BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM
&

TRẦN MINH THÁI
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LỚP XI MĂNG ĐẤT
GIA CỐ MẶT NỀN ĐẾN SỨC CHỊU TẢI NGANG CỦA
CỌC ĐỨNG, ỨNG DỤNG CHO ĐẬP TRỤ ĐỠ
VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Mã số: 9580202

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – 2020


Công trình được hoàn thành tại:
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM

Người hướng dẫn khoa học:
1. GS. TS Nguyễn Vũ Việt
2. GS. TS Trần Đình Hoà

Phản biện 1:
Phản biện 2:

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện

phát triển đất nước.
Trong xây dựng công trình điều tiết hiện nay, Đập trụ đỡ (ĐTĐ) đang
ngày càng được ứng dụng rộng rãi, trở thành một giải pháp khoa học thay thế
dần các công trình truyền thống, đặc biệt thể hiện rõ trong các công trình lớn
ngăn sông vùng ven biển. Để nâng cao hơn nữa hiệu quả ứng dụng công nghệ,
nhất thiết cần phải tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện thêm cả về lý thuyết và
thực nghiệm những vấn đề còn chưa được sáng tỏ. Đối với công trình Đập trụ
đỡ, thường xuyên chịu tải trọng ngang tác dụng rất lớn. Ngoài giải pháp bố trí
cọc xiên thì biện pháp gia cố lớp bề mặt nền móng sẽ có tác dụng đáng kể làm
tăng sức chịu tải ngang của móng cọc. Để có xác định kích thước phù hợp cho
lớp gia cố và đánh giá mức độ ảnh hưởng đến sức chịu tải ngang của móng
cọc Đập trụ đỡ như thế nào thì đến nay vẫn chưa được giải quyết. Vì vậy đề
tài nghiên cứu có tính cấp thiết và thực tế.
2. Mục đích nghiên cứu
- Làm cơ sở khoa học, hoàn thiện lý thuyết trong tính toán thiết kế ĐTĐ;
- Đề xuất hình thức và kết cấu của lớp gia cố bề mặt nhằm tăng sức chịu tải
trọng ngang cho móng cọc ĐTĐ xây dựng trong vùng ĐBSCL.
3. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
- Nghiên cứu, phân tích các thông tin kỹ thuật liên quan được công bố
qua các tài liệu như sách, báo, tiêu chuẩn thiết kế… ở trong và ngoài nước.
- Sử dụng mô hình toán để nghiên cứu, phân tích sự ảnh hưởng của lớp
gia cố đến SCTN của cọc đơn, qua đó lựa chọn kích thước hợp lý của lớp gia
cố bề mặt ứng với các loại cọc.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:
Thí nghiệm mô hình vật lý, đo đạc, đánh giá SCTN của cọc trong các
trường hợp làm việc nền đất yếu tự nhiên và nền đất sau khi gia cố lớp bề mặt.


2

~ y) cho loại đất yếu đại diện và cho lớp gia cố bề mặt nền móng. Qua
đó xác định được hệ nền và phương pháp xác định SCTN để ứng dụng
thiết kế móng cọc ĐTĐ vùng ĐBSCL.
8. Bố cục của luận án
Bố cục của luận án, gồm có các phần: Mở đầu; 4 Chương chính; Kết luận
và kiến nghị; Danh mục công trình đã công bố và Tài liệu tham khảo


3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẬP TRỤ ĐỠ VÀ CÁC GIẢI PHÁP
GIA TĂNG SỨC CHỊU TẢI NGANG CHO MÓNG CỌC
TRONG VÙNG ĐẤT YẾU
1.1 Tổng quan về Đập trụ đỡ
1.1.1 Giới thiệu công nghệ Đập trụ đỡ
Nguyên lý của ĐTĐ là đưa toàn bộ lực tác dụng vào công trình về các trụ
riêng biệt, sau đó truyền
xuống nền thông qua bệ
trụ. Giữa các trụ pin là
cửa van điều tiết và kết
cấu chống thấm.
Hình 1.1: Mô hình Đập
trụ đỡ

Ưu điểm của ĐTĐ là có thể xây dựng công trình ngay trên lòng sông tự
nhiên, xây dựng công trình trong điều kiện địa chất nền yếu, chiều sâu lớp đất
yếu lớn như ở các vùng cửa sông ven biển hoặc vùng phù sa cổ.
1.1.2 Tình hình nghiên cứu và áp dụng các loại Đập trụ đỡ trên thế giới
Từ những năm đầu thế kỷ XX, dạng công trình ngăn sông kiểu ĐTĐ đã
được nhiều nước trên thế giới nghiên cứu và áp dụng vào thực tế. Các công

năng làm việc của móng cọc thường xuyên chịu tải trọng ngang
1.2.1. Phân bố và đặc trưng đất yếu ở ĐBSCL
ĐBSCL được bao phủ bởi lớp trầm tích trẻ khá dày, thành phần cấu tạo
của lớp này phổ biến là đất yếu: sét yếu, cát chảy, bùn...
Đất sét yếu này có các đặc trưng cơ lý cơ bản nhất như sau:
+ Dung trọng tự nhiên của đất: γ = 14,5÷15,5kN/m3
+ Độ ẩm tự nhiên của đất: w = 75%÷65%
+ Hệ số rỗng tự nhiên của đất: e = 1,5÷2,0
+ Các đặc trưng cơ học của đất: φ = 4o÷5o, c = 5÷6kPa
+ Các đặc trưng biến dạng của đất: Eo = 500÷600kPa
Chiều dày đất sét yếu ở ĐBSCL thường từ 0÷40m.
1.2.2. Địa chất nền các công trình Đập trụ đỡ đã xây dựng tại ĐBSCL
Qua tổng kết địa chất tại các công trình ứng dụng công nghệ ĐTĐ tại
ĐBSCL thấy rằng trong phạm vi từ 0 đến 5m đất nền phía đầu cọc rất yếu (φ
= 3-5o, c = 1–5kPa, γ = 1,5–1,65kN/m3).
1.2.3. Những lưu ý khi xây dựng ĐTĐ trên nền đất yếu vùng ĐBSCL
- Hầu hết các công trình ĐTĐ đều có áp lực lên móng p >300 ÷ 500kPa
nên đều cần xử lý nền móng khi xây dựng.
- Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của các loại đất yếu là phi tuyến,
nên việc áp dụng mô hình nền Winkler mở rộng (giai đoạn tuyến tính và phi
tuyến tính) là phù hợp với thực tế làm việc của nền đất dưới công trình.
- Đất có hệ số thấm nước bé, nên tốc độ cố kết chậm, lún kéo dài. Do đó
đối với biện pháp xử lý nền (xử lý gia cố lớp mặt) cần quan tâm đến những
giải pháp làm tăng nhanh quá trình thoát nước để nền đất cố kết nhanh.
- Giải pháp nền - móng định hướng cho việc xây dựng các công trình
ĐTĐ là sử dụng móng cọc, có thể sử dụng là cọc bê tông cốt thép, cọc khoan
nhồi, cọc bê tông dự ứng lực, cọc thép...
1.3. Các giải pháp gia tăng sức chịu tải trọng ngang cho móng cọc ĐTĐ
Đối với ĐTĐ, móng cọc thường chịu tải trọng ngang lớn, có 2 giải pháp
chính làm tăng cường SCTN cho móng đó là: bố trí cọc xiên trong móng hoặc

1.3.2.3 Sử dụng giải pháp cải tạo đất nền bằng cọc xi măng đất (XMĐ)
Giải pháp cải tạo nền đất yếu cho móng cọc bằng công nghệ trộn sâu
(DMM) chính là tạo các cọc XMĐ trong lớp đất yếu bề mặt móng cọc.
Các hình thức như: gia cố phạm vi dưới bệ trụ, quanh các cọc chịu lực
hoặc gia cố thành các khối bao quanh bệ trụ. Đối với ĐTĐ, tác giả kiến nghị
giải pháp gia cố dưới bệ trụ.
Giải pháp này tương đối đơn giản, tuy nhiên cần tính toán cụ thể dựa trên
điều kiện địa chất nền, loại móng cọc, loại cọc cũng như hàm lượng xi măng
gia cố. Giải pháp này áp dụng phù hợp và hiệu quả nhất cho móng cọc có lớp
nền bề mặt là đất yếu.
1.3.2.4. Sử dụng vữa dâng bê tông


6

Lớp bê tông bịt đáy hiện nay thường được sử dụng bằng bê tông mác
B20 (M250). Nhược điểm là tính đàn hồi của lớp bê tông bịt đáy không có vì
vậy khả năng chịu tải ngang của lớp này rất khó xác định; thường thì chiều
sâu lớp bịt đáy nhỏ hơn rất nhiều chiều sâu ảnh hưởng của lực ngang nên hiệu
quả giải pháp không cao. Giải pháp này phù hợp và hiệu quả cho trường hợp
móng cọc có lớp nền là đất cát hoặc sét cứng.
1.3.3. Lựa chọn giải pháp nghiên cứu của luận án
Trong Luận án này tác giả đi sâu nghiên cứu giải pháp tăng SCTN của
cọc đơn trong nhóm cọc. Các loại vật liệu gia cố trên đều có tác dụng tăng khả
năng chịu lực ngang cho móng cọc, tuy nhiên khả năng thi công có thể ảnh
hưởng lớn đến kết quả nghiên cứu. Trong các loại đó tác giả chọn phương án
gia cố bằng cọc xi măng đất để nghiên cứu.
1.4 Các nghiên cứu về gia cố xi măng đất cho đất yếu
1.4.1 Tình hình ứng dụng XMĐ gia cố đất yếu trên thế giới và Việt Nam
Công nghệ cải tạo đất bằng xi măng, xi măng – vôi được nghiên cứu và

Bùn sét lẫn hữu cơ

Cường độ kháng nén (kPa)
(28 ngày)
(90 ngày)
634-906
1032-1123
630-814
886-1057
430-690
684-980
184-236
116-164
551-973
856-1156


7

1.4.3 Ứng dụng cọc xi măng đất trong gia cố móng cọc tại Nhật Bản
Từ năm 2001 Nhật Bản đã bắt đầu nghiên cứu và ứng dụng cọc XMĐ để
tăng SCTN cho móng cọc các công trình, tiêu biểu như Cầu Yabegawa thuộc
dự án Đường cao tốc Ariake, tỉnh Fukuoka, Nhật Bản. Cọc khoan nhồi được
sử dụng sâu 50m, lớp gia cố bằng cọc XMĐ có chiều dài và chiều sâu là B =
16.8m và Hgc = 10.5m. Việc ứng dụng XMĐ đã mang lại hiệu quả kinh tế và
kỹ thuật rõ rệt, nhất là giảm được số cọc đứng, giảm chuyển vị ngang và khả
năng chịu động đất tốt hơn. Tuy nhiên phương pháp thiết kế không được thiết
lập mà chỉ được thí nghiệm hiện trường tại mỗi công trình riêng biệt.
1.5 Kết luận chương 1
- Mặc dù đã được nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế tuy nhiên ĐTĐ vẫn còn


2.2.2 Phân tích và lựa chọn phương pháp tính toán cọc đơn.
Do đặc điểm làm việc của móng cọc ĐTĐ trong vùng ĐBSCL nên nhóm
các phương pháp dựa trên sức kháng bên cực hạn của cọc như Phương pháp
Broms và Phương pháp Meyerhof có nhiều hạn chế vì không áp dụng được
cho nền nhiều lớp và không xem xét tới chỉ tiêu cường độ của đất.
Phương pháp “Đường cong p ~ y” đối với tính toán móng cọc ĐTĐ vùng
ĐBSCL là khá phù hợp bởi cọc trong nền nhiều lớp và cọc dài.
Hiện nay, với sự phát triển của công nghệ máy tính, các phần mềm
thương mại tính toán cọc, sử dụng lý thuyết đường cong p ~ y để giải các bài
toán về cọc ngày càng nhiều và độ tin cậy cao, điển hình như: Phần mềm tính
toán Ensoft Lpile; Ensoft Group; Phần mềm Midas; Phần mềm FB_Pier…
2.3 Nghiên cứu phạm vi ảnh hưởng của lớp gia cố bề mặt theo chiều sâu
2.3.1. Cơ sở lý thuyết xác định chiều sâu ảnh hưởng hah lớp bề mặt
Chiều dày của lớp đất bề mặt giữ vai trò quyết định tới chuyển vị, nội lực
trong cọc và có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, hah được xác định theo một số
công thức:
(2-1)
hah = 2.(d + 1)
(2-2)
hah = 3,5d + 1,5
Chiều sâu ảnh hưởng hah theo (2-1) và (2-2) làm cơ sở để so sánh với kết
quả nghiên cứu xác định chiều sâu gia cố hợp lý.
2.3.2 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của chiều sâu lớp gia cố bề mặt đến
SCTN của móng cọc ĐTĐ bằng mô hình toán
- Mục đích tính toán là xác định chiều sâu gia cố hợp lý mà với giá trị đó
cọc và nền gia cố chịu lực ngang lớn nhất từ đó đề xuất công thức xác định
chiều sâu lớp gia cố hợp lý.
- Lựa chọn loại cọc nghiên cứu tính toán trong mô hình là các cọc BTCT
có kích thước phù hợp với thực tế thường dùng, chiều dài cọc được chọn phải

Cc (kPa)
φ (độ)
γ (kN/m3)
400
35
18,0
2.3.2.1. Kết quả tính toán
a) Trường hợp đất nền hiện trạng
(nền tự nhiên):
Biểu$đồ$quan$hệ$giữa$SCTN$với$kích$thước$cọc$nền$tự$nhiên$
40"
35"

Sức$chịu$tải$ngang$(kN)$

30"

Hình 2.1: Biểu đồ quan
hệ giữa SCTN với kích
thước cọc, nền tự nhiên

25"
20"
15"
10"
5"
0"
5"

Hình 2.2: Biểu đồ quan

cố xung quanh vùng chu vi bệ trụ đỡ.
b) Chuyển vị ngang cho phép của móng cọc Đập trụ đỡ
Xác định chuyển vị ngang cho phép của cọc để làm cơ sở nghiên cứu
SCTN ứng với phạm vi gia cố trên mặt bằng.
Chuyển vị ngang cho phép lấy theo các tiêu chuẩn hiện hành tuy nhiên
đối với công trình ĐTĐ, để đảm bảo cọc và nền làm việc trong giới hạn tuyến
tính cũng như không ảnh hưởng tới sự làm việc của kết cấu cửa van và kết cấu
chống thấm, lựa chọn chuyển vị ngang cho phép của cọc [y] = 25mm.
2.4.2 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của diện tích lớp gia cố bề mặt đến SCTN
của móng cọc ĐTĐ bằng mô hình toán
Mục đích tính toán là xác định chiều dài gia cố hợp lý mà với giá trị đó
cọc và nền gia cố chịu lực ngang lớn nhất ứng với các loại cọc. Từ đó đề xuất
phương pháp xác định chiều dài lớp gia cố và xây dựng mối quan hệ giữa
SCTN với các loại cọc sau khi có kích thước gia cố hợp lý.
Sử dụng phầm mềm Địa kỹ thuật Midas GTS NX phiên bản 2014 – Hàn
Quốc GTS NX để nghiên cứu chiều dài gia cố. Tính toán các trường hợp với
các chiều dài lớp gia cố thay đổi: Bắt đầu bằng 5D, sau đó tăng dần mỗi cấp
so sánh 25cm, đến khi hết sự ảnh hưởng của chiều dài lớp gia cố.
Phương pháp lựa chọn để tính toán là phương pháp triết giảm ϕ, c.
Nguyên lý tính toán là giảm dần sức bền kháng cắt của vật liệu nền đến điểm
giả định xảy ra mất ổn định. Tỷ lệ triết giảm sức kháng cắt tối đa tại thời điểm
đó được coi là yếu tố an toàn tối thiểu.
a) Sơ đồ tính toán:
- Mô hình được xây dựng trên phần mềm Midas - GTS.
- Các thông số địa chất của nền, của lớp gia cố mục 2.3
- Kích thước mô hình:
+ Chiều dài và chiều cao mô hình thay đổi theo từng kích thước cọc
(bằng 2 lần chiều dài cọc);
+ Chiều rộng mô hình không nhỏ hơn 5D (D là đường kính hay
cạnh cọc để cọc làm việc độc lập).

6
2
20x20
20
20
1,92
1,0
6
3
30x30
30
30-6
2,58
1,5
15
4
35x35
35
35-6
3,00
1,75
15
5
40x40
40
40-6.5
3,48
2,0
15
6


0,6"

0,7"


12

Từ đó xây dựng công thức xác định chiều dài gia cố hợp lý như sau:
Lgc = -1,95D2 + 5,07D + 1,19 (m)
(2-4)
Sau khi xác định được chiều dài gia cố hợp lý, tác giả tính toán và xây
dựng biểu đồ quan hệ giữa SCTN với kích thước các loại cọc như hình 2.6.
230#
210#

Sức$chịu$tải$ngang$(kN)$

190#
170#
150#

cọc#vuông#

130#

cọc#tròn#

110#



Kích$thước$cọc$(cm)$

Hình 2.6: Biểu đồ quan hệ giữa SCTN và kích thước của các loại cọc
2.5 Kết luận chương 2
- Bằng việc sử dụng phương pháp phân tích số bằng các phần mềm, tác
giả đã làm rõ được sự hiệu quả khi gia cố lớp mặt móng cọc bằng cọc xi măng
đất - công nghệ trộn sâu DMM. Cụ thể là:
+ Sau khi gia cố, độ cứng và cường độ lớp bề mặt móng cọc phía đầu cọc
tăng lên làm cho sức chịu tải ngang của cọc được cải thiện.
+ Phạm vi gia cố với sức chịu tải ngang của cọc có quan hệ tuyến tính
tuy nhiên tới 1 phạm vi gia cố nhất định thì hiệu quả của khối gia cố không
phát huy thêm nữa.
+ Giá trị phạm vi gia cố mà tới điểm đó dù có mở rộng thêm phạm vi
nhưng sức chịu tải ngang của cọc đứng không tăng thêm thì được gọi là chiều
sâu và chiều dài gia cố hợp lý.
- Trong chương này tác giả đã xây dựng phương pháp xác định kích
thước hợp lý của khối gia cố sử dụng công nghệ trộn sâu xi măng đất nhằm
gia tăng sức chịu tải ngang cho cọc cũng như xác định được sức chịu tải
ngang tính toán của cọc đơn sau khi gia cố nhằm phục vụ tính toán cọc.
- Các kết quả nghiên cứu bằng mô hình toán cần được kiểm chứng bằng
mô hình vật lý trong cùng một điều kiện về nền và lớp gia cố xi măng đất để
làm sáng tỏ về sự hiệu quả của khối gia cố bề mặt móng phía đầu cọc cũng
như đưa ra các kết luận để khuyến nghị bổ sung vào lý thuyết tính toán móng
cọc Đập trụ đỡ trong thực tế.


13

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA

Kết quả mô hình toán đã xác định được phạm vi gia cố hợp lý ứng với
từng loại cọc. Xây dựng mô hình vật lý và đo đạc một số trường hợp cụ thể để
so sánh kết quả với phương pháp lý thuyết. Từ đó, có kết luận về giải pháp gia
cố và những khuyến nghị trong tính toán cọc đơn chịu tải ngang.
3.3 Xây dựng mô hình thí nghiệm và các thiết bị thí nghiệm
3.3.1. Xây dựng mô hình thí nghiệm
Xây dựng mô hình thí nghiệm với tỷ lệ 1:1 tại hiện trường thực tế vùng
ĐBSCL – tại TP Mỹ Tho, tỉnh Tiền Giang gồm:


14

+ Cọc thí nghiệm: Cọc BTCT, loại cọc vuông có tiết diện 10x10cm,
20x20cm và 35x35cm, cọc tròn có đường kính D = 10cm, 20cm và cọc ly tâm
D40cm. Chiều dài cọc là L(cm) được xác định sau khi thí nghiệm mẫu đất nền
khu vực thí nghiệm, với loại cọc có cạnh 10cm, 20cm dài 6m, cọc 35cm và
40cm dài 15m.
+ Trụ phản lực (bệ đỡ): Gồm 3 cọc 30x30cm dài 12m đóng thành hình
tam giác, các cọc được đổ đài bằng BTCT hình lục giác dày 50cm;
+ Hệ thống khung giá đỡ, puly, kích, đôn thép
+ Nền thí nghiệm gồm 2 trường hợp: nền tự nhiên và nền được gia cố lớp
mặt bằng XMĐ. Lớp gia cố XMĐ trong các thí nghiệm được thực hiện ở
nghiên cứu này được sử dụng theo đúng cấp phối của cọc XMĐ thường được
sử dụng trong vùng ĐBSCL và có kích thước như Bảng 3.1.
Kích thước khối gia cố ứng với từng trường hợp cụ thể như hình
Bảng 3.1: Thông số cọc và khối gia cố mô hình thí nghiệm
Loại cọc (cm)
Kích thước khối gia cố (m)
Chiều dài
cọc (m)

40
15,00
3,48
4,00
3,96
3.3.2. Các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm
Thiết bị thí nghiệm bao gồm ba phần: trang bị gia tải, trang bị phản lực,
trang bị đo, như hình 3.1:
Hình 3.1: Sơ đồ trang bị
thí nghiệm

1. Trụ phản lực; 2. Tấm thép chôn sẵn; 3. Giá phản lực 4. Bộ cảm biến
lực nén 5. Kích nằm; 6. Cọc thí nghiệm; 7: Điểm chuẩn; 8. Bộ cảm biến
chuyển vị; 9. Tấm thép quan trắc chuyển vị nền.
Các thiết bị chính phục vụ thí nghiệm bao gồm:
a) Thiết thiết bị gia tải: dùng kích nằm để gia tải, bộ cảm biến đo lực để
đo giá trị tải trọng tác động.


15

b) Thiết bị phản lực
Bệ phản lực lớn hơn 1,5 ∼ 2 lần sức chịu tải dự tính lớn nhất thí nghiệm,
độ cứng trên hướng lực tác động của nó không được nhỏ hơn độ cứng bản
thân của cọc thí nghiệm.
c) Bố trí điểm chuẩn để đo chuyển vị tại điểm lực tác động của cọc, dùng
thanh thép hình cắm sâu vào đất 1,5m làm điểm chuẩn. Toàn bộ hệ thống thiết
bị chuẩn được bố trí độc lập để giảm ảnh hưởng của khối gia cố và đất nền.
Hiện nay, phần lớn cọc thí nghiệm hiện trường thường dùng hình thức
đầu cọc tự do. Vì vậy ở đây tác giả dùng hình thức đầu cọc tự do là phương

Lớp nền phía trên cùng của móng cọc được xử lý gia cố bằng lớp xi
măng - đất. Đối với từng loại cọc sẽ có chiều dày và chiều rộng lớp gia cố


16

Lực$ngang$đầu$cọc$(kN)$

XMĐ khác nhau. Thí nghiệm tương tự thí nghiệm đối với nền đất tự nhiên,
tuy nhiên lớp gia cố phía sau cọc được đo đạc chuyển vị của để xác định ảnh
hưởng của phạm vi gia cố trên mặt bằng.
3.4.2. Lắp đặt thiết bị và trình tự thí nghiệm
a) Lắp đặt thiết bị: Để thực hiện được mục đích thí nghiệm, đo lực tác
động, chuyển vị đầu cọc, chuyển vị lớp gia cố sau cọc, tại những vị trí cần so
sánh bố trí các đầu đo.
b) Trình tự thí nghiệm
+ Thi công trụ phản lực.
+ Chuẩn bị cọc thí nghiệm đủ cường độ, đóng cọc ngập vào nền tại các vị
trí thí nghiệm, trừ đầu cọc 0,5m để đặt điểm tác dụng lực ngang.
+ Lấy mẫu thí nghiệm đất nền (9 chỉ tiêu).
+ Đào đất sâu và thi công khối gia cố theo kích thước hợp lý. Lấy mẫu
vữa và bảo dưỡng mẫu.
+ Lắp đặt thiết bị đo chuyển vị trong nền gia cố tại các điểm sau cọc
+ Thí nghiệm mẫu XMĐ ở thời điểm 28 ngày và 91 ngày. Sau thời gian
28 ngày tiến hành thí nghiệm đẩy ngang cọc cho từng modul riêng biệt.
3.5. Kết quả thí nghiệm
3.5.1 Kết quả thí nghiệm đối với các loại cọc vuông
Kết quả thí nghiệm cho các loại cọc vuông thể hiện bằng các biểu đồ
quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị đầu cọc p ~ y trong hai trường hợp: tự
nhiên và gia cố được thể hiện trong từng biểu đồ, điển hình như sau:

20"

25"

30"

35"

40"

Chuyển$vị$ngang$đầu$cọc$(mm)$

Hình 3.2: Biểu đồ quan hệ p ~ y cho cọc vuông 35x35cm
3.5.2 Kết quả thí nghiệm đối với các loại cọc tròn
Kết quả thí nghiệm cho các loại cọc tròn thể hiện bằng các biểu đồ quan
hệ giữa tải trọng và chuyển vị đầu cọc p ~ y trong hai trường hợp: tự nhiên và
gia cố được thể hiện trong từng biểu đồ, điển hình như sau (hình 3.3):


17

50"
45"

Lực$ngang$đầu$cọc$(kN)$

40"
35"
30"
25"


Hình 3.3: Biểu đồ quan hệ p ~ y cho cọc tròn D10cm
Từ các kết quả nghiên cứu mô hình vật lý thu được mối quan hệ giữa
SCTN với kích thước cọc cho từng loại cọc:
Biểu$đồ$quan$hệ$SCTN$với$kích$thước$cọc$vuông$thí$nghiệm$

160"

Lực$ngang$đầu$cọc$(kN)$

140"
120"
100"
80"

TH"tự"nhiên"

60"

TH"gia"cố"

40"
20"
0"
0"

5"

10"



TH"tự"nhiên"

40"
20"
0"
0"

5"

10"

15"

20"

25"

30"

35"

40"

45"

Kích$thước$cọc$(cm)$

Hình 3.5: Biểu đồ quan hệ SCTN và kích thước cọc tròn (ly tâm)


nghiệm và tính toán (%)
10
45,6
42,62
93,5
20
93,2
90,37
97,0
35
164,3
156,21
95,1
Trung bình
95,2
Bảng 3.3 So sánh SCTN của cọc tròn giữa tính toán và thí nghiệm
SCT cọc tròn
SCT cọc tròn
Tỷ lệ SCTN giữa thí
KT cọc
(tính toán)
(thí nghiệm)
nghiệm và tính toán (%)
10
42,9
40,66
94,8
20
90,2
85,59


Cọc vuông
20x20
35x35
41.129
41.154
1.809
1.841

Cọc tròn
D10
D20
41.824
41.182
1.893
1.825

Li tâm
D40
41.350
1.804

Trung
bình
41.483
1.837

3.8 Xác định sức chịu tải ngang của cọc trong trường hợp nền gia cố
Căn cứ vào kết quả giữa tính toán và thí nghiệm từ đó tác giả xây dựng
và đề xuất cách xác định SCTN của cọc như sau:

hình 3.7
250"

SCTN"8nh"toán"
SCTN"Đề"xuất"

Sức chịu tải ngang (kN)

200"
150"

y"="$0,0545x2"+"7,0386x"$"13,874"
R²"="0,99874"

100"
50"
0"
0"

5"

10"

15"

20"

25"

30"

Khi cọc cùng làm việc trong nhóm thì SCTN giới hạn của nhóm cọc sẽ
giảm đi so với tổng SCTN giới hạn của từng cọc đơn.


21

4.2.3. Lựa chọn hệ số nhóm cọc
Với việc nghiên cứu lớp gia cố bề mặt nền móng cọc ĐTĐ bằng cọc
XMĐ dẫn đến số lượng cọc giảm, khoảng cách các cọc >3d nên tác giả phân
tích các kết quả nghiên cứu của Rollins, Prakash và Saran để khuyến nghị lấy
hệ số nhóm Gc của cọc trong móng cọc để phục vụ cho việc tính toán móng
cọc ĐTĐ trường hợp gia cố như bảng sau:
S/d
3
3,5
4
4,5
5
6
8
Gc
0,4
0,45
0,5 0,55 0,6
0,65
1
- S là khoảng các giữa các tâm cọc;
- d là đường kính hoặc chiều rộng của cọc.
4.3 Quy trình thiết kế móng cọc ĐTĐ trong trường hợp nền gia cố
Tác giả đề xuất các bước tính toán thiết kế ĐTĐ sau khi thực hiện việc


22

- Dự án: Công trình 5 kênh Bắc Quốc lộ 1, cấp III.
- Thiết kế năm 2010-2014, thi công hoàn thiện năm 2015
4.4.1.1. Các chỉ tiêu thiết kế
- Tần suất để tính toán ổn định kết cấu, P = 1%, thi công: P=10%.
- Tổ hợp ngăn mặn, ngăn lũ: MN sông: +2,19m; MN đồng: +0,5m.
- Tổ hợp giữ ngọt:
MN sông: +0,8m; MN đồng: -1,36m.
4.4.1.2. Các thông số kỹ thuật
- Kiểu cống hở bằng BTCT M300, ứng dụng công nghệ ĐTĐ.
- Chiều rộng thông nước: B = 20 m, gồm 2 khoang cống.
- Cao trình ngưỡng cống: ∇ = -3,00 m, cao trình đỉnh cửa van: +2,50m.
- Xử lý nền móng trụ bằng cọc BTCT M300 tiết diện 35x35cm, cọc
cắm sâu vào tầng địa chất tốt khoảng 3m đến 5m.
4.4.2. Điều kiện địa chất công trình
Các đặc trưng cơ lý của đất nền trong phạm vi khảo gồm các lớp như sau:
Lớp 1: Bùn sét màu xám xanh, đôi chỗ kẹp cát mịn. Lớp này xuất hiện
trong tất cả các hố khoan khảo sát và phân bố dưới lớp 1a đến 11,6m ở hố
khoan HK1; 7,8m ở HK2; 7,1m ở HK3; 7,2m ở HK4 và 8,8m ở HK5.
Lớp 2: Sét, sét pha màu xám nâu, nâu vàng, xám trắng: trạng thái dẻo
cứng trong tất cả các hố khoan khảo sát và phân bố dưới lớp 1 đến 24,4m ở hố
khoan HK; 21,5m ở HK2; 22,7m ở HK3; 21,5m ở HK4 và 22,8m ở HK5.
Lớp 3: Cát lẫn sét, màu xám nâu, nâu vàng, xám trắng, kết cấu chặt vừa.
Lớp này xuất hiện ngay dưới lớp 2, khi khoan hết độ sâu thiết kế 30,0m vẫn
chưa xuất hiện đáy lớp.
4.4.4 Kết quả tính toán móng cọc trường hợp nền tự nhiên
- Tổng số cọc: 40; Số cọc đứng: 12
- Số cọc xiên chịu tải trọng giữ ngọt:15; chịu tải trọng ngăn mặn: 13


23

đứng (giảm 50% số cọc) và không cần bố trí cọc xiên.
4.4.6.2 Về kinh tế
Để việc so sánh về kinh tế được rõ, NCS đã xác định khối lượng thi công
móng trụ của 2 trường hợp để tính toán dự toán với giá tại thời điểm Quý III
năm 2018. Kết quả so sánh được thể hiện trong Bảng 4.2
Kết quả so sánh cho thấy, với phương án gia cố, kinh phí xây dựng móng
trụ giảm được 21,6% so với phương án nền tự nhiên sử dụng cọc xiên.
Bảng 4.2 Tổng hợp chi phí trực tiếp thi công móng trụ cống Bầu Điền
TT
1
2
3
4

Chi phí trực tiếp
Chi phí vật liệu
Chi phí nhân công
Chi phí máy xây dựng
Trực tiếp phí khác
Cộng chi phí trực tiếp

Phương án nền
tự nhiên (Đ)
345.833.818
325.274.577
477.404.382
22.970.256

móng cọc ĐTĐ vùng ĐBSCL là phù hợp và khả thi nhất.
Bằng việc sử dụng phương pháp số và phương pháp thực nghiệm hiện
trường trong nghiên cứu, cho thấy khả năng chịu lực ngang của cọc đơn tăng
lên 7 - 8 lần sau khi xác định được kích thước hợp lý của khối gia cố.
Qua việc tính toán cho một công trình cụ thể cho thấy giải pháp gia cố