 5
1.4 Tính toán cọc trong đất dính chịu tác dụng tải trọng ngang .............................. 11
1.5 .................................................................................................................
Nhận xét chuơng 1 ...................................................................................................... 14
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN CHUYỀN VỊ NGANG ........... 17
2.1. ................................................................................................................
Những nội dung cần tính toán khi cọc chịu tải trọng ngang....................................... 17
2.2. Các phuơng pháp tính toán ................................................................................ 17
2.2.1 Tính toán theo phuơng pháp Brich Hansen .................................................... 17
2.2.2 Phương pháp Brown:....................................................................................... 18
2.3 Mô hình nền Winkler.......................................................................................... 22
2.4 Các vấn đề về sự làm việc của nhóm cọc khi chịu tải trọng ngang .................. 33
2.5 Xác định cấp áp lực lên tường chắn .................................................................. 34
2.5.1 Trường hợp đất rời.......................................................................................... 34
2.5.2 Trường hợp đất dính ....................................................................................... 36
2.6. Nhận xét chượng 2............................................................................................... 38


Bảng 3.1. Cấu tạo địa chất khu vực xây dụng .......................................................... 43
Bảng 3.2. Tổng hợp chuyển vị ngang do từng giai đoạn thi công............................ 66
Bảng 3.3. Bảng tính toán sức chịu tải tuờng vây ...................................................... 67


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Trang

Hình 1.1. Cọc cừ barrette chống tải trọng ngang ........................................................ 5
Hình 1.2. Biểu đồ mối quan hệ giữa ứng xuất và chuyển vị ...................................... 6
Hình 1.3. Sơ đồ mặt phá hoại của nền đất phía trước cọc chịu tải ngang ................ 10
Hình 1.4. Sơ đồ phá hoại khối đất trước cọc ở độ sâu lớn ....................................... 10
Hình 1.5. Biểu đồ thực nghiệm quan hệ biến dạng phi tuyến ơ-u ............................ 11
Hình 1.6. Lắp hệ chống cho tường vây .................................................................... 15
Hình 1.7. Thi công hệ chống chuyển cho cọc banrrette ........................................... 15
Hình 1.8. Thi công cọc Barrette ............................................................................... 16
Hình 2.1. Momen và lực ngang tác dụng lên cọc ..................................................... 17
Hình 2.2. Hệ số kq và kc (theo Brich Hansen 1961) ................................................ 18
Hình 2.3. Dầm dài vô hạn trên nền đàn hồi chịu tải tập trung .................................. 19
Hình 2.4. Tương quan độ sâu và sức kháng cắt cực hạn .......................................... 21
Hình 2.5. Tương quan giữa sức kháng cắt ngang Momen à Lực ngang giới hạn.22
Hình 2.6. Cơ chế mô hình nền Winkler .................................................................... 23
Hình 2.7. Mô hình nền Winkler khi nền đồng nhất .................................................. 24
Hình 2.8. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên cọc .............................................................. 26
Hình 2.9. Cọc chịu tải trọng ngang và mô hình nền winkier ................................... 26
Hình 2.10. Ảnh hưởng của tải trọng ngang khi tác dụng lên nhóm cọc ................... 34
Hình 3.1. Bản đồ địa lý khu vực Thành phố cần thơ ................................................ 40
Hình 3.2. Mặt bằng kích thước thành vách cọc chống ............................................. 53
Hình 3.3. Mô hình bài toán ừong Plaxis ................................................................... 54

TTGHH QVL

Trạng thái giới hạn II

(kN)

Sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu
2

Ab (m ) As
2

Diện tích của tiết diện ngang của bê tông trong cọc

(m )

(kpa)
()

Sức chịu tải cục hạn do kháng mũi
Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên.



Ns

Chỉ số SPT trưng bình trong lớp đất rời

Nc

Chỉ số SPT trưng bình trong lớp đất dính Chiều dài đoạn

Ls (m)

cọc nằm trong lớp đất rời Chiều dài đoạn cọc nằm trong

Lc (m)

lớp đất dính Hiệu số trọng lượng cọc và trọng lượng đất

Wp(kN)

Chỉ số SPT trưng bình dọc thân cọc trong đất rời Diện tích

Ntb

mặt bên cọc trong phạm vi lớp đất rời Hệ số

Asb (m2)

Hệ số an toàn

Kx, K2

Q

và không bao gồm trọng lượng của các cọc hoặc của đất giữa các cọc. (Mpa)
p
I
D’

Độ lún của nhóm cọc (mm)

Db

độ sâu chôn cọc trong lớp đất chịu lực (mm)

hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chôn hữu hiệu của nhóm
độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2Db/3 (mm)


ơ'v

giá trị số đếm SPT chưa được hiệu chỉnh (búa/300mm)

a

m2/KN

ứng suất thẳng đứng hữu hiệu (Mpa)
: Hệ số nén.

c



G

: Module đàn hồi biến dạng cắt của đất.

Kpa

Ho m

: Chiều dài ban đầu của lớp đất.

Ip

: Chỉ số dẻo của đất.

II

: Độ sệt của đất.

kv

m/s

: Hệ số thấm theo phương đứng.

kh m/s

: Hệ số thấm theo phương ngang.

mv m2/KN


m

: Độ lún cố kết.

s
st
sr

m

: Độ lún ổn định cuối cùng.

m

: Độ lún theo thời gian t

%

: Độ bão hòa ban đầu.

u

Kpa

: Áp lực nước lỗ rỗng.


uo Kpa



ơz Kpa

: ứng suất do tải trọng ngoài gây ra.

T Kpa

: Sức chống cắt của đất.

V

: Hệ số poisson của đất.

ơ, Kpa

: ứng suất trong cọc.

ơc Kpa

: ứng suất trong đất nền.

ơa Kpa

: ứng suất trung bình cho phép.

F(n)

: Nhân tố ảnh hưởng đến khoảng cách bố trí của cọc cát
s


đề ổn định nền đất xung quanh cọc đã đựợc Terzaghi đề cập trong các bài báo và giáo
trình những năm 1950.
Việc tìm hiểu mối tương quan giữa chuyển vị ngang của cọc dưới tác dụng của
lực ngang và mối liên hệ giữa khả năng ứng sử của các lớp đất xung quanh cọc là hết
sức cần thiết giúp chúng ta hạn chế được các rủi ro cho các công trình vừa đề câp trên.
Do nhũng nguyên nhân trên, luận văn tập trung vào “Nghiên cứu đánh giá chuyển vị
ngang của cọc trong quá trình thi công hố móng ”, Điều này có ý nghĩa thiết thực phục
vụ cho công tác xây dựng ở khu vực có đất yếu ở tỉnh cần Thơ nói riêng và khu vực
đồng bằng sông cửu long nói chung.
2.

Mục tiêu nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu là làm tăng thêm vốn kiến thức và sự hiểu biết về ảnh

hưởng của việc thi công hố móng trong đất yếu tác động đến cọc trong hố móng trong
quá trình đào hố móng. Dùng phần mềm Plaxis 2D để mô phỏng và phân tích chuyển
vị ngang của đầu cọc trong quá trình thi công hố móng trong điều kiện đất yếu khu vực
tỉnh cần Thơ
Nhiệm vụ của đề tài chủ yếu tập trung vào các vấn đề chính sau:
+ Đánh giá khả năng chuyển vị ngang của cọc trong quá trình thi công hệ tường vây +
Tính toán mức độ chuyển vị ngang của đầu cọc.
+Tính toán sức chịu tải của hệ tường vây, kiểm tra hệ số an toàn ở từng giai đoạn khai
đào trong plaxis
+Đánh giá hệ số an toàn toàn tổng thể sức chịu tải cho hệ tường vây +Đề ra biện pháp
khắc phục chuyển vị ngang của cọc.
3.

Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp thực hiện chọn lựa ở đây là:

-3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN VỊ NGANG
Từ rất xưa con người đã biết dùng cọc gỗ đóng xuống sâu để gánh đỡ những
công trình có tải trọng lớn, hoặc các lớp đất trên bề mặt không đủ khả năng chịu tải
trong trực tiếp. Trong quá trình phát triển các loại cọc kèm theo quá trình phát triển các
loại phương pháp hạ cọc năm 1936 Kỹ sư người ý đã phát minh ra phương pháp cọc
nhồi bê tông vào nhũng lỗ khoan trong nền đất đã được khoan trước, cho đến nay có rất
nhiều phương pháp tạo cọc nhồi bê tông tại chỗ có nhiều tiết diện khác nhau như hình
tròn, hình chữ nhật ,chữ I chữ H, được tạo bởi các lưỡi khoan ,gầu đào ... .có ống vách
và dung dung dịch bentonite để giữ ổn định thành vách. Có các loại cọc khác nhau như:
cọc gỗ ,cọc thép,cọc bê tông, phân loại theo đặc tính chịu lực cọc chống (cọc chịu mũi),
cọc ma sát (cọc treo).
Bên cạnh đó các công trình chịu tải trọng ngang lớn như tường chắn đất, bến cảng, mố
trụ cầu, nhà cao tầng được xây dựng trên nền đất yếu thường được sử dụng cọc để gánh
đỡ vừa tải trọng đứng lẫn tải trọng ngang. Đe gánh đỡ tải trọng ngang có thể dùng cọc
xiên có thể neo vào các điểm tựa vững chắc như tường cọc bản có neo, hay sử dụng cọc
đứng có kích thước lớn.
Xác định Momen và chuyển vị ngang dọc theo trục một cọc thẳng đứng chịu tác
dụng của 01 Momen Mo và lực ngang Ho tại cao trình mặt đất đã được nhiều tác giả
nghiên cứu. Cũng như ổn định nền đất xung quang cọc này đã được Terzaghi đề cập tới
trong bài báo cáo trong những năm 1950.
1.1

Phân loại cọc
Theo vật liệu làm cọc: Như cọc gỗ

cọc thép,cọc bêtông cốt thép,hay cọc được

phối hợp các vật liệu trên.
Phân theo đặc tính chịu lực: cọc chịu


tải trọng ngang.

Cọc đứng chịu tải trọng ngang và momen

Cọc đứng chịu tải trọng ngang yếu hơn cọc xiên, nhưng trong thực tế thỉ công,
đặc biệt đổi với các công trình dân dụng và công nghiệp khó có khả năng làm cọc
nghiêng vì điều kiện thiết bị không có, mặt khác tỷ lệ giữa tải đứng và tải ngang không
lớn lắm nên cọc đứng được thiết kế để chịu được tải trọng đứng và tải trọng ngang.
Khi tiến hành thí nghiệm cọc chịu tải trọng ngang có đo đạc cẩn thận vớỉ các đầu
đo ứng xuất biến dạng do mặt bên cọc. Kết quả cho thấy cọc chịu tải trọng ngang bị phá
hoại do một đoạn cọc ( ngàm trượt) khá gần vối mặt đất, điều này cho thấy cọc đứng
chịu tải trọng ngang có Momen uốn cực đại nằm gần đầu cọc và phần gách đỡ tải trọng
ngang là chủ yếu do lớp đất trên mặt, nếu chúng quá yếu thì phải thay thế cọc khác hoặc
chuyển sang cọc xiên.
1.3

Phân tích kết quả tính toán cọc trong đất rờỉ chịu tác dụng tải trọng ngang

Trên cơ sở tính toán của nhiều nhà nghiên cứu có thể thấy rằng điểm quan trọng
nhất trong tính toán cọc là hệ số chịu tải trọng ngang K. Hệ số này phụ thuộc vào nhiều
yếu tố như độ sâu, giá trị chuyển vị đặc điểm thay đổi đặc trưng cơ lý của đất nền và độ
cứng chống uốn của cọc, kích thước cọc.


-6 Kết quả tính toán cho thấy biểu đồ hệ số độ bền theo phương ngang theo độ sâu
dưới tác dụng của lực ngang thường không lớn đối với cọc có độ cứng khác nhau có đặc
điểm gần tuyến tính và cỏ thể tính theo lý thuyết đàn hồi trong phạm vi (u/l
ơuit

(L4)

O) + fco(z)u(z)

ưu điểm của quan hệ (1-1) là chỉ cần 1 đuờng cong là có thể mô tả đuợc trạng
thái giới hạn và chua đạt đến gới hạn > phuơng trình đuờng cong có chứa các đặc trung
biến dạng k0 và độ bền ứng xuất (ơuit). Áp lục ngang giới hạn lên đất nền và hệ số độ
bền là những thông số đầu vào cơ bản của đuờng cong của mối quan hệ u-ơ.
Kết quả tính toán cho thấy rằng hệ số độ bền ngang K giảm khi kích thuớc cọc tăng. Hệ
số độ bền đầu k0 (z)=lim (u,z) khi u -> 0 đuợc sử dụng cho các loại cọc có độ cứng khác
nhau theo biểu đồ dạng tam giác theo độ sâu.
Giới hạn thẳng đứng của biểu đồ ơ-u bằng giá trị chuyển vị tuơng đối u0/l= 0.025
và xem biểu đồ thay đổi ko(z) theo độ sâu có dạng tam giác. Xác định giá trị độ sâu của
chúng tại z=lm cho cọc loại A. với chuyển vị cho truớc ta có Ko (z=lm)=49 N/cm3
.Nhân giá trị Ko và kích thuớc theo phuơng ngang của cọc 4,9x27,3=1340 N/cm2 giá
trị Ko xd giao động trong phạm vi không đáng kể cho các loại cọc khác nhau trong nền
cát. Để thuận tiện chọn Kxd. Ko - hệ số phản lục ban đầu. Hệ số Ko có thể đuợc xem
không đổi và không phụ thuộc vào đặc trung cơ lý của đất nền cũng nhu tải trọng ngoài.
Hệ số độ bền Ko tỷ lệ nghịch với kích thuớc cọc, điều này phù hợp với các giả thuyết
của lý thuyết bán không gian đàn hồi tuyến tính và kết quả thục nghiệm.L.risa và một
số tác giả khác cho rằng
K0=K01xZ,

(1.5)

Trong đó : KOi-gradient hệ số phản lục theo phuơng ngang phụ thuộc độ chặt
của đất và dao động trong phạm vi tù 5 - 40 N/cm3. Có thể chọn giá trị hệ số nền thay
thế cho giá trị KQI trong tính toán áp dụng:


tg